终端在5GNR网络中的功能和性能集 [复制链接]

1.前言

在无线网络中终端(UE)注册及进入数据传输或语音呼叫之前,网络需了解终端(UE)的能力以便为其进行相应资源的分配。

网络通常在注册过程中请求终端(UE)功能并将其存储在本地。之后每次建立或重新建立RRC连接时,终端就不需要再发送其能力数据；但是网络可在RRC连接状态下任何时间请求终端(UE)发送。

另如果终端(UE)的无线能力更改后,它将启动跟踪区更新(TAU)过程,并在TAUREQUEST消息中提出包括所需终端(UE)无线能力更新的信息IE；然后由网络将向终端(UE)请求更新能力。

终端(UE)能力信息

在4G(LTE)技术启用时终端(UE)能力消息的大小曾进行讨论；随着载波聚合(CA)和LTE-Advanced功能引入,其消息大小已增加很多,这主要是由于多个载波聚合(CA)频段及每个频段与每个频段组合定义的终端(UE)功能。

随着5G(NR)引入及NSA加入,4G(LTE)中终端(UE)能力的消息将进一步增加,这是因为终端UE必须指示其双连接(EN-DC)的能力。

3GPP在LTE标准中引入了一些优化措施,以减小终端(UE)能力消息的大小：

----在UE能力查询消息中,网络可包括IE请求的频段以请求支持CA频带组合和专门用于一组频带非CA频带。

----在UE能力查询消息内M网络可包括其需掌握支持CA频带组合和非CA频带载波的最大数量。IE的requestedMaxCCsDL对应于下行链路;而requestedMaxCCsUL对应于上行链路。

--对于支持(NG)EN-DC或NE-DC的终端UE，网络可以提供NR或E-UTRA频段列表，要求UE提供其支持NRCA或MR-DC频段组合。IErequestedFreqBandsNR-MRDC专用于此目的。

5G(NR)中也提出并实现了这些优化。如网络强制包括其需要来自终端(UE)能力的频带列表。这时网络需过滤后的终端(UE)能力,包括UE被请求提供支持频带和频带组合。而在4G(LTE)中此过程是可选的。

NR和LTE版本15中引入另一个重要优化是功能集。

2.功能和功能集组合

对于支持(NG)EN-DC或NE-DC的终端(UE),如果终端(UE)必须在对应的频带组合中每个报告的频带分别报告能力,则UE能力信息的大小将是巨大的。5G(NR)和4G(LTE)(从第15版开始)开始引入了功能集来克服此问题,其特点如下：

----功能集:一组存储终端(UE)功能和特性数据集；

----功能集ID:每个功能集均有一个ID；可与相应频段组合成一个或多个频段链接/关联；

----功能集ID使用:可在多个频段组合内链接/关联功能集;

----功能集机制:可确保每个功能集仅报告一次,以避免重复;

----功能集包含:分别用于UL和DL的一对功能集;

----功能集分类:可以是NR功能集或E-UTRA功能集。

由于使用功能集是一组功能仅报告一次，并且任何功能集都可以与每个频段组合中的任何一个频段以及多个频段组合一起重复使用，因此终端(UE)功能消息的大小可大大减少。

功能集组合是包含功能条目的二维矩阵。特征集组合则是指UE在该特征集组合中支持的特征集的ID。

最后频段组合列表中的每个波段组合条目都与功能集组合链接/关联。通过指示UE支持该频段组合功能集组合的ID来完成此操作。下面将通过示例说明：

步骤1:定义功能集

-IEFeatureSet用于提供下行和上行功能集的池。IE结构如下所示。

IEFeatureSetDownlink或FeatureSetUplink指示UE在与频段组合中一个频段条目对应的载波上支持的一组功能。

该IE还包含各自的子IE结构(featureSetListPerDownlinkCC或featureSetListPerUplinkCC),其指示UE在特征集的各个DL/UL载波上支持哪些特征。

步骤2:定义功能集组合

该步骤中将使用在步骤1中创建的功能集来创建功能集组合。IEFeatureSetCombination是FeatureSet条目的二维矩阵。

定义特征集组合,以便每个条目可以映射到对应的波段组合内的一个波段。

----每个条目称为FeatureSetsPerBand,其中包含适用于关联的BandCombination的一个band条目的载波的特征集列表。

----功能集组合中FeatureSetsPerBands数量必须在关联波段组合中具有相等数量波段条目。第一个FeatureSetPerBand适用于波段组合的第一个波段条目,依此类推。

----对于NR，UL和DL实际功能集在FeatureSetsIE中定义(在步骤1中讨论),并由其ID引用,即它们在FeatureSetIE中的FeatureSetsUplink/featureSetsDownlink列表中的位置。

----对于E-UTRA,此列表中引用的功能集在TS36.中定义,并作为UE-EUTRA-Capability容器的一部分进行传递。IE的FeatureSetCombinationIE结构如下所示。

以下示例显示了波段组合和特征集组合之间的映射。

步骤3:为功能集组合分配ID

IEFeatureSetCombinationId标识FeatureSetCombination。FeatureSetCombination的FeatureSetCombinationId是FeatureSetCombination在featureSetCombinations列表中的位置（在UE-NR-Capability或UE-MRDC-Capability中）。

----FeatureSetCombinationId=0引用featureSetCombinations列表中的第一个条目（在UE-NR-Capability或UE-MRDC-Capability中）。

然后BandCombinationList中的BandCombination条目指示UE支持该频段组合的FeatureSetCombination的ID。

步骤4:将功能集组合链接到波段组合

频带组合列表中的频带组合条目指示UE支持该频带组合的功能集组合的ID。如下面的BandCombinationIE结构所示:FeatureSetCombinationId被分配给featureSetCombinationIE。

在以下示例中说明了功能集组合到波段组合的链接。

3.终端(UE)无线能力大小估计

对于4G(LTE)Rel-15参数引入的主要开销为FeatureSetsEUTRA-r15。FeatureSetsEUTRA-r15中理论开销可能超过10KB。

在实际部署中featureSetsEUTRA-r15大小是可变的，这具体取决于每个频段的DL/UL功能集的数量和每个CC的DL/UL功能集的数量;在某些情况下featureSetsEUTRA-r15大小可以为几KB,并且根据实际假设UE-EUTRA功能的总大小约为4KB。

对于NR和EN-DC,基于Rel-15中新引入的UE能力结构,UE能力的大小由rf-Parameters,featureSetCombinations和featureSets决定。估计NR或EN-DC的UE无线功能理论最大(基于ASN.1中的最大)大约为KB。

在实际部署中设备所支持的频带/频带组合是有限的,并且eNB/gNB可以如请求UE为有限的频带组合集合提供UE无线电能力。根据LTE经验和对NR功能的分析,基于0?个频段组合和每个频段组合最多4个频段,rf-Parametersis的估计实际大小约为11?12KB。

featureSetCombinations的大小根据功能集组合数量和每个频段功能集的数量而变化很大,featureSets的大小取决于每个频段的DL/UL功能集的数量和DL/UL功能的数量而变化每个CC设置。但是在某些情况下featureSetCombinations或featureSet的大小可能会大大超过PDCPPDU的大小限制。例如使用个功能集组合,每个频段8个功能集和每个频段组合4个频段,功能集组合列表占用约22KB。