國之重器出版工程：從局部到整體5G系統觀

本書主要介紹3GPP R15 5G系統設計中涉及的關鍵技術和對應的國際技術標準，主要內容涉及物理層、接入網高層（MAC層、RLC層、PDCP層、SDAP層和RRC層）、接口（Xn、N2等）和核心網技術。為了降低5G學習門檻，本書引入大量技術間、系統間和協議層間的整理和分析，給讀者一個端到端、全程、全網的系統視野。本書每部分的論述既自成體系又前後呼應，而對於技術本身的描述也不單單闡述技術“是什麼”，還思考了“為什麼”；同時還將單點技術放在系統中進行端到端的打通，使讀者可以全方位地理解和系統性地思考，建立系統觀概念。

本書的讀者對象可覆蓋通信領域研究、開發、系統設計、網絡運營等相關人員，同時，本書也可供高等院校通信及相關專業的師生參考。 ^[1] 

第 1章 通信的演進與驅動力 001

1.1 通信的前世今生 002

1.1.1 古代通信：一切靠“吼”的時代 003

1.1.2 近代通信：給通信插上“電”的翅膀 005

1.1.3 “移動”給通信帶來新生 008

1.2 通信“進化論” 011

1.2.1 通信技術“進化”的材料：基礎科學的進步 012

1.2.2 通信技術“進化”的温牀：研究和標準化組織 014

1.2.3 通信技術“進化”的方向和動力：不斷湧現的用户需求 016

1.3 新場景、新思維：5G新願景 017

1.3.1 5G三大典型應用場景 019

1.3.2 5G關鍵性能指標 022

1.3.3 5G標準化進程 024

【系統觀1】通信系統功能分解 025

第 2章 從LTE中領悟到的演進需求 037

2.1 LTE系統標準化歷史 039

2.2 LTE網絡架構 040

2.2.1 LTE接入網、核心網網絡架構與演進需求 040

2.2.2 LTE協議棧架構 045

2.3 LTE關鍵技術簡述與演進需求 047

2.3.1 LTE多址技術與演進需求 048

2.3.2 LTE物理幀結構與演進需求 049

2.3.3 LTE物理資源與演進需求 054

2.3.4 LTE HARQ技術與演進需求 056

2.4 LTE與5G NR的功能比較 058

第3章 5G系統架構與特徵 063

3.1 宏觀角度：5G核心網架構 064

3.1.1 5G核心網概述 064

3.1.2 5G核心網架構的“核心亮點”：基於服務的網絡架構 068

3.2 宏觀角度：5G接入網架構 073

3.2.1 5G接入網概述 073

3.2.2 5G接入網架構的“核心亮點”：多連接 075

3.3 微觀角度：5G協議棧結構 079

【系統觀2】LTE協議棧與OSI七層、TCP/IP四層模型 081

第4章 系統靈魂：RAN1物理層規範 087

4.1 物理層標準進展與規範架構 088

4.2 5G NR物理層傳輸資源結構 089

4.2.1 時域資源：幀、時隙和OFDM符號 089

【系統觀3】Mini-Slot與自包含子幀 094

4.2.2 頻域資源：NR資源網格 096

4.2.3 上下行資源配置 100

4.2.4 BWP 105

4.2.5 補充上行 108

【系統觀4】從宏觀到微觀：時頻資源 110

4.3 從開機到初始接入 111

4.3.1 “小白”的行為：同步和系統信息塊（SSB）接收 112

4.3.2 額外信息接收 121

【系統觀5】同步、系統信息接收整體流程 130

4.3.3 連通控制面的“橋樑”：隨機接入 131

【系統觀6】隨機接入過程系統理解 139

【系統觀7】初始接入過程系統理解 145

4.4 從業務觸發到數據傳輸 148

4.4.1 你在哪裏：尋呼 148

【系統觀8】尋呼高層信令與流程 155

4.4.2 物理層下行控制信道（PDCCH） 156

4.4.3 行動有章法：共享信道（PDSCH/PUSCH） 175

4.4.4 上行控制信道（PUCCH） 194

4.5 傳輸和移動性的保障：5G參考信號 199

4.5.1 信道狀態信息參考信號（CSI-RS） 202

【系統觀9】CSI-RS的RRC參數配置 214

【系統觀10】RRM測量與高層配置 215

4.5.2 解調參考信號（DMRS） 218

【系統觀11】PDSCH資源分配與DMRS映射 224

4.5.3 相位跟蹤參考信號（PTRS） 230

4.5.4 上行探測參考信號（SRS） 232

【系統觀12】LTE與NR參考信號和同步信號功能的比較 234

4.6 應對高頻之變：波束管理 236

4.6.1 初始接入過程中的波束掃描和配對 237

4.6.2 波束調整 240

4.6.3 波束指示和TCI 242

4.6.4 波束恢復 243

第5章 系統大腦：RAN2接入網高層規範 247

5.1 接入網高層標準進展與規範結構 248

5.2 為空口“定製”的L2：MAC、RLC、 PDCP和SDAP子層 250

5.2.1 系統的“調度師”：MAC子層 250

【系統觀13】邏輯信道、傳輸信道和物理信道 258

【系統觀14】5G信令體系（UE相關） 273

5.2.2 系統的“快遞打包員”：RLC子層 275

5.2.3 系統的“防火牆”：PDCP子層 294

5.2.4 系統的“需求對接員”：SDAP子層 307

【系統觀15】無線承載：SRB和DRB 311

5.3 系統的“大腦”：RRC層 315

5.3.1 RRC概述 315

5.3.2 小區特定（Cell-Specific）的初始配置：系統信息 318

5.3.3 直接控制與性能優化：RRC流程與消息 323

【系統觀16】RRC建立、重建與恢復流程的差異和聯繫 329

【系統觀17】與RRC重配關聯的其他動作 332

5.3.4 RRC非激活態 334

【系統觀18】RNA、RA、TA與RAN尋呼、CN尋呼 340

5.3.5 移動性和連接管理的“起點”：測量管理 343

5.3.6 無線鏈路監控（RLM）和無線鏈路失敗（RLF） 350

5.3.7 移動性管理：小區選擇與重選 353

5.3.8 移動性管理：切換 363

5.3.9 UE能力信息 371

【系統觀19】用户行為背後的協議動作 373

第6章 從用户走向網絡：RAN3 NG-RAN接口規範 377

6.1 接入網與核心網的橋樑：NG接口 379

6.1.1 NG接口概述 379

6.1.2 重要的N2消息舉例 384

6.2 接入網內線：Xn接口 387

6.2.1 Xn接口概述 387

6.2.2 重要Xn消息舉例 390

6.3 5G新增接口：F1接口 391

【系統觀20】F1信令與RRC、N2串聯 395

6.4 5G新增接口：E1接口 397

【系統觀21】E1信令與RRC、N2、F1信令串聯 399

第7章 業務創新“孵化器”：5G核心網規範 401

7.1 核心網標準進展與規範結構 403

7.2 系統的“多面手”：服務質量體系 405

7.2.1 QoS在移動通信系統中的演變 405

7.2.2 5GC QoS體系 407

【系統觀22】接入網QoS框架 419

【系統觀23】QoS模型在底層的實現 422

7.3 從“物理網絡”到“邏輯網絡”：網絡切片【多樣性】 424

7.3.1 為何“切” 424

7.3.2 如何“切” 426

【系統觀24】網絡切片與QoS框架比較 434

7.4 核心網的第 一個動作：註冊管理 436

7.4.1 註冊管理概況 436

7.4.2 5GC註冊流程 439

【系統觀25】LTE附着和5GC註冊的區別 447

【系統觀26】不同註冊場景分析 448

7.5 5GC連接管理與接入控制 450

7.5.1 連接管理 450

7.5.2 網絡接入控制 453

7.6 按需定製：移動性管理功能 460

7.6.1 定製所需：移動性限制【多樣性】 461

7.6.2 為大數據而生：移動圖案（Mobility Pattern） 464

7.6.3 為物聯網而生：MICO模式【節能】【多樣性】 464

7.6.4 可達性管理 466

【系統觀27】5G移動性“按需定製能力”系統理解 468

7.7 會話管理功能 470

【系統觀28】5GC與EPC功能比較 471

7.7.1 會話管理概述 473

7.7.2 5GC的會話管理關鍵特徵 475

7.7.3 5G會話管理過程 485

7.8 5G和其他系統的互操作 488

7.8.1 3GPP和非3GPP接入網支持【高密度】 488

7.8.2 5G和LTE互操作 490

【系統觀29】新能力孵化的新服務 495

附錄 【系統觀】全局整理 499

附錄A 5G“超能力”是如何煉成的：5G新功能與能力總結 499

附錄B 5G各類標識符 512

附錄C 5G重要概念整理 539

參考文獻 545