【3GPP IAB】NR IAB推荐架构

1 概述

3GPP所有提交给RAN-3 #99的IAB多跳设计都可以用五个架构参考图来表示。这些参考图的不同之处是需要对接口进行修改，或者需要额外的功能，例如完成多跳转发。这五个体系结构被分为两个体系结构组。这些架构的主要特点可以概括如下:
架构组1:由架构1a和1b组成。这两种体系结构都利用了CU/DU拆分体系结构。
-架构1a:

F1-U回传使用适配层或GTP-U结合适配层
—跨中间节点逐跳转发通过适配层与NGC操作，通过PDN连接层路由与EPC操作。

-架构1b:

接入节点上的F1-U回传使用GTP-U/UDP/IP;
—跨中间节点逐跳转发使用适配层。

架构组2:由架构2a、2b和2c组成
-架构2a:

在接入节点上回传F1-U或NG-U使用GTP-U/UDP/IP;
—跨中间节点逐跳转发采用PDU -会话层路由。

-架构2b:

在接入节点上回传F1-U或NG-U使用GTP-U/UDP/IP;
—跨中间节点逐跳转发采用GTP-U/UDP/IP嵌套隧道。

-架构2c:

在接入节点上回传F1-U或NG-U使用GTP-U/UDP/IP;
—跨中间节点的逐跳转发采用GTP-U/UDP/IP/PDCP嵌套隧道。

2 IAB架构组1

2.1 架构1a

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图1 architecture 1a (SA-mode with NGC)

架构1a利用了CU/DU分割架构。如图1所示为IAB -donor下的两跳IAB-node节点链的参考图，其中IAB-node节点和UE以SA模式连接到NGC。
在此体系结构中，每个IAB-node节点持有一个DU和一个MT。通过MT, IAB-node节点连接到上游IAB-node节点或IAB宿主。通过DU, IAB-node节点建立到下游IAB-node节点的UE和MT的RLC通道。对于MT，这个RLC通道可以引用修改后的RLC*。一个IAB-node节点可以连接多个上游IAB-node节点或IAB宿主DU。IAB-node节点可能包含多个DU，但IAB-node节点的每个DU部分仅与一个IAB宿主CU-CP有F1-C连接。
宿主方还持有DU，以支持下游IAB-node节点的UE和MT。IAB提供方为所有IAB-node节点的DU和它自己的DU持有一个CU。假设在一个抗体节点上的DUs仅由一个抗体宿主提供服务。这个宿主可以通过拓扑自适应而改变。IAB-node节点上的每个DU使用F1的修改形式(称为F1*)连接到IAB宿主中的CU。F1*-U在服务IAB-node节点上的MT和宿主上的DU之间的无线回传上的RLC通道上运行。增加了一个适应层，它保存路由信息，实现逐跳转发。它取代了标准F1栈的IP功能。F1*-U可能携带GTP-U报头，用于CU和DU之间的端到端关联。在进一步的增强中，GTP-U报头中携带的信息可以包含在适应层中。此外，可以考虑对RLC进行优化，例如仅在端到端连接上应用ARQ，而不是逐跳连接。图1的右侧显示了两个这样的F1*-U协议栈的例子。在此图中，RLC的增强称为RLC*。每个IAB-node节点的MT进一步维持与NGC的NAS连通性，例如用于IAB-node节点的认证。它可以通过NGC进一步维持PDU会话，例如，为IAB-node节点提供与OAM的连接。
NSA使用EPC操作时，MT采用EN-DC与网络双连接。IAB-node节点的MT维持与EPC的PDN连接，例如，为IAB-node节点提供与OAM的连接。

2.2 架构1b

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图2 architecture 1b (SA-mode with NGC)

架构1b还利用了CU/ DU分割体系结构。图2显示了一个抗体宿主下的两跳抗体节点链的参考图。注意，IAB-donor提供者只持有一个逻辑CU。一个IAB-node节点可以连接多个上游IAB-node节点或IAB宿主DU。IAB-node节点可能包含多个DU，但IAB-node节点的每个DU部分仅与一个IAB宿主CU-CP有F1-C连接。
在此架构中，每个IAB-node节点和IAB宿主拥有与架构1a中相同的功能。此外，与架构1a一样，每个回传链路建立一个RLC通道，并插入一个适应层以实现F1的逐跳转发。
与架构1a相反，每个IAB-node节点上的MT与驻留在宿主上的UPF建立一个PDU会话。MT的PDU会话携带F1表示并置的DU。通过这种方式，PDU会话在CU和DU之间提供了点对点的链接。在中间跳上，F1的PDCP - PDU以与架构1a相同的方式通过适配层转发。F1-U协议栈示例如图2所示。
NSA使用EPC操作时，MT采用EN-DC与网络双连接。在这种情况下，IAB-node节点的MT维持与驻留在宿主上的L-GW的PDN连接。

3 架构组2

3.1 架构2a

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图3 架构2a参考图(SA-mode + NGC)

架构2a的参考图如图3所示，其中UE和IAB-node采用SA模式，NGC模式。
在此体系结构中，IAB-node节点持有MT以与父IAB-node节点或IAB宿主上的gNB建立NR UU链路。通过这条NR-UU链路，MT与与gNB并置的UPF维持一个PDU会话。通过这种方式，在每条回传链路上建立一个独立的PDU会话。每个IAB-node节点还支持路由功能，在相邻链路的PDU会话之间转发数据。这在无线回传中创建了一个转发平面。根据PDU-session类型，该转发平面支持IP或以太网。当PDU会话类型为以太网时，可以在其上建立IP层。通过这种方式，每个IAB-node节点获得到有线回传网络的IP连接。一个IAB-node节点可以连接多个上游IAB-node节点或IAB宿主。
所有基于IP的接口，如NG、Xn、F1、N4等，都转到该转发平面。在F1的情况下，提供UE服务的IAB-Node除了包含用于回传链路的gNB和UPF之外，还将包含用于接入链路的DU。用于接入链接的CU将驻留在IAB -donor内部或外部。图3右侧为基于IP和基于以太网的PDU-session类型的NG-U协议栈示例。
如果IAB节点持有用于UE访问的DU，则可能不需要在每一跳上支持基于PDCP的保护，因为终端用户数据已经使用UE和CU之间的端到端PDCP得到了保护。
NSA使用EPC操作时，MT采用EN-DC与网络双连接。在这种情况下，IAB节点的MT与位于父IAB节点或IAB宿主上的L-GW维持PDN连接。所有基于IP的接口，如S1、S5、X2等，都转到该转发平面。

3.2 架构 2b

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图4 architecture 2b (SA-mode with NGC)

在架构图4中，IAB-node持有一个MT来与父IAB-node或IAB -donor上的gNB建立NR UU链路。通过这条NR-UU链路，MT与UPF维持一个pdu会话。与架构2a相反，这个UPF位于IAB宿主。此外，上游IAB-node节点之间的pdu转发是通过隧道完成的。因此，跨多个跳的转发创建了一堆嵌套隧道。与架构2a中一样，每个IAB-node节点获得到有线回传网络的IP连接。所有基于IP的接口，如NG、Xn、F1、N4等，都使用该转发IP平面。图4右侧为NG-U协议栈示例。一个IAB-node节点可以连接多个上游IAB-node节点或IAB宿主。
NSA使用EPC操作时，MT采用EN-DC与网络双连接。在这种情况下，IAB-node节点的MT与驻留在IAB宿主上的L-GW维持PDN连接。

3.3 架构2c

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图5 architecture 2c (SA-mode with NGC)

架构图5利用DU-CU分裂。IAB-node节点持有一个MT，该MT在父IAB-node节点或IAB宿主上维持一个带有DU的RLC通道。IAB宿主为每个IAB-node节点的DU持有一个CU和一个UPF。每个IAB-node节点上的MT与CU维持一个NR-UU链路，并与宿主上的UPF维持一个PDU会话。中间节点上的转发是通过隧道实现的。跨多个跳的转发创建了一堆嵌套的隧道。与架构2a和2b中一样，每个IAB-node节点获得到有线回传网络的IP连接。然而，与体系结构2b相反，每个隧道都包含一个SDAP/PDCP层。所有基于IP的接口，如NG、Xn、F1、N4等，都转到该转发平面。图5右侧为NG-U协议栈示例。一个IAB-node节点可以连接多个上游IAB-node节点或IAB宿主。
NSA使用EPC操作时，MT采用EN-DC与网络双连接。在这种情况下，IAB-node节点的MT与驻留在IAB宿主上的L-GW维持pdn连接。