5G标准规范丛书 深入浅出 5G 移动通信标准和架构 （原书：第三版） 5G哥/编著5G通信/出品
深入浅出：5G移动通信标准与架构 前言 这些年来，移动通信的迅速发展，给我们的生活带来了日新月异的改变.
作者作为从2G开始发展时就参与 这段波澜壮阔移动通信发展史的人员，如今，已走到了5G前夕.
的手机，如今已人人使用，原来移动网速慢、流量贵，在4G时代已解决了人们日常使用的网络速度，而流量资费 也下降幅度巨大，人们的需求已得到满足了，那么，移动通信是否不再往前发展了呢？
显然不是，万物互联的时 代已经来临，5G不仅仅是要在4G移动宽带的基础上将移动网速提高到极致，时延、可靠性提升，满足未来各种 场景的应用，更是要将万物互联，将的物品纳入网络.
5G，更应该是一个平台：实现与各种服务的无线连接， 包括现有的，以及以后未来我们所不能预测的，在任何地方，随时提供任何人和任何物，一定会超越目前的想象， 对社会产生深远的影响.
对5G的解读，最基础的根本，在于对3GPP的5G标准进行解读.
但5G标准是英文版，国人受限于母语非 英文，对英文版的标准解读存在诸多障碍，而通信标准由于专业性太强，翻译者必须同时具备英文和对通信的深 刻理解，而在国内廖廖有翻译版本，对我国通信从业者在5G与世界同步上造成了障碍.
笔者作为多年通信从业 者，在5G独立组网标准出来以后，逐步开始了5G标准的翻译工作，至今已翻译了300万字的5G关键标准协 议，并共享给通信从业者查阅.
但阅读这么多5G标准，对许多人来说仍然存在障碍，于是，笔者便编写了本书， 让读者更好的理解5G移动通信标准与架构.
本书从5G基本概念，到5G的系统架构，再到物理层、无线接入网、接口协议、核心网、5G基站与频谱、 5G用户终端等逐一对5G的标准进行描述，由浅入深，让读者逐渐了解，鉴于篇幅限制，不可能对每项都有深入 的剖析，为了解决一些读者深入研究的需求，笔者将自己翻译的5G标准协议中文版，以及英文原版，都以二维 码的形式放到每个章节末，读者对中不能理解的地方，或需要深入研究的地方，都可以用扫二维码即可查看.
5G标准虽然已冻结了R15版本，冻结的意患即是已经确定的内容不再更改，但还留了很多FFS（未来继续研 究的），未来将不断进行补充更新.
本书在线阅读版本的优势就是，能不断进行更新，3GPP更新了以后，我们也 会不断进行更新，让读者能打开本书，看到最新的5G标准，还能针对每个标准进行在线讨论.
而本书的第二版 已经是基于R15版本的完全版，还有一部分R16的内容.
本书成书过程有团队一致的努力，也有读者热心的参与：其中，本书的书名征集得到300多位读者的建议， 最终采纳了JaluslyJoe的建议，在此感谢.
当然，编者团队也有自己知识和视野的局限性，对于书中的不足之处， 不完善之处，还请广大读者多指正.
编者团队 2019.08 2
目录 3.1.1物理层概述 ..54. 第一章5G的基本概念 3.1.2物理层提供的服务 .55 1.15G，有什么不同？
3.2物理层信道和调制. 3.2.1概述 ..59 1.25G的发展现状和前景 ... 3.2.1.1什么是调制技术？
...59 1.35G的关键性能要求 .... 3.2.1.2物理信道和物理信号定义 ..60 1.3.1用户体验速率 ..10 3.2.2 帧结构 ..61 1.3.2连接密度 ..10 3.2.2.1 帧和子帧.. ..61 1.3.3时延. ..10 3.2.2.2 时隙（Slots） ....2 1.3.4可用性，可靠性 ..11 3.2.3 调制的过程.. ..63 1.3.5移动性. ..11 3.2.4 上行调制 ..67 1.3.6其他.. ..11 3.2.5 下行调制 3.3复用方式和信道编码 透 1.45G的三大场景. ....... ...69 1.4.1eMBB场景 ..1.2 3.3.1上行链路传输信道和控制信息 ...9 1.4.2mMTC场景 ..14 3.3.2下行链路传输信道和控制信息 ..7. 1.4.3URLLC场景 14 3.3.3信道编码. ...70 3.4物理层的控制流程 第二章5G的系统架构 16 3.4.1同步流程. .84 3.4.2无线链路监控 ...87 2.1无线接入网架构. 16 3.4.3链路恢复流程， ...88 2.1.1NG-RAN基本架构 16 3.4.4上行链路功率控制 ..89 2.1.2NG-RAN节点的功能. ..16 3.4.5随机接入流程. ..89 2.1.3无线接入网的网络接口 ..19 3.4.6用户终端（UE）报告控制信息流程 ..89 2.14用户面协议栈 ..2 3.4.7用户终端（UE）接收控制信息流程 ...90 2.1.5控制面协议栈. ..25 3.5物理层的数据流程 ...91 2.25G核心网（5GC）基本架构 ..28 3.5.1功率控制 ..91 2.2.15GC的服务化架构（SBA） ...8 3.5.2物理下行链路共享信道相关流程 ...92 2.2.25G核心网的十大关键原则 ..0 3.5.3物理上行链路共享信道相关流程. ..93 2.2.3不同场景下的网络架构.. ...31 2.2.3基于服务的接口和参考点 ... 3.6物理层的测量流程 ...9. 3.6.1NG-RAN测量能力 ..94. 2.35G部署和网络切片 ..45 3.6.2UE测量功能 ..95 2.3.15G网络部署 .45 2.3.2网络切片 48 第四章5G无线接入网和接口协议. ..103 2.4独立组网（SA）和非独立组网（NSA）..50 2.4.15G网络架构的特性 50 4.1NG-RAN的整体架构，节点 ...103 2.4.2SA和.NSA的技术要点和优劣对比.50. 4.1.1架构与部署 ..103 4.1.2用于分离gNB-CU-CP和gNB-CU-UP的总体 第三章5G物理层 架构. ..104 4.1.3NG-RAN节点中的UE关联.. ..105 3.1物理层是用来做什么的？
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深入浅出：5G移动通信标准与架构 4.2用户平面和控制平面 .106. 5.35G..系统流 4.2.1 用户平面 ..106 5.3.1连接，注册和移动管理流程 ..22 4.2.2 控制平面. ..06 5.3.2会话管理流程 ..26 4.无线接?入.的接...1.07. 5.3.3SMF和UPF互动流程 ..227 4.3.1NG接口协议 ..107 5.3.4用户档案管理流程 ..229 4.3.2Xn接口协议... 5.3.5安全流程. ..30 ..130 ..145 5.3.6RAN-.CN相互作用. ..231 4.3.3F1接口协议 ..145 5.3.7切换流程. ...32 4.3.4E1接口协议 5.3.8NG-RAN位置报告流程 ..233 4.4NG-RAN架构中的整体流程. ...145 5.3.9与EPC的系统互通流程 ..234 4.4.1 UE初始接入流程 ..145 5.3.10非3GPP接入的流程 ...38 4.4.2 内部gNB-CU移动性.. ..147 4.4.3 丢失PDU的集中重传机制 ..149 5.4用户接入和连接管理 ..239 4.4.4 多连接操作... ..150 5.4.1用户网络接入控制 .239 F1启动小区激 .152 5.4.2注册和连接管理 4.4.5 ...239 4.4.6 RRC状态转换 ..153 5.4.33GPP标准接入的具体流程 ..241 4.4.7 RRC连接重建 ..155 5.4.4非3GPP标准接入的具体流程 ..245 4.4.8 用于F1-C的多种TNLAs. ..156 5.4.5用户会话管理 ..246 涉及E1和F1的整体流程 ..156 5.4.6服务质量（QoS）控制 4.4.9 ..48 4.4.10gNB同步流程 5.4.7用户身份标识.. ..163 ...52 5.4.8支持双连接，多连接 .254 4.5新空口（NR）数据链路层控制协议 ..163 5.4.9计费管理 ..254 4.5.1媒体接入控制（MAC） ..163 4.5.2无线链路控制（RLC） 182 5.5网络切片. 257 4.5.3分组数据汇聚协议（PDCP） ..93. 5.5.1网络切片的概念 ..257 5.5.2识别和选择网络切片：S-NSSAI和NSSAI..257 4.5.4服务数据适配协议（SDAP） 195 5.5.3用户方面的选择 ..258 4.6移动性和无线资源管理 ..195 5.5.4UENSSAI配置和NSSAI存储方面 ...259 4.6.1RRC子层主要功能描述 ..195 5.5.5如何实现网络切片， ...260 4.6.2系统信息（S） ..197 5.5.6网络切片支持漫游. ..61 4.6.3RRC连接控制.. ...198 5.5.7网络切片和与EPS的互通 ..262 4.6.4RAT间移动性 ..199 5.5.8PLMN中网络切片可用性的配置 .262 4.6.5RRC协议数据单元，格式和参数（ASN.1）200 5.6网络开放性支持NFV和SDN. ...262 4.7上行链路和下行链路处理 5.6.1网络能力的开放性 ..262 4.8安全和服务质量控制 ..201 5.6.2虚拟化部署的架构支持 ..263 4.8.1服务质量控制. ...201 5.6.3 NFV . SDN.. ..263 4.8.2安全控制 ..203 5.7网络安全性管理 ...267 5.7.1网络安全控制 ..267 第五章5G核心网. .207 5.7.2非3GPP接入的安全模型 ..67 5.7.3PDU会话用户平面安全性 .267 5.15G核心网网络功能和节点 5.1.1网络功能（NF）的功能描述 ..207 第六章5G基站和频谱 5.1.2网络功能服务. .212 5.1.3网络功能原理服务发现和选择 ...216 6.15G频谱大全和介绍 .270 5.2控制和用户平面协议栈 .217 6.1.15G的两个频段区域FR1和FR2. .70 5.2.1控制平面协议栈 .217 6.1.25G的频段编号 ..70 5.2.2用户平面协议栈 ..221 6.1.3信道带宽 .272
6.2基站（BS）无线传输和接收 ..78 8.4超密集组网关键技术 ..27 6.2.1基站的类型和要求 ..278 8.4.1技术原理与部署 ...327 6.2.2操作频段和信道安排 ...280 8.4.2场景部署.. ..328 6.2.3传导发射端特性 ..282 8.4.3优势与挑战. ..329 6.2.4传导接收端特性 ..288 8.5SDN/NFV与网络开放能力. ..31 6.2.5发射端特性 ..288 8.5.1概念及需求 ..331 6.2.6接收端特性. .292 8.5.2虚拟化关键技术. ..32 6.2.7发射接收器特性 ..292 8.6双连接、多连接技术. 6.3基站（BS）电磁兼容性和一致性测试...293 8.6.1LTE/NR双连接 ...35 6.3.1测试条件和性能标准 .293 8.6.25G双连接架构NSA选项 ..336 6.3.2传导发射测试 298 8.6.35G独立组网的多连接 ...37 6.3.3抗扰度测试 .299 附录5G通信词汇大全 第七章5G用户终端（UE） ...304 7.1用户终端（UE）的无线接入能力. ..04 7.1.1UE支持的最大数据速率 ..304 7.1.2UE能力参数介绍. ..305 7.1.3有条件的强制性功能. ...10 7.2用户设备（UE）无线发送和接收..310 7.2.1概述.. 310 以文档传播 7.2.2用户终端（UE） ..311 7.3用户设备对无线资源管理的规范要求..311 任何截取、 7.3.1SA:RRC_IDLE状态移动性 311 7.3.2SA:RRC_INACTIVE状态移动性. 7.3.3RRC_CONNECTED状态移动性 ..314 7.4用户终端（UE）的定位 7.5移动终端和辅助设备电磁兼容性（EMC）要 求 ..17 第八章5G关键技术解析. 8.1MassiveMIMO多天线技术.. ..18 8.1.1技术原理与实现.. ..318 8.1.2场景部.. ...320 8.1.3优势分析和面临的挑战 ...320 8.2网络切片. ..321 8.2.1什么是网络切片？
为什么要切片？
8.2.2在5G中实现网络切片的关键技术..321 8.2.3如何部署网络切片提高运营效率.22 8.3高效的多址接入技术 ..322 8.3.1NOMA非正交多址接入 ..322 8.3.2MUSA多用户共享接入 ..324 8.3.3SCMA稀疏码多址接入 ..325 8.3.4PDMA图样分割多址接入 ..326
