5G--BBU RRU 如何演化到 CU DU?

 1.概念: BBU 和 RRU是什么

BBU和 RRU是指什么? - 知乎 (zhihu.com)

BBU是Building Baseband Unit 室内基带处理单元

RRU是Radio Remote Unit 射频拉远单元

BBU

基带(Baseband),信源(信息源,也称发终端)发出的没有经过调制(进行频谱搬移和变换)的原始电信号所固有的频带(频率带宽),称为基本频带,简称基带。频带和基带相对应,对基带信号调制后所占用的频率带宽(一个信号所占有的从最低的频率到最高的频率之差)。

(自我理解:BBU的基带处理就是做基带调制,例如在4G中系统带宽是 20MHz,那么BBU处理的带宽应该就是20MHz)

RRU(Radio Remote Unit射频拉远单元)和BBU(Building Baseband unit室内基带处理单元)之间需要用光纤连接。一个BBU可以支持多个RRU。采用BBU+RRU多通道方案,可以很好地解决大型场馆的室内复盖。

(自我理解:RRU应该是进行高频的调制,将基带信道搬至几GHz的频段上去,然后经过滤波放大等 传输到天线进行发射)

基带BBU集中放置在机房,RRU可安装至楼层,BBU与RRU之间采用光纤传输,RRU再通过同轴电缆及功分器(耦合器)等连接至天线,即主干采用光纤,支路采用同轴电缆。

2. DU CU是什么?

引用:具体DU CU部署方案可参考下面链接:

(108条消息) 5G NR系统架构之CU /DU部署方案_5gcu和du的部署方式_wlf_go的博客-CSDN博客

5G NR基站重构为CU和DU两个逻辑网元,根据场景和需求可以合一部署、也可以分开部署;

5G NR网元之间的网络功能重构,如部分核心网功能下沉至CU,BBU部分功能上移至RRU/AAU。

5G的基站功能重构

5G的基站功能重构为CU和DU两个功能实体;CU与DU功能的切分以处理内容的实时性进行区分。

CU

CU(Centralized Unit):主要包括非实时的无线高层协议栈功能,同时也支持部分核心网功能下沉和边缘应用业务的部署。

(自我理解:因为无线网络协议是有很多个协议层的,CU和DU的分离方式可能是多种的,因此不同的切分方式可能使得DU和CU实现的协议层不同,但是总之,CU在高层,DU在低层)

DU

DU(Distributed Unit):主要处理物理层功能和实时性需求的层2功能。考虑节省RRU与DU之间的传输资源,部分物理层功能也可上移至RRU实现。

AAU

原BBU基带功能部分上移,以降低DU-RRU之间的传输带宽

BBU、RRU到CU DU的演化:

 CU DU分离示意

 3GPP在R14 NR SI阶段研究比较了各种NR RAN逻辑功能分离的方案,NR RAN逻辑功能分离方案包括高层和低层两大类。不同分离方案的适用场景和性能增益不同,对前传接口的带宽、传输时延等参数的要求也有很大差异。总体上看,高层类方案对时延和前传带宽的要求要低于低层类方案,在R15 NR的WI阶段,3GPP确定标准化其中一种高层分离的方案Option2,即由gNB-CU实现PDCP层以上的无线高层协议功能,包括RRC、SDAP和PDCP协议栈,由gNB-DU处理物理层和PDCP层以下的层2功能,包括RLC、MAC和PHY协议栈。

选择高层PDCP和RLC分离方案的原因:主要是考虑双连接(Dual Connectivity,DC)已经支持PDCP/RLC分离方式,LTE-NR融合部署场景下,CU与DU分离使用和LTE双连接相同的分离方式,设备实现也更为简单。

5G--BBU RRU 如何演化到 CU DU?_第1张图片

5G接入网接口模型:

5G--BBU RRU 如何演化到 CU DU?_第2张图片

 NG-RAN由5G基站(gNB)和演进LTE基站(ng-eNB)组成。在分布式架构下,gNB具备完整的协议栈功能;在集中式架构下,gNB分离为gNB-CU节点和gNB-DU节点。NG-RAN与5G核心网(5G Core Network,5GC)通过NG接口连接,gNB/ng-eNB之间通过Xn接口连接。

集中式架构下,gNB可以由一个gNB-CU和多个gNB-DU组成,gNB-CU和gNB-DU分别实现不同的协议栈功能.

从其他NG-RAN节点和5GC看来,gNB-CU和gNB-DU是一个gNB节点。

gNB-CU和gNB-DU通过F1接口连接,一个gNB-DU只能连接至一个gNB-CU

gNB-CU可以进一步分离为控制平面网元gNB-CU-CP和用户平面网元gNB-CU-UP,一个gNB可以由一个gNB-CU-CP和多个gNB-CU-UP组成,gNB-CU-CP和gNB-CU-UP通过E1接口连接。

由于gNB-CU的控制平面和用户平面相分离,gNB-CU和gNB-DU之间的F1接口也进一步分离为F1-C和F1-U两个接口。其中,gNB-CU-CP和gNB-DU之间是F1-C接口,gNB-CU-UP和gNB-DU之间是F1-U接口。目前,3GPP协议规定gNB-DU只能和一个gNB-CU-CP连接,gNB-CU-UP只能连接至一个gNB-CU-CP,gNB-DU可以和一个gNB-CU-CP管理下的多个gNB-CU-UP连接,gNB-CU-UP同样可以和一个gNB-CU-CP管理下的多个gNB-DU连接。

总结起来就是, CU-CP 1对多  DU,CU-CP 1对多 CU-UP,CU-UP和DU是多对多的关系

最后遗留的疑问:

MEC 可以下沉到哪个级别?

按照上述参考帖子里,MEC应该是可以下沉到CU是没有问题的,但是是否可以下沉到DU?

按照此帖 MEC既可以下沉到 CU 也可以到DU? 

邬贺铨院士:边缘计算“新十问” - 知乎 (zhihu.com)

参考文献/帖子:

BBU和 RRU是指什么? - 知乎 (zhihu.com)

(108条消息) 5G NR系统架构之CU /DU部署方案_5gcu和du的部署方式_wlf_go的博客-CSDN博客

《5G移动通信系统设计与标准详解》 王映民 孙韶辉 等 编著

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