每日一課｜智慧燈桿之5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)

1．核心網(wǎng)架構(gòu)

5G核心網(wǎng)需要支持低時(shí)延、大容量和高速率的各種業(yè)務(wù)，能夠更高效地實(shí)現(xiàn)對差量化業(yè)務(wù)需求的按需編排功能。

5G核心網(wǎng)的控制面和用戶面如圖6-2所示。

2．無線網(wǎng)架構(gòu)

5G RAN（Radio Access Network，無線接入網(wǎng)）架構(gòu)相對于4G發(fā)生了很大的變化。針對5G高頻段、大帶寬、多天線、海量連接和低時(shí)延等需求，SG通過引入集中單元和分布單元（Centralized Unit Distribute Unit，CU／DU）的功能重構(gòu)及下一代前傳網(wǎng)絡(luò)口NGFI前傳架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)RAN架構(gòu)的優(yōu)化。5G的BBU功能將被重構(gòu)為CU和DU兩個(gè)曲道實(shí)體，CU與DU通過處理內(nèi)容的實(shí)時(shí)性進(jìn)行功能的區(qū)分，SG RAN將由4G BBU、RRU兩級結(jié)構(gòu)演進(jìn)到CU、DU和RRU／AAU（Active Antenna Unit，有源天線處理單元）三級架構(gòu)。圖6-3所示為與4G對比的5G RAN三級架構(gòu)圖。

CU是原BBU的非實(shí)時(shí)部分分割出來的部分，主要處理非實(shí)時(shí)的無線高層協(xié)議棧，同時(shí)也支持部分核心網(wǎng)功能下沉和邊緣應(yīng)用業(yè)務(wù)的部署。

DU負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議和實(shí)時(shí)性需求，考慮節(jié)省AAU與DU之間的傳輸資源，部分物理層功能可上移至RRU。

AAU是天線與射頻單元融合構(gòu)成的有源天線處理單元。Massive MIMO作為5G系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)之一，Massive MIMO天線相對于傳統(tǒng)基站天線最顯著的特征就是通道數(shù)量增多，通常為16T16R、32T32R、64T64R及以上，這導(dǎo)致其天線端口多、接線困難，再加上高頻信號的饋損大，因此，Massive MIMO天線通常與RRU合設(shè)形成AAU。與傳統(tǒng)的RRU和天線分離方案相比，AAU方案提高了天饋系統(tǒng)集成度、減少了饋線損耗、降低了站點(diǎn)負(fù)荷。對于容量需求較低、通道數(shù)量較少的情況，也可采用天線與RRU分離的方案。

圖6-4所示為4G與5G無線設(shè)備形態(tài)對比。

在實(shí)時(shí)性要求比較高的業(yè)務(wù)場景中，如低時(shí)延等場景（如自動駕駛），核心網(wǎng)的部分能需要“下沉”到基站側(cè)。下沉不僅可以保證“低時(shí)延”，更能節(jié)約成本，可滿足5G的最手得級應(yīng)用。圖65所示為部分NGC（NexdCen Core，下一代核心網(wǎng)）功能下沉后的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

3．承載網(wǎng)架構(gòu)

5G無線接入網(wǎng)演進(jìn)為CU、DU、AAU三級結(jié)構(gòu)，與之對應(yīng)，5G承載網(wǎng)絡(luò)也由4G時(shí)代的回傳、前傳演進(jìn)為回傳、中傳和前傳三級新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

前傳網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)5G C-RAN部署場景接口信號的透明傳送，與4G相比，接口速率（容量）和接口類型都發(fā)生了明顯變化，前傳接口由10Gbps CPRI升級到更高速率的25GbpscCPRI或自定義CPRI接口等。實(shí)際部署時(shí)，前傳網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)基站數(shù)量、位置和傳輸距離等，靈活采用鏈形、樹形或環(huán)網(wǎng)等結(jié)構(gòu)。

中傳網(wǎng)絡(luò)是面向5G新引入的承載網(wǎng)絡(luò)層次，在承載網(wǎng)絡(luò)實(shí)際部署時(shí)，城域接入層可能同時(shí)承載中傳和前傳業(yè)務(wù)。隨著CU和DU歸屬關(guān)系由相對固定向云化部署的方向發(fā)展，中傳也需要支持面向云化應(yīng)用的靈活承載。

5G回傳網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)CU和核心網(wǎng)、CU和CU之間等相關(guān)流量的承載，考慮到移動核心網(wǎng)將由4G的分組核心網(wǎng)（EPC）發(fā)展為5G新核心網(wǎng)和移動邊緣計(jì)算（MEC）等，同時(shí)核心網(wǎng)將云化部署在省干和城域核心的大型數(shù)據(jù)中心，MEC將部署在城域匯聚或更低位置的邊緣數(shù)據(jù)中心。因此，城域核心網(wǎng)絡(luò)將演進(jìn)為面向5G回傳和數(shù)據(jù)中心互聯(lián)統(tǒng)一承載的網(wǎng)絡(luò)。另外，承載網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際需求提供相應(yīng)的保護(hù)、恢復(fù)等生存性機(jī)制，包括光層、L1、L2和L3等，以支撐5G業(yè)務(wù)的高可靠性要求。

5G承載網(wǎng)各個(gè)建設(shè)階段的整體架構(gòu)如圖6-6所示。