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5G RAN網路主要由3個網元組成,分別是AAU、DU、CU,如圖1所示:

5G網路架構

圖1

5G網路架構示意圖

(1)DU以星型方式連線多個AAU(也稱為“前傳”),AAU間沒有直接連線需求,AAU和DU之間採用eCPRI介面。

(2)CU以星型方式連線多個DU(也稱為“中傳”),DU間沒有直接連線需求,DU和CU間採用

乙太網

介面。

(3)基站間的切換等功能透過CU間的Xn介面實現。

2

5G網路RAN的部署方式主要有三種,如圖2所示:

5G網路架構

(1)分散式RAN (2)DU/CU集中RAN (3)DU、CU分別集中RAN

圖2

5G RAN的三種部署方式

(1)分散式部署:AAU、DU和CU部署在相同的站點,前傳和中傳都屬於站內連線。

(2)DU/CU集中部署:AAU與DU/CU部署在不同的站點,DU/CU集中部署在同一站點,前傳屬於站間連線,中傳屬於站內連線。

(3)DU和CU分別集中部署:AAU、DU、CU均在不同的站點,前傳、中傳都屬於站間連線。

5G的核心網主要包括控制面(CP)和使用者面(UP)兩類網元:

(1)控制面(CP)採用雲化集中部署,對時延的要求為10 ms,流量也不大,國內運營商選擇按省集中部署的方式可能性比較大。

(2)使用者面將採用根據業務特點切片部署的方式,根據不同型別的業務的功能、效能等進行網路切片,並分別進行部署,不同切片部署在網路的不同層級。

3

5G網路架構的不確定性及其對承載網的影響

5G網路的架構已經明確,典型5G網路部署的結構示意如圖4所示,但落實到裝置和部署策略上還有較多的不確定性。

5G網路架構

圖3

5G網路部署結構示意圖

3.1

5G的前傳要求與LTE相容

國內運營商在LTE階段普遍採用BBU小規模集中部署的方式,這種方式大大降低了網路部署成本,包括基站機房、電源、傳輸裝置等,已經成為國內運營商LTE網路建設的發展趨勢。在5G階段,運營商將會繼續採用DU集中部署的方式。

CPRI介面規範定義的前傳距離不小於10 km。eCPRI網路規範沒有明確前傳的目標距離,但定義了前傳的單向傳輸時延應小於100 μs,折算成在光纖上的傳輸距離應小於20 km。這兩者的目標距離比較接近。國內運營商在LTE階段較多地採用BBU小規模集中部署的方式,BBU-RRU間的距離普遍小於10 km。當5G網路採用圖2所示的方式(2)、(3),進行DU集中部署時,DU集中的站點位置與LTE BBU集中的站點位置相同,現有LTE的前傳光纜網路可以利用。前傳的距離小於10 km,可以利用比較成熟的10 km標準的25 Gbit/s光介面,網路成本也比較低。

但工信部確定的5G網路工作頻率是3。3 GHz—3。6 GHz和4。8 GHz—5。0 GHz頻段,遠高於LTE的2。1 GHz/2。6 GHz頻段,因此5G基站的密度預計將是LTE基站的1。5倍左右,運營商在5G部署時期採取何種部署策略(熱點部署、區域性連續覆蓋等),對前傳光纜網路的影響較大,若採用連續覆蓋部署的方式,運營商需要大量建設基站接入光纜。

3.2

CU/DU分離部署的不確定性

3GPP提出了CU/DU的分離功能架構,運營商也希望CU能夠在更高層面部署(如本地網的匯聚節點,甚至核心節點),簡化基站間協同的組織,提高協同效率,同時實現CU與DU的解耦。

目前裝置供應商尚不能提供商用化的CU和DU裝置,CU和DU是否能夠實現分離部署、裝置的容量和能力均不確定。

CU、DU能否分離部署將影響到在承載網路上是否存在中傳段,基站間的連線數將會有上百倍的差異,對承載網路的結構和路由能力有較大的影響。例如:一個典型城市的匯聚節點數量約30個,POP點的數量約300個。若CU部署在匯聚節點,DU到CU的連線是匯聚型連線,CU間的連線是分散式連線,CU間全mesh連線需要的連線數為435個,在本地承載網的核心匯聚層採用IP網路技術,這種連線是比較容易滿足的。若CU部署在POP點,所有POP點間CU分散式連線的數量將達到4。5萬個;若每個基站都單獨部署CU功能,CU間的連線數量將會更大。這將要求本地承載網的邊緣層也必須採用IP網路技術,並且要具有很強的路由能力。

因此,從承載網的角度,也支援CU集中部署。根據上述典型城市的網路結構特點,平均每個匯聚點匯聚的基站數量在100~200個之間,CU可帶的基站數量應在200個左右。

3.3

DU的不確定性

5G網路標準提出了DU裝置池組化的目標,運營商希望採用DU池組化集中部署的方式,將來自多個基站的業務匯聚後統一傳到CU上,可大大提高DU的效率,也有利於基站間協同策略的部署。但DU裝置是否能夠池組化還不明確,目前廠商能夠提供的DU裝置基本上還是每個基站一個DU,即便DU集中在一起,也是多臺DU裝置的堆疊,無法做到基帶資源的共享。DU是否池組化,對中傳的技術方案的選擇將有較大的影響:

(1)池組化DU能夠帶的基站數量:運營商希望一個POP點的DU池能夠將POP點覆蓋的基站全部帶起來,根據3。2節的典型城市POP點分佈,平均每個POP點帶的基站數量在10~20個之間(30~60個AAU),因此DU池應能夠帶20個左右的基站,或者可分成多檔(比如5、10、20三檔),根據不同POP點的覆蓋範圍,選擇不同的DU池。但現在只有個別廠商有池組化的DU產品路標,池組化DU的容量目標業界尚未達成共識。

(2)DU中傳介面的速率和數量:若DU能夠池組化,一個帶20個基站的DU池僅需2個25 Gbit/s的中傳介面,將來自多個基站的業務匯聚收斂後統一傳到CU上,每個中傳介面的終期頻寬利用率可達到60%以上。若DU不能池組化,每個DU僅能夠帶幾個AAU(3~6個),每個DU至少需要一個10 Gbit/s中傳介面,終期的頻寬利用率將會在30%左右,該埠無法利用中傳業務統計複用的特點,提高頻寬利用率。DU中傳埠數量將是池組化DU的10倍,中傳的成本將遠高於池組化DU方式。

從承載網的成本考慮,DU池組化對頻寬進行匯聚和收斂是非常有價值的。

3.4

CU的不確定性

CU容量的大小決定了CU的數量和部署的位置,對承載網的效能需求也有較大的差異。3。2節提出每個CU應能夠匯聚200個左右基站的業務,但業界尚未就CU的容量目標達成一致,這也給承載網的技術選擇和方案帶來較大的不確定性。

若CU的容量能夠達到200個基站左右,則CU可以部署在典型城市的匯聚節點,並匯聚本匯聚節點下的所有基站的業務,DU到CU的中傳業務屬於典型的點到多點業務模型,可以採用較為簡單的一層或二層網路技術,不必採用三層網路技術。若CU的容量較小,在典型城市的匯聚節點,需要部署多臺CU才能匯聚本匯聚節點下的所有基站的業務,DU到CU的中傳業務屬於典型的多點到多點的業務模型,需要中傳網路支援一定的三層功能,將提高中傳網路的建設成本。

3.5

UP部署的不確定性

核心網UP根據不同的業務特點切片部署已經比較明確,但各個切片部署的位置尚未確定,在5G初期主要是eMBB和mMTC業務。uRLLC相關標準尚未完成,UP-eRLLC部署策略待研究。

eMBB業務單向時延小於10 ms,同時也是5G網路流量最大的部分,基於時延和流量最佳化的目的,UP-eMBB會從LTE的省集中方式下沉到各個本地網,隨著CDN網路的下沉,UP-eMBB甚至會下沉到本地網的匯聚層。目前,國內運營商尚未有UP-eMBB部署在本地網的核心層,依舊採用匯聚層的明確策略。UP-eMBB部署的位置決定UP節點的數量和單個UP網元的容量,同時也影響到5G核心網接入網際網路的位置和方案,對承載網效能指標的要求也有較大差異。

mMTC業務對時延不敏感,因此UP-mMTC將在較高層面集中部署,如省集中或大區部署,需要承載網同時提供本地和骨幹的承載能力。

華為5G新架構影片簡介:

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