5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)5G在實(shí)現(xiàn)G比特級(jí)地峰值速率,毫秒級(jí)地端到端延時(shí)與網(wǎng)絡(luò)能耗效率大幅提升等方面擁有超強(qiáng)地能力。在無(wú)線側(cè)引入新地關(guān)鍵技術(shù)地同時(shí),網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)又會(huì)發(fā)生什么樣地變化呢？在5G整體架構(gòu)地云化趨勢(shì)之下,無(wú)線側(cè)又能否實(shí)現(xiàn)ICT融合？本章課程主要介紹5G地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)。學(xué)完本課程后,您將能夠:掌握傳統(tǒng)地DRAN,CRAN架構(gòu)理解5G無(wú)線接入網(wǎng)重構(gòu)需求掌握CloudRAN地架構(gòu)及部署理解CloudRAN地應(yīng)用價(jià)值2.1傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)2.2CloudRAN架構(gòu)及部署2.1傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在4G網(wǎng)絡(luò)中,無(wú)線側(cè)基本完成了宏基站向分布式基站（DistributedBaseStation,DBS）站型地轉(zhuǎn)變。分布式基站帶來(lái)地最大好處是,射頻模塊地形態(tài)由機(jī)柜內(nèi)集中部署地單板演進(jìn)為獨(dú)立地模塊單元,可以脫離機(jī)柜部署。基于射頻拉遠(yuǎn)單元(RomteRadioUnit,RRU)或有源天線單元（ActiveAntennaUnit,AAU）地射頻單元與基帶單元（BasebandUnit,BBU）之間采用公共無(wú)線接口（monPublicRadioInterface,CPRI）,并通過(guò)光纖連接,所以射頻模塊可以進(jìn)行較長(zhǎng)距離地拉遠(yuǎn),從而使整個(gè)站點(diǎn)地覆蓋范圍擴(kuò)大,并且靈活可控。2.1傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分布式基站（DistributedBaseStation,DBS）常見(jiàn)地應(yīng)用場(chǎng)景5G地基站仍然采用DBS站型,部署無(wú)線接入網(wǎng)地時(shí)候,既可以沿用傳統(tǒng)地分布式無(wú)線接入網(wǎng)（DistributedRadioAccesswork,DRAN）架構(gòu)與集中式無(wú)線接入網(wǎng)（CentralizedRadioAccesswork,CRAN）架構(gòu),也可以采用新型地基于云數(shù)據(jù)中心地云化無(wú)線接入網(wǎng)（CloudRadioAccesswork,CloudRAN）架鉤。2.1.1DRAN1,架構(gòu)部署在DRAN架構(gòu)中,每個(gè)站點(diǎn)均獨(dú)立部署機(jī)房,BBU與RRU/AAU共站部署,配電供電設(shè)備及其它配套設(shè)備均獨(dú)立部署。在站點(diǎn)傳輸方面,DRAN采用各BBU獨(dú)立星狀拓?fù)涞胤桨?每個(gè)站點(diǎn)與接入環(huán)設(shè)備獨(dú)立連接。DRAN站點(diǎn)部署DRAN傳輸組網(wǎng)2.1.1DRAN2,DRAN架構(gòu)優(yōu)勢(shì)（1）在DRAN架構(gòu)中,BBU與RRU/AAU共站部署,站點(diǎn)回傳可根據(jù)站點(diǎn)機(jī)房實(shí)際條件,采用微波或光纖方案靈活組網(wǎng)。（2）采用BBU與RRU/AAU共站部署,CPRI光纖長(zhǎng)度短,而單站回傳只需一根光纖,整體光纖消耗低。（3）即使單站出現(xiàn)供電,傳輸方面地故障問(wèn)題,也不會(huì)對(duì)其它站點(diǎn)造成影響。2.1.1DRAN3,DRAN架構(gòu)缺點(diǎn)（1）站點(diǎn)配套獨(dú)立部署,投資規(guī)模大。（2）新站點(diǎn)部署機(jī)房時(shí),建設(shè)周期長(zhǎng)。（3）站點(diǎn)間資源獨(dú)立,不利于資源共享。（4）站點(diǎn)間信令交互需要經(jīng)網(wǎng)關(guān)中轉(zhuǎn),不利于站間業(yè)務(wù)高效協(xié)同。2.1.2CRAN1,架構(gòu)部署在CRAN架構(gòu)中,多個(gè)站點(diǎn)地BBU模塊會(huì)被集中部署在一個(gè)中心機(jī)房中,各站點(diǎn)射頻單元通過(guò)前傳拉遠(yuǎn)光纖與中心機(jī)房BBU進(jìn)行連接。站點(diǎn)傳輸方面,一般情況下,接入環(huán)傳輸設(shè)備直接部署在CRAN機(jī)房中,各BBU直接連接在接入環(huán)傳輸設(shè)備地不同端口上。CRAN傳輸組網(wǎng)CRAN站點(diǎn)部署2.1.2CRAN2,CRAN架構(gòu)優(yōu)勢(shì)（1）5G地超密集站點(diǎn)組網(wǎng)會(huì)形成更多覆蓋重疊區(qū),CRAN更適合部署CA,P與單頻網(wǎng)（SingleFrequencywork,SFN）等,可以實(shí)現(xiàn)站間高效協(xié)同,大幅提升無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能。（2）CRAN可簡(jiǎn)化站點(diǎn)獲取難度,一方面,其可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線接入網(wǎng)快速部署,縮短建設(shè)周期;另一方面,其在不易于部署站點(diǎn)地覆蓋盲區(qū)中更容易實(shí)現(xiàn)深度覆蓋。（3）可通過(guò)跨站點(diǎn)組建基帶池,實(shí)現(xiàn)站間基帶資源共享,使資源利用更加合理。2.1.2CRAN3,CRAN架構(gòu)缺點(diǎn)（1）BBU與RRU之間形成長(zhǎng)距離拉遠(yuǎn),前傳接口光纖消耗大,會(huì)帶來(lái)較高地光纖成本。（2）BBU集中在單個(gè)機(jī)房中,安全風(fēng)險(xiǎn)高,一旦機(jī)房出現(xiàn)傳輸光纜故障或水災(zāi),火災(zāi)等問(wèn)題,將導(dǎo)致大量基站出現(xiàn)故障。（3）要求集中機(jī)房具備足夠地設(shè)備安裝空間,且機(jī)房具備完善地配套設(shè)施用于支持散熱,備電（如空調(diào),蓄電池等）。2.2CloudRAN架構(gòu)及部署2.2.1無(wú)線接入網(wǎng)重構(gòu)需求隨著2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)地相繼建設(shè)部署,整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)正變得越來(lái)越復(fù)雜,尤其是在無(wú)線接入網(wǎng)層面。各廠家之間獨(dú)立地網(wǎng)元煙囪式架構(gòu)增加了網(wǎng)元建設(shè)與維護(hù)成本,同時(shí)新地制式又不斷引入新地頻段。

2.2CloudRAN架構(gòu)及部署2.2.1無(wú)線接入網(wǎng)重構(gòu)需求宏站+微站+室分混合組網(wǎng)形成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò),站點(diǎn)形態(tài)多樣,功率大小不一,導(dǎo)致無(wú)線接入網(wǎng)地運(yùn)維管理難度越來(lái)越大。

5G網(wǎng)絡(luò)切片切片5G網(wǎng)絡(luò)智能水表等自動(dòng)駕駛等語(yǔ)音,上網(wǎng)業(yè)務(wù)/設(shè)備業(yè)務(wù)/工業(yè)移動(dòng)寬帶--20Gbps低時(shí)延高可靠--<1msNB-IoT100萬(wàn)連接/km25G網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音,上網(wǎng)自動(dòng)駕駛等智能水表等5G網(wǎng)絡(luò):語(yǔ)音/上網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng),低時(shí)延高可靠等智能水表等自動(dòng)駕駛等語(yǔ)音,上網(wǎng)業(yè)務(wù)/設(shè)備業(yè)務(wù)/工業(yè)移動(dòng)寬帶--20Gbps低時(shí)延高可靠--<1msNB-IoT100萬(wàn)連接/km24G網(wǎng)絡(luò)4G網(wǎng)絡(luò)4G網(wǎng)絡(luò):語(yǔ)音,文本與上網(wǎng)4G網(wǎng)絡(luò)MeterServerEdgeDCLocalDCDCVRServer核心網(wǎng)可編程地功能集合SOC:ServiceOrientedCoreSOC-UPSOC-CPV2XserverSOC-UPSOC-UP/SOC-CPSOC-CPSOC-CPAPPserverSOC-UP編解碼SATCP加速視頻優(yōu)化緩存Web加速加密可靠性注冊(cè)安全鑒權(quán)路由服務(wù)管理用戶(hù)數(shù)據(jù)管理QoS應(yīng)用功能移動(dòng)管理策略控制安全QoS移動(dòng)管理QoS視頻優(yōu)化QoS服務(wù)管理可靠性可靠性SOC-UP用戶(hù)面SOC-CP控制面車(chē)聯(lián)網(wǎng)切片1~5ms時(shí)延4K視頻~10Gbps智能抄表切片百萬(wàn)級(jí)連接語(yǔ)音切片99.9999%可靠性用切片來(lái)滿(mǎn)足多樣地商業(yè)需求城域DC邊緣DC2.2CloudRAN架構(gòu)及部署2.2.2CloudRAN架構(gòu)CloudRAN引入了集中式單元（CentralizedUnits,CU）與分布式單元（DistributedUnit,DU）分離地結(jié)構(gòu)。CU/DU分離地思想是,將基站BBU地空口協(xié)議棧分割成實(shí)時(shí)處理部分與非實(shí)時(shí)處理部分,其中實(shí)時(shí)處理部分即DU,仍保留在BBU模塊;非實(shí)時(shí)處理部分即CU,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（workFunctionsVirtualization,NFV）之后云化部署。5GCU/DU分離架構(gòu)2.2CloudRAN架構(gòu)及部署在CU/DU地協(xié)議棧劃分上,各設(shè)備廠商及運(yùn)營(yíng)商主張地不同劃分方案共有8種。Option1方案表示將無(wú)線資源控制（RadioResourceControl,RRC）層劃分到CU中,將分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（PacketDataConvergenceProtocol,PDCP）層及其以下地協(xié)議層功能劃分到DU中;Option2方案表示將PDCP層及其以上層劃分到CU中,將無(wú)線鏈路控制（RadioLinkControl,RLC）層及其以下地協(xié)議層功能劃分到DU中;Option3,Option4,Option5,Option6,Option7,Option8分別表示在RLC層內(nèi)部,RLC層與媒體接入控制（MediaAccessControl,MAC）層之間,MAC層內(nèi)部,MAC層與物理層之間,物理層內(nèi)部,物理層與空口之間進(jìn)行CU-DU劃分。3GPPR15標(biāo)準(zhǔn)明確采用Option2,即基于PDCP層/RLC層地CU-DU劃分方案。CU/DU協(xié)議劃分方案補(bǔ)充:NG-RAN總體架構(gòu)5G地主要網(wǎng)元NG-RAN(接入網(wǎng)):gNB組成5GC(核心網(wǎng)):AMF(控制面),UPF(用戶(hù)面)5G地網(wǎng)絡(luò)接口Xn接口:gNB之間地接口,支持?jǐn)?shù)據(jù)與信令傳輸NG接口:NG2連接AMF,NG3連接UPF地接口有兩種NG-RAN節(jié)點(diǎn)gNB與UE之間使用NR控制面與用戶(hù)面協(xié)議ng-eNB與UE之間使用e-UTRA控制面與用戶(hù)面協(xié)議Page19補(bǔ)充:NSA/SA組網(wǎng)方式LTEAnchor,EPCeLTEAnchor,NewCoreNRAnchor,NewCoreOption3S1X2NRNon-StandAloneEPCNCLTENREPCNCLTEX2EPCNCLTENROption3aOption3XS1S1EPCNREPCNRNCNCOption7Option7aeLTEEPCNCNReLTEOption4S1-UEPCNCNReLTEOption4aeLTES1-UNgXnNgNg-UNRStandAloneX2-CNRLegendUserPlaneControlPlanephase1.1phase1.2(newcore)EPCNRNCOption7XeLTENgXnXn-CNg-U5GNSAgNBwouldsupport5GSAwithoutanyH/Wchanging.補(bǔ)充:NSA組網(wǎng)數(shù)據(jù)分流方案Page21從LTE到NR地?cái)?shù)據(jù)流量迂回存量LTEBBU需要改造擴(kuò)容Option3LTENRX2EPC+PDCP/LRRC/LRLC/LMAC/LPHY/LRLC/NRMAC/NRPHY/NRPDCP/NRLTEBBUNRBBUEPC+Option3xLTENRX2EPC+PDCP/LRRC/LRLC/LMAC/LPHY/LRLC/NRMAC/NRPHY/NRPDCP/NRLTEBBUNRBBUEPC+從NR到LTE地?cái)?shù)據(jù)流量迂回NR覆蓋不夠存在多次切換CU非云化部署2.2CloudRAN架構(gòu)2.2.3CloudRAN部署1,MobileCloudEngine解決方案2,CU,DU位置解決方案3,前傳接口解決方案MobileCloudEngine解決方案CU,DU位置解決方案Page25CUCUDUDUDUCPRI/eCPRIEtherEtherCPRI/eCPRICPRI/eCPRIEther中心機(jī)房(下面掛接站點(diǎn)數(shù)量~10X量級(jí))RegionalDC(下面掛接站點(diǎn)數(shù)量~>100X量級(jí))天線&RRUoption1option2MCE&APPMCE&APP好處:實(shí)現(xiàn)更大范圍地控制處理,資源共享。壞處:時(shí)延較大,對(duì)于時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)不適合部署。好處:更靠近用戶(hù),時(shí)延小。壞處:資源沒(méi)法大范圍共享,且可能需要改造機(jī)房才能部署COTS服務(wù)器效率高體驗(yàn)好前傳接口解決方案——eCPRI方案?jìng)鹘y(tǒng)地前傳接口采用CPRI協(xié)議,該接口按照Option8方案進(jìn)行劃分,即物理層及物理層以上地協(xié)議層處理功能全部在基帶模塊中完成。前傳接口傳輸方案對(duì)于DU分布式架構(gòu)部署場(chǎng)景,一般DU距離AAU/RRU比較近,可直接采取光纖直驅(qū)地方式解決前傳接口傳輸問(wèn)題;對(duì)于DU集中式部署場(chǎng)景,DU集中位置與AAU/RRU距離較遠(yuǎn),此時(shí)建議采用無(wú)源/有源波分方案解決前傳接口傳輸問(wèn)題,以減少DU至AAU之間所需地光纖數(shù)量,降低傳輸成本。2.2.4CloudRAN價(jià)值（1）統(tǒng)一架構(gòu),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多制式,多頻段,多層網(wǎng),超密網(wǎng)等多維度融合;（2）集中控制,降低無(wú)線接入網(wǎng)復(fù)雜度,便于制式間/站點(diǎn)間高效業(yè)務(wù)協(xié)同;（3）5G平滑引入,雙連接實(shí)現(xiàn)極致用戶(hù)體驗(yàn),同時(shí)避免了4G與5G站點(diǎn)間地可能出現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)迂回導(dǎo)致地額外傳輸投資與傳輸時(shí)延;（4）軟件與硬件解耦,開(kāi)放平臺(tái),促進(jìn)業(yè)務(wù)敏捷上線;（5）便于引入人工智能實(shí)現(xiàn)無(wú)線接入網(wǎng)切片地智能運(yùn)維管理,適配未來(lái)業(yè)務(wù)地多樣性;（6）云化架構(gòu)實(shí)現(xiàn)資源池化,網(wǎng)絡(luò)可按需部署,彈性擴(kuò)/縮容,提升資源