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Q:通信領(lǐng)域的研究人員、工程師和學(xué)生往往需要專用的通信原型系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)對(duì)4G/5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的認(rèn)知和體驗(yàn),了解4G/5G核心網(wǎng)架構(gòu),進(jìn)行4G/5G基站的配置和4G/5G終端的接入等一系列實(shí)踐。那么,構(gòu)建這樣一套系統(tǒng)需要幾步呢?
A:NI表示,一步搞定~
01 NI+曾益:OAI開源5G原型系統(tǒng)
在近日舉辦的ICCC 2022上,NI攜手合作伙伴曾益科技,共同展示了重磅的OAI 5G Prototyping System,幫助研究人員“一步到位”構(gòu)建通信原型系統(tǒng)。OAI 5G Prototyping System是專用的4G/5G網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),來(lái)自工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究人員可以基于此平臺(tái)實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展,創(chuàng)建典型的4G/5G行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景,應(yīng)對(duì)實(shí)現(xiàn)4G/ 5G網(wǎng)絡(luò)所面臨的挑戰(zhàn)??梢哉f(shuō),OAI 5G Prototyping System為創(chuàng)建4G/5G綜合創(chuàng)新系統(tǒng)提供一個(gè)合理可實(shí)施的具體平臺(tái)。
基于OAI開源5G原型系統(tǒng),研究5G NR協(xié)議特點(diǎn)
載波占據(jù)98%的信道,避免載波之間出現(xiàn)寬保護(hù)頻段;
允許各種規(guī)模的信道、可變子載波間隔、時(shí)隙長(zhǎng)度和最多3300個(gè)子載波;
沒(méi)有針對(duì)特定小區(qū)的參考信號(hào),每20 ms同步和發(fā)送一次,可以降低基站功耗;
一個(gè)時(shí)隙內(nèi)在DL和UL之間動(dòng)態(tài)變化,滿足任何方向的業(yè)務(wù)處理需求;
可用現(xiàn)有蜂窩頻段,也可用30和40 GHz新頻譜。
02 系統(tǒng)架構(gòu)
基于NI USRP X410和OAI協(xié)議棧,曾益科技構(gòu)建開源的通信原型系統(tǒng),解決方案包括4G/5G協(xié)議處理平臺(tái)、可編程4G/5G基站、可編程4G/5G終端、4G/5G商用終端和手機(jī),并配置天線和功放。
4G/5G協(xié)議處理平臺(tái)具有4G基站(eNB)、5G基站(gNB)、4G核心網(wǎng)(EPC)、5G核心網(wǎng)(5GC)的協(xié)議處理能力,符合3GPP R15規(guī)范,支持5G NR NSA非獨(dú)立組網(wǎng)模式和SA獨(dú)立組網(wǎng)模式,支持商用4G/5G終端接入,支持FDD和TDD,基站帶寬支持20/40/50/60/80/100 MHz多種模式,數(shù)據(jù)子載波間隔支持15 kHz、30 kHz、120 kHz,協(xié)議處理單元高達(dá)18核4.6 GHz。
4G/5G協(xié)議處理平臺(tái)具備4G/5G基站模擬和4G/5G終端模擬功能,提供圖形化操作配置界面,可以遠(yuǎn)程操作,提供4G/5G協(xié)議棧的L1、L2、L3層協(xié)議接口函數(shù)和開發(fā)文檔。 以5G原型系統(tǒng)為例
可編程5G基站符合5G NR基站標(biāo)準(zhǔn),提供開發(fā)文檔,支持1 MHz至8 GHz頻段,400 MHz信號(hào)帶寬。基站頻率誤差小于5 ppb,EVM小于-42 dB,數(shù)據(jù)處理單元FPGA內(nèi)存高達(dá)8 GB。基站提供千兆以太網(wǎng)、USB Type-C、100GbE QSFP28、PCIe Gen3 x8通信接口,提供10 MHz參考時(shí)鐘輸入輸出和GPS同步接口,提供FPGA JTAG調(diào)試接口。
可編程5G基站支持3.5 GHz (N78)頻段,射頻前端具備頻譜感知和測(cè)試能力,可以實(shí)現(xiàn)頻譜的實(shí)時(shí)繪制和記錄回放?;揪邆涿钚心J降慕K端控制窗口,支持一鍵式快速啟動(dòng)?;局С?G商用終端和手機(jī)接入,用戶可以自定義網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商名稱,并測(cè)試基站和5G商用終端或手機(jī)的下行通信速率。
該解決方案提供5G專用天線和功放,支持3.5 GHz (N78)頻段,發(fā)射功率高達(dá)+23 dBm,配合基站提供網(wǎng)絡(luò)覆蓋功能,天線和功放采用模塊化設(shè)計(jì),用戶可以自由更換。同時(shí),提供4G/5G基站的參數(shù)配置和管理功能,如小區(qū)用戶配置、終端配置等操作,可以對(duì)4G/5G商用終端和手機(jī)的SIM卡進(jìn)行寫卡操作,支持視頻傳輸。關(guān)鍵指標(biāo)/特性如下所示。
Frequency Range 頻率范圍 | 1 MHz至8 GHz (gNB) 10 MHz至6 GHz (eNB) |
Subcarrier Spacing 子載波間隔 | 30 kHz (FR1) 120 kHz (FR2) |
Bandwidth 帶寬 | 20, 40, 50, 60, 80, 100 MHz (FR1) 50 MHz (FR2) |
Duplexing Mode 雙工模式 | 靜態(tài)TDD 動(dòng)態(tài)TDD FDD |
Supported Physical (PHY) Layer 支持的物理層 | NR-PSS, NR-SSS, NR-PBCH, NR-PDCCH, NR-PDSCH, NR-CSIRS, NR-PUSCH, NR-PUSCH, NR-PRACH, NR-SRS |
Supported Media Access Control (MAC) Layer 支持的介質(zhì)訪問(wèn)控制層 | SIB1 ContenTIon Free ContenTIon Based RA Procedure Dynamic UL/DL Scheduler with HARQ Procedure MCS AdaptaTIon from HARQ BLER CSI-RS CSI Measurement Report Handling SR Handling |