5G系统技术原理与实现

5G系统技术原理与实现 吴俊卿张智群李保罡孙韶辉编著 编辑委员会 编辑委员会主任： 马军大唐移动通信设备有限公司 编辑委员会副主任： 陶亚雄重庆电子工程职业学院 蒋珀大唐移动通信设备有限公司 编辑委员会委员（按姓氏笔画排序）： 丁汉清郑州轻工业大学 王目光北京交通大学 王丽娜北京科技大学 王学斌大唐移动通信设备有限公司 孔英会华北电力大学 石巍广西水利电力职业技术学院 田晓刚大唐移动通信设备有限公司 吕安强华北电力大学 刘奕湖南科技职业学院 李雪武汉职业技术学院 李成勇重庆工程学院 李春树宁夏大学 杨志华北电力大学 何世彪重庆工程学院 辛洁中北大学 宋娜莆田学院 张迪大唐移动通信设备有限公司 张广虎大唐移动通信设备有限公司 欧阳明星广东松山职业技术学院 周小平上海师范大学 孟金报大唐移动通信设备有限公司 赵阔重庆电子工程职业学院 施亚齐武汉交通职业学院 袁磊兰州大学 夏宇东北林业大学 徐运武广东松山职业技术学院 徐志京上海海事大学 彭家和云南经济管理学院 路慧敏北京科技大学 魏永峰内蒙古大学 002 前言 PREFACE 5G移动通信系统已经成为世界通信强国的国家战略，各国政府和知名标准组织已经开始5G网络建设。在我国“新基建”战略中，5G建设是重中之重。截止到2021年6月，我国已经建设完成的5G基站数量达到82万。如何高质量、低成�和高效率地建设与运营5G网络是5G网络商用进程中的重要问题。解决这个问题，对5G技术的发展至关重要。�书的内容旨在从5G系统技术的维度支撑和助力5G技术的发展。 �书从5G系统技术原理出发，紧扣5G网络建设实际的工作内容，从5G网络建设解决方案、5G网络规划勘察、5G网络站点设计、5G系统安装、5G基站开通与调测、5G系统运维和5G系统故障处理等维度对5G系统技术原理与实现进行了详细的阐述。�书共分10章，前3章主要介绍与5G系统相关的原理与技术，主要包括5G网络架构与组网部署、5G网络频谱划分与应用、5G基�原理与业务流程；后7章主要阐述5G网络建设工作与实践，围绕“规建维优”4条主线，重点对“规建维”3个方面的工程实践技术进行总结，内容主要包括5G网络建设与解决方案，5GRAN设计、产品和配置，5G系统规划与勘察设计，5G系统安装与规范，5G基站开通与调测，5G系统运维基础理论与实践，5G系统故障处理与实践等。 中国信息通信科技集团有限公司（以下简称“中国信科集团”）是我国移动通信行业国际标准的提出者和贡献者，在5G的技术研究和标准化推进中做了大量实质性工作和创造性贡献。大唐移动通信设备有限公司（以下简称“大唐移动”）是中国信科集团下属的5G核心企业，是中国5G的重要建设者。大唐移动培训中心（以下简称“培训中心”）是大唐移动唯一官方授权开展教育服务的业务中心，多年来以移动通信主设备为依托，以精细化服务为准绳，与国家知识产权局、中国移动、中国联通、中国电信、中国铁塔、中国通信学会、中国科学院大学、厦门大学、北京邮电大学、北方工业大学等单位建立了良好的合作关系。培训中心旨在打造高校产业联盟，推进高校产学研共同体建设，以共建共享为理念，助力5G移动通信教育。截至目前，培训中心已与全国80余所院校建立了合作关系，在5G软硬件实验室共建、课程共建、教材共建、项目共研、实习实训建设、双师型队伍打造等方面开展了多元化合作。 001 培训中心具有“线上+线下”全体系通信类课程，覆盖2G至5G技术、管理能力、通识等知识内容，具备自主研发的4G+5G端到端虚拟仿真实训平台、软硬件相结合的5G应用实训平台以及人工智能开源工作平台等。所属讲师全部毕业于国内外重点院校，具备多年的项目实践及国内高等院校授课经验，并经过了严格的考核，可满足高校对于课程改造及更新、 5G系统技术原理与实现 产学研交流等需求。 �书由大唐移动培训中心联合国内众多高校共同编写，在编写过程中，得到了许多业内知名专家、人士的支持与帮助。在这里，要感谢所有编著者、编委会成员对�书的大力支持，感谢培训中心经理孙中亮，培训高级经理袁兴，培训设计主管程冲、崔巍，培训方案主管刘洹君、赵炎龙、高劢、李志明、曹海涛对�书在开发、编写过程中给予的大力支持。 由于编者水平有限，书中难免存在错误和疏漏。欢迎广大读者多提宝贵意见和建议，有任何的意见和建议都可发送邮件至sunzhongliang@datangmobile.cn或yuanxing@datangmobile.cn，感谢您的支持。 编者2021年1月22日 目录 CONTENTS 第1章5G网络架构与组网部署001 1.15G网络架构的演进趋势002 1.1.1核心网架构演进004 1.1.2无线接入网演进006 1.25G网元功能与接口007 1.2.15G移动通信系统整体网络架构008 1.2.25G主要网元功能011 1.2.35G系统接口功能与协议014 1.35G网络组网部署019 1.3.1SA组网和NSA组网020 1.3.2MR-DC技术023 1.3.3CU/DU组网部署026 第2章5G网络频谱划分与应用029 2.1概述030 2.1.1关于频率的基本概念030 2.1.2无线电信号频谱划分030 2.25G网络工作频段与带宽配置031 2.2.1FR1与FR2对应的工作频段032 2.2.2FR1与FR2信道带宽034 2.2.3FR1与FR2工作频段与信道带宽对应关系035 2.35G网络工作频段（国外）040 2.3.1北美5G频段042 2.3.2欧洲5G频段042 2.3.3亚洲5G频段042 2.3.4中东和非洲地区5G频段043 2.45G网络工作频段（国内）043 2.4.1中国移动频谱划分及应用044 2.4.2中国联通频谱划分及应用048 2.4.3中国电信频谱划分及应用049 2.4.4中国广电频谱划分及应用050 第3章5G基本原理与业务流程051 3.1概述052 3.25G帧/时隙结构053 3.2.15G帧结构053 3.2.2eMBB帧结构及应用054 3.2.3URLLC帧结构及应用058 3.35G时频资源058 3.45GSSB060 3.4.1小区搜索-SSB时域位置061 3.4.25G帧结构与SSB061 3.55G物理信道和信号062 3.6NSA业务流程065 3.6.1E-UTRAN初始注册过程065 3.6.2UE触发服务请求过程066 3.6.3网络触发服务请求过程066 3.6.4辅节点添加过程067 3.6.5辅节点修改过程067 3.6.6辅节点释放过程069 3.6.7UE触发去附着过程069 3.7SA业务流程070 3.7.15G注册过程（增加PDU会话建立过程）070 3.7.2UE触发服务请求过程072 3.7.3网络触发服务请求过程073 3.7.4UE触发去注册过程073 3.7.5网络触发去注册过程074 第4章5G网络建设与解决方案075 4.15G网络建设概述076 4.25G网络建设基本流程077 4.2.15G网络建设目标077 4.2.25G网络建设计划077 4.2.35G网络建设原则080 4.2.45G网络规划方案080 4.2.55G产品配置原则080 4.2.65G网络建设思路082 4.2.75G网络建设实施控制083 4.35G网络宏覆盖解决方案083 4.3.1产品组网方案及配置规范084 4.3.25G无线网络站点设计085 4.3.35G产品部署策略107 第5章5GRAN设计、产品和配置115 5.1概述116 5.25GRAN系统设计116 5.2.15GRAN架构及功能116 5.2.25GRAN实现与部署117 5.2.35GRAN发展及策略120 5.35GRAN系统基站产品及使用122 5.3.15GBBU配置使用122 5.3.25GAAU/RRU/Femto/pRU配置使用136 5.3.35GRAN辅材与配置151 5.45G系统网管产品及使用161 5.4.1UEM5000系统定位161 5.4.2UEM5000系统产品特点162 5.4.3UEM5000系统主要技术指标163 5.4.4UEM5000系统软硬件平台选型163 5.4.5UEM5000系统资源166 5.55G系统网管功能介绍与应用168 5.5.1UEM5000系统功能168 5.5.2组网选型与应用170 第6章5G系统规划与勘察设计175 6.15G网络规划概述176 6.1.15G网络预规划176 6.1.25G工程执行180 6.25G系统勘察设计184 6.2.15G系统勘察及设计原则185 6.2.25G系统勘察及设计流程185 6.35G系统勘察及设计操作187 6.3.1机房室内勘察187 6.3.2天面室外勘察192 6.45G系统勘察报告及注意事项195 第7章5G系统安装与规范197 7.15G系统安装流程及规范198 7.1.15G系统标准连接图198 7.1.25G系统安装流程介绍200 7.1.35G系统安装准备201 7.1.45G系统安装规范203 7.25G安装操作与注意事项212 7.2.1BBU主设备安装操作和注意事项212 7.2.2AAU从设备安装操作和注意事项216 7.2.3GPS安装操作和注意事项226 7.2.4其他设备安装操作和注意事项228 7.35G系统安装验收标准与安装检查报告230 7.3.1室内安装检查与验收230 7.3.2室外安装检查与验收233 第8章5G基站开通与调测239 8.1概述240 8.25G基站开通与调测基础240 8.35G基站开通与调测流程242 8.3.15G基站开通准备243 8.3.25G基站开通调测流程245 8.3.35GSA基站开通调测246 8.3.45GNSA基站开通调测264 8.3.55G基站开通后状态查询289 8.45G基站开通调测工具及使用290 8.4.1LMT软件290 8.4.2Wireshark软件299 第9章5G系统运维基础理论与实践303 9.1概述304 9.25G系统运维基本内容304 9.2.1维护准备304 9.2.2例行维护项目304 9.2.3主设备例行维护项目操作指导305 9.2.4机房环境和配套设备例行维护项目操作指导307 9.2.5天馈设备例行维护项目操作指导307 9.35G系统运维基本流程308 9.45G系统运维工具及使用309 9.4.15G系统运维软件简介309 9.4.25G系统运维LMT软件的使用310 9.55G系统故障抢修329 9.5.1板卡复位329 9.5.2板卡安装与拆卸330 9.5.3板卡更换331 9.5.4AAU更换过程333 9.5.5部件更换334 9.5.6线缆及附件更换336 9.65G系统告警监控与分析337 9.6.1告警管理与查询337 9.6.2告警分类与处理340 9.6.3常见告警分析与处理345 9.75G网络指标提取与分析349 9.7.1KPI概述349 9.7.2KPI提取356 9.7.3Top问题分析360 9.85G系统日志提取与分析364 9.8.1日志提取工具364 9.8.2日常日志提取与分析367 9.95G系统升级368 9.9.15G升级场景介绍368 9.9.25G升级注意事项369 9.9.35G升级流程369 9.9.4EMB6116配置升级为EMB6216配置370 9.105G系统巡检371 9.10.15G系统巡检概述371 9.10.2巡检部署371 9.10.3巡检总结379 9.115G系统业务保障379 9.11.15G保障流程379 9.11.25G保障解决方案381 9.11.3保障经验总结382 9.125G系统SON383 9.12.1SON基本概述383 9.12.2自启动383 9.12.3邻区关系自优化387 9.12.4PCI自优化390