5G网络中NSA控制面和用户面时延性能分析

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020260

电信科学 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (9): 141-147.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2020260

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5G网络中NSA控制面和用户面时延性能分析

张丹¹,王磊¹,王晓琦¹,席思雨²

¹ 中国移动通信集团陕西有限公司，陕西西安 710077
² 中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080

修回日期:2020-08-01 出版日期:2020-09-20 发布日期:2020-09-27
作者简介:张丹（1973- ），女，中国移动通信集团陕西有限公司工程师，主要从事4G/5G方面的网络规划、优化工作|王磊（1987- ），男，中国移动通信集团陕西有限公司工程师，主要从事4G/5G方面的网络规划、优化工作|王晓琦（1982- ），男，中国移动通信集团陕西有限公司工程师，主要从事移动通信网络的规划、优化工作|席思雨（1992- ），女，现就职于中国移动通信集团设计院有限公司，主要研究方向为移动通信新技术

Performance analysis of NSA control plane and user plane delay in 5G network

Dan ZHANG¹,Lei WANG¹,Xiaoqi WANG¹,Siyu XI²

¹ China Mobile Group Shaanxi Co.,Ltd.,Xi’an 710077,China
² China Mobile Group Design Institute Co.,Ltd.,Beijing 100080,China

Revised:2020-08-01 Online:2020-09-20 Published:2020-09-27

摘要/Abstract

摘要：

不同于2G/3G/4G的独立组网，5G的网络架构分为两种：非独立（NSA）组网和独立（SA）组网。NSA作为非独立架构，能实现5G的快速部署。低时延是5G非常重要的特点，其实现需要一系列技术的有机结合。针对2.6 GHz NR帧结构，结合理论分析和实际案例数据，研究了NSA架构下控制面时延和用户面时延的现状和问题：当前，商用芯片级别的终端控制面时延约为359～510 ms；，开启预调度功能时，NSA好点空口双向用户面时延为11～14 ms，关闭预调度后，用户面时延增加至15～17 ms。为了进一步优化控制面时延性能，可采用设置NSA的锚点与NR子帧同步、将B1的timetotrigger设置得略小等方案；而采取SR周期自适应方式则可以降低用户面时延。并给出了时延优化方案，给NSA网络部署提供了相应的思路和建议。

关键词: 5G, 帧结构, 控制面时延, 用户面时延

Abstract:

Different from 2G/3G/4G,the 5G network architecture contains two parts:NSA (non-standalone) and SA (standalone) networking.NSA can help network deploys faster.Low latency is a very important feature of 5G,and its implementation requires a combination of technologies.Based on the 2.6 GHz NR frame structure,combined with theoretical analysis and real case,the current situation and problems of control plane delay and user plane delay were discussed,and the delay optimization method was provided,which provided the corresponding ideas and suggestions for NSA network deployment.

Key words: 5G, frame structure, control plane delay, user plane delay

中图分类号:

TN929.5

张丹,王磊,王晓琦,席思雨. 5G网络中NSA控制面和用户面时延性能分析[J]. 电信科学, 2020, 36(9): 141-147.

Dan ZHANG,Lei WANG,Xiaoqi WANG,Siyu XI. Performance analysis of NSA control plane and user plane delay in 5G network[J]. Telecommunications Science, 2020, 36(9): 141-147.

图/表 7

图1

图2

图3

表1

表2

图4

图5

参考文献 5

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步骤序号	步骤说明		步骤说明		步骤说明
步骤序号	下行		上行-关预调度		上行-开预调度
1	基站编码、调制（用户数据）	初传	UE编码、调制（SR）	调度	UE编码、调制（用户数据）	初传
2	等待下行传输机会		等待上行传输机会		等待上行传输机会
3	下行传输（用户数据）		上行传输（SR）		上行传输（用户数据）
4	UE解码（用户数据）		基站解调（SR）		基站解调（用户数据）
5	UE编码、调制（NACK）	重传	编码调制（UL Grant）		编码调制（UL Grant）	重传
6	等待上行传输机会		MAC调度		MAC调度
7	上行传输（NACK）		等待下行传输机会		下行传输（UL Grant）
8	基站解密（NACK）		下行传输（UL Grant）		UE解码（UL Grant）
9	MAC调度		UE解码（UL Grant）		UE编码、调制（用户数据）
10	基站编码、调制（用户数据）		UE编码、调制（用户数据）	初传	等待上行传输机会
11	等待下行传输机会		等待上行传输机会		上行传输（用户数据）
12	下行传输（用户数据）		上行传输（用户数据）		基站解密（用户数据）
13	UE解码（用户数据）		基站解密（用户数据）
14			编码调制（UL Grant）	重传
15			MAC调度
16			等待下行传输机会
17			下行传输（UL Grant）
18			UE解码（UL Grant）
19			UE编码、调制（用户数据）
20			等待上行传输机会
21			上行传输（用户数据）
22			基站解密（用户数据）

类别	下行	上行-关预调度	上行-开预调度
gNB高层（symbol）	7	7	7
UE高层（symbol）	7	7	7
物理平均时延（仅初传，symbol）	35.7	228.5	81.9
物理平均时延（含重传，symbol）	136.5	368.5	220.5
平均总时延（symbol）	59.8	256.5	109.8
平均总时延（ms）	2.1	9.2	3.9

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Performance analysis of NSA control plane and user plane delay in 5G network

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