5G接入网架构及应用场景

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在5G的网络架构中,云可谓是无处不在。中国电信的《5G技术白皮书》中,称5G的逻辑架构为“三朵云”(接入云、控制云和转发云)。其实,以铁哥的浅见,充其量可称其为“两朵半云”。怎么少了半朵呢?且听铁哥慢慢道来。
我们都知道,4G基站设备被拆分为两部分:BBU和RRU。其中BBU负责基带信号的处理,RRU负责射频信号的处理。RRU可以安装在天线侧,这样就极大地缩短了射频电缆的长度,减少了射频信号在电缆中的传输损耗。并且由于去除了2G和3G网络中的BSC(RNC)设备(BBU与核心网直连),使得网络延迟缩短。
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图1 4G基站的构成
然而,这样的结构也有其不足之处,就是每个基站都需要与周围的基站直连进行通信,增加了基站的传输负担。而且,由于没有统一的基站管理网元,使得基站之间干扰协调的难度增大。由于5G的基站密度将远远大于4G网络,这一缺点在5G网络显得更为突出。
因此,在5G网络中,接入网不再采用BBU+RRU+天线这样的结构,而是被分解重构为CU+DU+AAU。见图2。
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图2 5G接入网结构
其中,CU称为集中单元(Centralized Unit),DU称为分布单元(Distribute Unit),AAU称为有源天线单元(Active Antenna Unit)。CU和DU统称为gNB。
CU、DU和AAU,与4G中的BBU、RRU和天线并不是一一对应的关系,而是依据处理内容的实时性要求进行了功能的重新划分。
CU负责BBU中对实时性要求不高的功能,包括RRC和PDCP层,同时它也支持部分核心网功能下沉和边缘计算功能;DU负责处理BBU中对实时性要求较高的部分,包括RLC、MAC和物理高层;物理低层则下沉到AAU,AAU还包括射频部分(RRU)和天线。
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图3 CU、DU和AAU的功能划分
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图4 实装AAU外观
到这里,我们就可以谈谈“半朵云”的问题了。CU可以运行在通用服务器上,采用虚拟化技术,因而可以形成云结构。但是,DU和AAU仍然需要采用专用硬件,不能采用虚拟化技术,无法实现云化。所以5G接入网只能称之为“半朵云”。

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为了应对5G业务的差异性需求,5G标准支持CU和DU分离或合设的多种部署方案。
1、CU和DU合设,部署在基站机房,CU和DU按1:1比例配置。如图5。
5G接入网架构及应用场景_第5张图片图5 CU/DU合设于基站机房
这种方案类似于传统的4G基站,其优点是传输时延小。对于5G的URLLC业务,适合采用此方式,因其要求极低的时延(如自动驾驶)。
2、CU/DU分离,CU集中部署在综合接入机房,DU部署于基站机房。CU和DU按1:N比例配置。如图6。
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图6 CU/DU分离(1)
此方案的优点是可以共享基带资源,节省了CU的设备投资,并利于基站间的干扰协调。对于eMBB和mMTC业务适合采用此种方式。
3、CU/DU分离,CU集中部署在汇聚机房,DU部署于综合接入机房。CU和DU按1:N比例配置。如图7。
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图7 CU/DU分离(2)
与方案2相比,此方案的优势在于无需新建基站机房,适用于5G高密度组网。
4、CU/DU合设,集中部署在综合接入机房。CU和DU可按1:1比例配置,也可按1:N比例配置。如图8。
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图8 CU/DU合设于综合接入机房
此方案也不需建设基站机房,与方案3相比,具有更低的时延。
运营商究竟选用哪种方案来组建5G接入网,需综合考虑业务需求、基站密度、建设成本、未来发展等诸多因素。
关于5G接入网技术中的边缘计算和部分核心网功能下沉等内容,铁哥计划另行撰文介绍,敬请期待。

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