5G移動通信網(wǎng)絡架構5G通信技術王霄峻wxj@東南大學移動通信全國重點實驗室止于至善前言止于至善2前言5G無線側在引入新的關鍵技術的同時，組網(wǎng)架構也發(fā)生了變化。本章首先從整體上對5G總體網(wǎng)絡架構進行描述，包括其組成、接入網(wǎng)架構、核心網(wǎng)架構、功能劃分和接口協(xié)議，其次，在此基礎上著重對無線側的DRAN、CRAN和后續(xù)CloundRAN架構進行講解，最后介紹SA及NSA組網(wǎng)架構。學習目標止于至善3

學習目標學完本課程后，您應該能：了解5G總體網(wǎng)絡架構和各接口網(wǎng)絡協(xié)議熟悉傳統(tǒng)的DRAN、CRAN架構理解5G的接入網(wǎng)重構需求掌握CloudRAN的架構及部署對CloudRAN的應用價值有所體會止于至善傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡架構CloudRAN架構SA以及NSA組網(wǎng)架構010303040505網(wǎng)絡接口協(xié)議0102總體網(wǎng)絡架構01015G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–無線接入網(wǎng)止于至善55G架構=無線接入網(wǎng)+承載網(wǎng)+核心網(wǎng)構成：5G基站—gNodeB

光纜/微波承載對接組網(wǎng)方式： DRAN（目前為主） CRAN（按需部署）云化演進：BBU分解為CU+DUCU部署在邊緣數(shù)據(jù)中心，處理傳統(tǒng)基帶高層協(xié)議DU可集中部署于邊緣數(shù)據(jù)中心，可分布式部署近AAU，處理傳統(tǒng)基帶底層協(xié)議無線接入網(wǎng)：負責用戶終端UE的無線接入以及與核心網(wǎng)的連接和控制，是連接UE和5G核心網(wǎng)的橋梁5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–無線接入網(wǎng)止于至善6網(wǎng)元：僅一種——5G基站（gNodeB）。它主要通過光纜等有線介質(zhì)與承載網(wǎng)設備對接，特殊場景下也采用微波等無線方式與承載網(wǎng)設備對接。另外在網(wǎng)絡演進過程中，還包括可接入5G核心網(wǎng)的4GLTE演進基站（nextgenerationevolvedNodeB，ng-eNB）。連接與接口：gNB之間、ng-eNB之間，以及gNB和ng-eNB之間通過Xn接口進行連接。無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間通過NG接口進行連接：通過NG-C與AMF，通過NG-U與UPF，NG接口支持多對多連接方式。5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–無線接入網(wǎng)止于至善7組網(wǎng)方式：集中式無線接入網(wǎng)（CentralizedRadioAccessNetwork，CRAN）：基帶單元（BasebandUnit，BBU）集中部署后與有源天線單元（ActiveAntennaUnit，AAU）之間采用光纖連接，距離較遠，因而對光纖的需求很大，部分場景下需要引入波分前傳。分布式無線接入網(wǎng)（DistributedRadioAccessNetwork，DRAN）：BBU和AAU采用光纖直連方案。國內(nèi)運營商目前的策略是以DRAN為主，CRAN按需部署。云化演進：BBU可能會分解成集中單元（CentralizedUnit，CU）和分布單元（DistributedUnit，DU）兩部分。CU云化后會部署在邊緣數(shù)據(jù)中心，負責處理傳統(tǒng)基帶單元的高層協(xié)議；DU可以集中部署在邊緣數(shù)據(jù)中心或者分布式部署在靠近AAU側，負責處理傳統(tǒng)基帶單元的底層協(xié)議。5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–核心網(wǎng)止于至善85G架構=無線接入網(wǎng)+承載網(wǎng)+核心網(wǎng)功能：數(shù)據(jù)轉發(fā)、運營商計費、策略控制特點：控制和承載分離構成：控制面：AMF+SMF+UDM+PCF+AUSF用戶面：UPF核心網(wǎng)：核心網(wǎng)負責更大范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)連接、轉發(fā)、互聯(lián)互通以及各種控制功能5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–核心網(wǎng)止于至善9功能：用于提供數(shù)據(jù)轉發(fā)、運營商計費，以及針對不同業(yè)務場景的策略控制（如速率控制、計費控制等）功能等。實現(xiàn)：可以由傳統(tǒng)的定制化硬件，或者云化標準的通用硬件來實現(xiàn)相應的邏輯功能。核心網(wǎng)中有3類數(shù)據(jù)中心（DataCenter，DC）:中心DC部署在大區(qū)中心或者各省省會城市中，區(qū)域DC部署在地市機房中，邊緣DC部署在承載網(wǎng)接入機房中。核心網(wǎng)設備一般放置在中心DC機房中。為了滿足低時延業(yè)務的需要，會在地市和區(qū)縣建立數(shù)據(jù)中心機房。核心網(wǎng)設備會逐步下移至這些機房中，縮短了基站至核心網(wǎng)的距離，從而降低了業(yè)務的轉發(fā)時延。5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–核心網(wǎng)止于至善10核心網(wǎng)用戶面僅有UPF一個網(wǎng)元設備；與LTE相比，5G核心網(wǎng)控制面的邏輯功能進行了細分，AMF和SMF分離為兩個邏輯節(jié)點。SMF：SessionManagementfunctionPCF：PolicyFunctionAF：ApplicationFunctionUDM：UnifiedDataManagementAMF：AccessandMobilityManagementfunctionAUSF：AuthenticationServerUE：UserEquipmentUPF：UserplanefunctionDN：DataNetwork5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–核心網(wǎng)–基于服務化呈現(xiàn)方式的非漫游參考網(wǎng)絡架構止于至善11基于服務化的呈現(xiàn)方式。在此種方式中，控制平面的網(wǎng)絡功能允許其他授權的網(wǎng)絡功能獲取此網(wǎng)絡功能的服務5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–核心網(wǎng)止于至善12網(wǎng)絡架構：NGC

VsEPCEPC網(wǎng)元功能對應NGC網(wǎng)絡功能MME移動性管理AMF鑒權管理AUSFPDN會話管理SMFPDN-GWPDN會話管理用戶面數(shù)據(jù)轉發(fā)UPFSGW用戶面數(shù)據(jù)轉發(fā)PCRF計費及策略控制PCFHSS用戶數(shù)據(jù)庫UDM5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–核心網(wǎng)止于至善135G核心網(wǎng)特點：控制和承載分離。核心網(wǎng)控制面網(wǎng)元、用戶面網(wǎng)元和一些運營支撐服務器等部署在中心DC中：接入和移動性管理功能（AccessandMobilityManagementFunction，AMF）會話管理功能（SessionManagementFunction，SMF）用戶面功能（UserPlaneFunction，UPF）、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能（UnifiedDataManagement，UDM）其他服務器［如物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT）應用服務器、運營支撐系統(tǒng)（OperationsSupportSystem，OSS）服務器］等。核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)元根據(jù)業(yè)務需求，可以部署在區(qū)域DC中和邊緣DC中：區(qū)域DC可以部署核心網(wǎng)的UPF、多接入邊緣計算（Multi-accessEdgeComputing，MEC）、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡（ContentDeliveryNetwork，CDN）等；邊緣DC也可以部署UPF、MEC、CDN，還可以部署無線側云化集中單元等。5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–承載網(wǎng)止于至善145G架構=無線接入網(wǎng)+承載網(wǎng)+核心網(wǎng)功能：連接基站與核心網(wǎng)設備轉發(fā)數(shù)據(jù)，滿足指標要求結構：物理層次：前傳+中傳+回傳邏輯層次：管理+控制+轉發(fā) CRAN（按需部署）承載網(wǎng)：負責接入網(wǎng)和核心網(wǎng)各網(wǎng)元設備的網(wǎng)絡連接和信息的承載、轉發(fā)，發(fā)揮管道的作用5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–承載網(wǎng)止于至善15功能：承載網(wǎng)由光纜互連承載網(wǎng)設備，通過IP路由協(xié)議、故障檢測技術、保護倒換技術等實現(xiàn)相應的邏輯功能。承載網(wǎng)的主要功能是連接基站與基站、基站與核心網(wǎng)，提供數(shù)據(jù)的轉發(fā)功能，并保證數(shù)據(jù)轉發(fā)的時延、速率、誤碼率、業(yè)務安全等指標滿足相關的要求。結構：5G承載網(wǎng)的結構可以從物理層次和邏輯層次兩個維度進行劃分。5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–承載網(wǎng)止于至善16從物理層次劃分時，承載網(wǎng)被分為前傳網(wǎng)（CRAN場景下AAU到DU/BBU之間），是50Gbit/s或100Gbit/s組成的環(huán)形網(wǎng)絡。中傳網(wǎng)（DU到CU之間）：BBU云化演進，CU和DU分離部署之后才有。是50Gbit/s或100Gbit/s組成的環(huán)形網(wǎng)絡?；貍骶W(wǎng)（CU/BBU到核心網(wǎng)之間）?？山柚ǚ衷O備實現(xiàn)大帶寬長距離傳輸。如圖1-1所示：下層兩個環(huán)是波分環(huán)，具備大顆粒、長距離傳輸?shù)哪芰ι蠈?個環(huán)是IP無線接入網(wǎng)（IPRadioAccessNetwork，IPRAN）/分組傳送網(wǎng)（PacketTransportNetwork，PTN）環(huán)，具備靈活轉發(fā)的能力上下兩種環(huán)配合使用，實現(xiàn)承載網(wǎng)的大顆粒、長距離、靈活轉發(fā)功能?；貍骶W(wǎng)是200Gbit/s或400Gbit/s組成的環(huán)形網(wǎng)絡。5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–承載網(wǎng)止于至善17從邏輯層次劃分時，承載網(wǎng)被分為三個邏輯平面管理平面：完成承載網(wǎng)控制器對承載網(wǎng)設備的基本管理功能控制平面：完成承載網(wǎng)轉發(fā)路徑（即業(yè)務隧道）的規(guī)劃和控制轉發(fā)平面。完成基站之間、基站與核心網(wǎng)之間用戶報文的轉發(fā)功能5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–承載網(wǎng)–主要網(wǎng)元和技術止于至善18（1）基站側網(wǎng)關（CellSiteGateway，CSG）：移動承載網(wǎng)絡中的一種角色名稱，處在接入層，負責基站接入。（2）匯聚側網(wǎng)關（AggregationSiteGateway，ASG）：移動承載網(wǎng)絡中的一種角色名稱，該角色位于匯聚層，負責對移動承載網(wǎng)絡接入層海量CSG業(yè)務流進行匯聚。（3）無線業(yè)務側網(wǎng)關（RadioServiceSiteGateway，RSG）：承載網(wǎng)絡中的一種角色名稱，處在匯聚層，連接無線控制器。（4）運營商邊界路由器（COREProviderEdgeRouter，COREPER）：運營商邊緣路由器，由服務提供商提供的邊緣設備。（5）光傳送網(wǎng)（OpticalTransportNetwork，OTN）：通過光信號傳輸信息的網(wǎng)絡。（6）波分復用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）：一種數(shù)據(jù)傳輸技術，不同的光信號由不同波長承載，并復用在一根光纖上傳輸。（7）光交叉連接（OpticalCross-Connect，OXC）：一種用于對高速光信號進行交換的技術，通常應用于光Mesh網(wǎng)絡中（網(wǎng)狀互連的網(wǎng)絡）。5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–網(wǎng)絡功能劃分止于至善19無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)在5G網(wǎng)絡架構中承擔著彼此獨立的功能3GPP所定義的無線接入網(wǎng)架構及無線接入網(wǎng)接口的工作主要遵循以下基本原則。(1)信令與數(shù)據(jù)傳輸在邏輯上相互獨立。(2)無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)在功能上分離；無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的尋址方案與傳輸功能的尋址方案不能綁定。(3)RRC的移動性管理由無線接入網(wǎng)進行控制。(4)無線接入網(wǎng)接口上的功能定義應盡量簡化，盡可能減少選項。(5)多個邏輯節(jié)點可以在同一個物理網(wǎng)元上實現(xiàn)。(6)無線接入網(wǎng)接口是開放的邏輯接口，應滿足不同廠家設備之間的互聯(lián)互通。無線接入網(wǎng)中的gNB除了繼承傳統(tǒng)基站的基本功能外，還包含一些5G特有的功能，比如網(wǎng)絡切片、非激活態(tài)（RRC_INACTIVE）的支持等。核心網(wǎng)中的AMF負責5G網(wǎng)絡中的移動性管理，SMF負責5G網(wǎng)絡中的會話管理，二者是重要的控制平面節(jié)點，UPF是UE附著到5G核心網(wǎng)的錨點，也是UE連接到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的PDU會話點。5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–網(wǎng)絡功能劃分止于至善205G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–網(wǎng)絡功能劃分止于至善21gNB和ng-eNB具有以下功能：無線資源管理功能，包括無線承載控制、無線接入控制、連接移動性控制、UE上下行鏈路動態(tài)資源分配（調(diào)度）；IP頭壓縮及用戶數(shù)據(jù)流加密和完整性保護；UE附著時的AMF選擇；路由用戶平面數(shù)據(jù)至UPF；路由控制平面信息至AMF；連接建立和釋放；尋呼消息的組織和發(fā)送；系統(tǒng)廣播信息的組織和發(fā)送（由AMF或O&M產(chǎn)生）；以移動性或調(diào)度為目的測量及測量報告配置；上行傳輸層分組數(shù)據(jù)的標記；會話管理；網(wǎng)絡切片支持；QoS流的管理以及和無線數(shù)據(jù)承載的映射；UE非激活態(tài)（RRC_INACTIVE）的支持；非接入層（Non-AccessStratum，NAS）信令的傳送；接入網(wǎng)共享；雙連接支持；NR和E-UTRA之間的緊耦合。5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–網(wǎng)絡功能劃分止于至善22AMF處理控制平面的移動性管理功能：非接入層信令的處理；非接入層信令的安全；接入層安全控制；移動性管理涉及核心網(wǎng)節(jié)點之間的信令控制；空閑態(tài)UE移動性控制（包括控制并執(zhí)行尋呼消息的重傳）；注冊區(qū)域管理；系統(tǒng)內(nèi)（Intra-system）和系統(tǒng)間（Inter-system）移動性的支持；訪問認證、授權，包括檢查漫游權；移動性管理控制（簽約和策略）；網(wǎng)絡切片的支持；SMF的選擇。5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–網(wǎng)絡功能劃分止于至善23UPF處理用戶平面功能：系統(tǒng)內(nèi)（Intra-RAT）和系統(tǒng)間（Inter-RAT）的移動性錨點；連接外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDataUnit，PDU）會話節(jié)點；分組數(shù)據(jù)的路由與轉發(fā)；分組數(shù)據(jù)的監(jiān)測以及用戶平面部分的策略決策執(zhí)行；業(yè)務流量使用報告；用于路由業(yè)務流至數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的上行數(shù)據(jù)分類；支持多連接PDU會話的分叉點；用戶平面的QoS處理，包括分組數(shù)據(jù)的過濾、門控，以及上下行數(shù)據(jù)速率控制；上行數(shù)據(jù)校驗（業(yè)務數(shù)據(jù)流（ServiceDataFlow，SDF）到QoS流的映射）；下行分組數(shù)據(jù)的緩存以及下行分組數(shù)據(jù)到達指示的觸發(fā)。5G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構–網(wǎng)絡功能劃分止于至善24SMF處理控制平面的會話管理功能：會話管理；UEIP地址的分配和管理；用戶平面功能的選擇和控制；在UPF上配置業(yè)務路由和流量引導；策略執(zhí)行以及與QoS相關的控制；下行數(shù)據(jù)到達指示。小結止于至善25小結接入網(wǎng)+核心網(wǎng)+承載網(wǎng)控制面和用戶面分離接入網(wǎng)和核心網(wǎng)功能分工明晰止于至善傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡架構CloudRAN架構SA以及NSA組網(wǎng)架構010303040505網(wǎng)絡接口協(xié)議0102總體網(wǎng)絡架構01015G網(wǎng)絡接口協(xié)議止于至善275G網(wǎng)絡中接口非常多，主要網(wǎng)絡接口包括：Uu接口：無線接入網(wǎng)和UE之間的新空口Xn接口：無線接入網(wǎng)多個gNB/ng-eNB之間NG接口：無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間N接口：核心網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)元之間5G網(wǎng)絡接口協(xié)議—NG接口協(xié)議止于至善28NG接口是無線接入網(wǎng)架構中與核心網(wǎng)之間的接口NG-C：AMF

gNB/ng-eNB，提供可靠的信令傳輸服務SCTP為應用層消息提供類似TCP的可靠傳輸，而且還提供報文邊界，并可以實現(xiàn)多路徑傳輸NGAP：NG接口應用層信令協(xié)議NG-U：UPF

gNB/ng-eNB，提供NG-RAN和UPF間的用戶數(shù)據(jù)傳輸功能GTP-U為基于UDP的隧道協(xié)議PDU：NG-RAN和UPF間的用戶平面協(xié)議數(shù)據(jù)單元5G網(wǎng)絡接口協(xié)議—NG接口協(xié)議止于至善29NG-C接口的主要功能：NG的UE上下文管理功能：用于對UE的上下文信息進行管理，如建立、釋放或修改NG-RAN和AMF中的UE上下文以支持用戶在NG接口上的信令連接。PDU會話管理功能：用于建立、修改和釋放NG-RAN中用于用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)腘G-RAN資源。多TNL偶聯(lián)支持功能：支持AMF發(fā)起和RAN發(fā)起的多偶聯(lián)建立。UE的移動性管理功能：包括系統(tǒng)內(nèi)切換和EPS間的切換。尋呼功能。告警信息傳遞功能：支持廣播或取消NG接口上的告警信息。NG接口管理功能：包括錯誤指示功能、復位功能、NG接口建立功能、配置數(shù)據(jù)更新功能。協(xié)調(diào)功能：包括NAS節(jié)點選擇功能。安全功能：包括數(shù)據(jù)的完整性保護和加密功能。業(yè)務和網(wǎng)絡接納功能：包括核心網(wǎng)信令數(shù)據(jù)傳輸功能、UE跟蹤功能、位置報告功能。RAN配置信息傳輸功能：允許兩個RAN節(jié)點通過核心網(wǎng)傳輸NG-RAN的配置信息。AMF管理功能：支持AMF移除以及AMF自恢復功能、過載管理、AMF負載平衡。5G網(wǎng)絡接口協(xié)議—NG接口協(xié)議止于至善30NG-U傳輸網(wǎng)絡層以IP為基礎，包含UDP/IP之上的GTP-U協(xié)議，用于傳遞NG-RAN和UPF間的用戶平面協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDataUnit,PDU）。GTP-U是一種隧道協(xié)議，具有如下主要特點：GTP-U協(xié)議可以基于IPv4/UDP或IPv6/UDP進行傳輸；隧道端點間的數(shù)據(jù)路由基于IP地址和UDP端口號；UDP頭負荷和使用的IP版本相互獨立；GTP-U頭包含協(xié)議版本、消息類型和長度信息；隧道端點標識（TunnelEndpointID，TEID）信息標識傳輸承載。

5G網(wǎng)絡接口協(xié)議—Xn接口協(xié)議止于至善31gNB之間、ng-eNB之間，以及gNB和ng-eNB之間通過Xn接口進行連接。Xn接口采用了與NG接口一致的原則，Xn接口的控制平面協(xié)議結構和用戶平面協(xié)議結構均與NG接口類似。XnAP：Xn應用層信令協(xié)議稱為Xn應用協(xié)議

5G網(wǎng)絡接口協(xié)議—Xn接口協(xié)議止于至善32Xn-C主要功能：UE移動性管理功能為了使UE切換到另一個NG-RAN節(jié)點，源和目標NG-RAN節(jié)點需要交換控制信息；源NG-RAN節(jié)點可以通知目標NG-RAN節(jié)點取消切換過程的準備，并刪除分配的資源；一個NG-RAN節(jié)點可以從另一個NG-RAN節(jié)點提取UE上下文；一個NG-RAN節(jié)點可以發(fā)起針對非激活態(tài)（RRC-INACTIVE）終端的尋呼過程；NG-RAN節(jié)點可以建立和刪除Xn接口間用于數(shù)據(jù)前轉的傳輸承載。連接管理功能，把一個NG-RAN節(jié)點作為輔助節(jié)點來為UE分配額外的資源；Xn接口管理和錯誤控制功能；節(jié)能管理功能。Xn-U提供了用戶平面PDU的無確認傳輸，協(xié)議棧與NG-U的協(xié)議棧是完全相同的。Xn-U支持上下行用戶平面數(shù)據(jù)的傳輸以及流量控制。5G網(wǎng)絡接口協(xié)議—N4接口協(xié)議止于至善33N4接口：5G核心網(wǎng)中用于控制平面(CP)和用戶平面(UP)功能之間通信的接口，即控制面SMF和用戶面UPF網(wǎng)元之間的接口。PFCP(PacketForwardingControlProtocol)：位于UDP/IP之上?？刂破矫婀?jié)點通過PFCP與一個或多個用戶平面節(jié)點關聯(lián)，配置用戶平面的PDU會話。PFCP由節(jié)點相關或會話相關的消息組成。消息和消息元素采用TLV格式編碼。5G網(wǎng)絡接口協(xié)議—SBI接口協(xié)議止于至善34SBI：基于服務化呈現(xiàn)方式的非漫游參考網(wǎng)絡架構中，核心網(wǎng)控制面各網(wǎng)元設備間接口稱之為基于服務的接口（theServiceBasedInterfaces）具體包括：Namf,Nsmf,Nudm,Nnrf,Nnssf,Nausf,Nnef,Nsmsf,Nudr,Npcf,N5g-eir,Nlmf等。SBI使用HTTP/2協(xié)議，JSON作為應用層序列化協(xié)議。對于傳輸層的安全保護，3GPP所有NFs都應支持TLS，詳見3GPPTS33.501。小結止于至善35小結Uu接口：無線接入網(wǎng)和UE之間的新空口Xn接口：無線接入網(wǎng)多個gNB/ng-eNB之間NG接口：無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間N接口：核心網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)元之間特點：控制面和用戶面分離止于至善傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡架構CloudRAN架構SA以及NSA組網(wǎng)架構010303040505網(wǎng)絡接口協(xié)議0102總體網(wǎng)絡架構01015G移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡架構止于至善4G無線側，宏基站站型轉變?yōu)榉植际交荆―istributedBaseStation，DBS）射頻單元

光纖CPRI接口

基帶單元BBU射頻單元可長距離拉遠，站點覆蓋范圍擴大，靈活可控5G基站仍采用DBS站型無線側，包括如下架構：傳統(tǒng)分布式無線接入網(wǎng)DRAN傳統(tǒng)集中式無線接入網(wǎng)CRAN云化無線接入網(wǎng)CloudRANDRAN-部署止于至善38每站點均獨立部署機房BBU與拉遠射頻單元（RemoteRadioUnit，RRU）共站部署配電供電設備及其他配套設備均獨立部署在站點傳輸方面，DRAN采用各BBU獨立星形拓撲架構，每個站點和接入環(huán)設備獨立連接DRAN-優(yōu)勢止于至善39優(yōu)勢：（1）BBU與AAU/RRU共站部署，站點回傳可根據(jù)站點機房實際條件，采用微波或光纖方案靈活組網(wǎng)（2）BBU和AAU/RRU共站部署，CPRI接口光纖長度短，而回傳方面單站只需一根光纖，整體光纖消耗低（3）若單站出現(xiàn)供電、傳輸方面的故障問題，不會對其他站點造成影響DRAN-缺點止于至善40缺點：（1）站點配套獨立部署，投資規(guī)模大（2）新站點部署機房時，建設周期長（3）站點間資源獨立，不利于資源共享（4）站點間信令交互需要經(jīng)網(wǎng)關中轉，不利于站間業(yè)務高效協(xié)同CRAN-部署止于至善41多個站點的BBU模塊會被集中部署在一個中心機房各站點射頻模塊通過前傳拉遠光纖與中心機房BBU連接CRAN-部署止于至善42在站點傳輸方面，一般情況下，接入環(huán)傳輸設備直接部署在CRAN機房，各BBU直接連接到接入環(huán)傳輸設備的不同端口中心機房中可以選擇兩種BBU集中方案。（1）普通BBU堆疊。由于射頻模塊的部署不依賴站點機房，BBU及相關配套設備集中化部署后，CRAN架構可以大幅減少站點機房數(shù)量。但由于BBU之間仍只能通過網(wǎng)關互連，所以無法實現(xiàn)基帶資源共享以及站間業(yè)務的高效協(xié)同。（2）BBU通過通用交換單元（UniversalSwitchingUnit，USU）之類的上層設備互連?？梢詫崿F(xiàn)多站點基帶資源共享。另外，BBU之間會保持高精度時鐘同步，可以部署對站間同步要求較高的一些協(xié)同特性，如載波聚合（CarrierAggregation，CA）、協(xié)作多點（CoordinatedMulti-Point，CoMP）發(fā)送/接收等。CRAN-優(yōu)勢止于至善43優(yōu)勢：CRAN將會是5G無線接入網(wǎng)部署的未來趨勢（1）5G的超密集站點組網(wǎng)會形成更多覆蓋重疊區(qū)，CRAN更適合部署CA、CoMP和單頻網(wǎng)（SingleFrequencyNetwork，SFN）等特性，實現(xiàn)站間高效協(xié)同，大幅提升無線網(wǎng)絡性能。（2）可以簡化站點獲取難度，實現(xiàn)無線接入網(wǎng)快速部署，縮短建設周期；在不易于部署站點的覆蓋盲區(qū)可以更容易實現(xiàn)深度覆蓋。（3）可通過跨站點組建基帶池，實現(xiàn)站間基帶資源共享，資源利用方面更加合理。CRAN-缺點止于至善44缺點：（1）BBU和RRU之間形成長距離拉遠，前傳接口光纖消耗大，會帶來較高的光纖成本。（2）BBU集中在單個機房，安全風險高，機房傳輸光纜故障或水災、火災等問題易導致大量基站故障。（3）要求集中機房具備足夠的設備安裝空間，同時，還需要機房具備完善的配套設施用于支撐散熱、備電（如空調(diào)、蓄電池等）的需要。小結止于至善45小結延續(xù)4GDBS站型傳統(tǒng)部署方式DRAN利于協(xié)作和共享的CRAN止于至善傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡架構CloudRAN架構SA以及NSA組網(wǎng)架構010303040505網(wǎng)絡接口協(xié)議0102總體網(wǎng)絡架構0101無線接入網(wǎng)重構——問題止于至善47整個移動通信網(wǎng)絡正變得越來越復雜，尤其是無線接入網(wǎng)層面。各廠家之間獨立的“煙囪式”網(wǎng)元架構增加了網(wǎng)元的建設與維護成本新的制式又不斷引入新的頻段“宏站+微站+室分”混合組網(wǎng)形成的異構網(wǎng)絡，站點形態(tài)多樣，功率大小不一，導致無線接入網(wǎng)的運維管理難度越來越大無線接入網(wǎng)重構——需求止于至善484G/5G協(xié)同需求：5G部署初期，大部分運營商選擇非獨立組網(wǎng)向獨立組網(wǎng)逐漸演進的方案。在NSA階段，4G/5G之間需要解決如何更加高效地完成業(yè)務協(xié)同的問題。切片管理需求：5G網(wǎng)絡的未來實現(xiàn)目標是網(wǎng)絡切片即服務（NetworkSlicingasaService，NSaaS），在無線側需要功能擴展性非常強的架構來完成各個切片邏輯的劃分并進行高效的管理；同時，還需要支持組建大范圍基帶資源池以提升資源利用率。邊緣轉發(fā)需求：在未來超高可靠性超低時延業(yè)務場景下，用戶面轉發(fā)功能需要下沉到網(wǎng)絡邊緣，無線側需要靈活控制空口協(xié)議棧，并和垂直行業(yè)的邊緣計算服務器完成高層應用的對接。

當前傳統(tǒng)的無線接入網(wǎng)網(wǎng)絡架構，已經(jīng)無法滿足這些需求，需要進行網(wǎng)絡架構上的重新設計以滿足5G未來業(yè)務的需求，形成一個敏捷而彈性、統(tǒng)一接入統(tǒng)一管理、可靈活擴展的全新無線接入網(wǎng)。CloudRAN架構止于至善49無線接入網(wǎng)重構CloudRAN：CU(集中單元)和DU(分布單元)分離DU：BBU實時處理部分CU：BBU非實時處理部分，基于NFV云化部署CloudRAN架構止于至善50CU和DU的具體切分：新的接口：F1（中傳），基于以太網(wǎng)傳輸承載協(xié)議棧劃分：各廠商及運營商有8種切分主張R15明確采用Option2，即基于PDCP/RLC切分CloudRAN架構止于至善51CU和DU間F1接口的協(xié)議棧（有點類似Xn接口）F1-C：CU和DU之間控制面信令的交互F1-U：CU和DU之間數(shù)據(jù)面信息的傳輸CloudRAN架構止于至善52CloudRAN下，NSA組網(wǎng)（Option3X架構）示例用戶面數(shù)據(jù)從核心網(wǎng)下發(fā)到無線側時，需在5G基站的PDCP層完成數(shù)據(jù)分流若CU非云化部署：核心網(wǎng)下發(fā)的用戶面數(shù)據(jù)到達5G基站之后，分流給LTE基站的部分用戶面數(shù)據(jù)需通過X2接口轉發(fā)必須迂回到網(wǎng)關再向LTE基站發(fā)送該流量迂回會給承載網(wǎng)增加不必要的流量負擔，同時也增加了用戶面分流數(shù)據(jù)的傳輸時延若CU統(tǒng)一云化集中部署：用戶面數(shù)據(jù)分流在CU內(nèi)部即可完成X2轉發(fā)，不會形成承載網(wǎng)數(shù)據(jù)迂回CU非云化部署造成5G到LTE的流量迂回CloudRAN部署——整體方案止于至善53在確定CU/DU協(xié)議棧功能劃分方案和CU云化集中部署架構之后，CloudRAN架構還需要考慮CU和其他網(wǎng)元的對接。包括：用戶面功能UPFCU和DU的位置部署DU和射頻之間的前傳接口部署等問題。CloudRAN部署——MobileCloudEngine解決方案止于至善54邊緣云或區(qū)域云，通常包含：CU：CU的功能屬于基站功能的一部分，所以部署CU的云數(shù)據(jù)中心位置一般位于邊緣云或區(qū)域云。UPF，MEC（移動邊緣計算服務器）低時延業(yè)務（以無人駕駛業(yè)務示例）：DU側將用戶面上行數(shù)據(jù)送到CU完成相應處理CU將數(shù)據(jù)轉發(fā)到UPFUPF再將數(shù)據(jù)轉發(fā)至相應的無人駕駛MEC中MEC產(chǎn)生控制命令再反向下行發(fā)送至DU。CloudRAN部署——CU、DU位置部署方案止于至善55Option2場景（時延敏感型）：CU在邊緣云數(shù)據(jù)中心或中心機房下掛BBU較少，CU集中度不高DU適合采用DRAN部署Option1場景（資源共享型）：CU部署在區(qū)域云數(shù)據(jù)中心大量CU高度集中部署DU可采用CRAN或者DRAN\CRAN并存CloudRAN部署——前傳接口解決方案止于至善56傳統(tǒng)前傳，采用CPRI協(xié)議，Option8切分，前傳帶寬需求巨大5G前傳，采用eCPRI協(xié)議，Option7切分，前傳帶寬需求下降為CPRI的1/4DU分布式部署場景，DU距AAU/RRU較近，前傳可光纖直驅DU集中式部署場景，DU集中位置距AAU/RRU較遠，前傳可用波分傳輸，減少光纖數(shù)量，降低傳輸成本CloudRAN部署——前傳接口解決方案–附CPRI帶寬止于至善57CloudRAN價值止于至善58CloudRAN架構，大大增加無線接入網(wǎng)的協(xié)同程度及資源彈性，便于統(tǒng)一、簡化運維：（1）統(tǒng)一架構，實現(xiàn)網(wǎng)絡多制式、多頻段、多層網(wǎng)、超密網(wǎng)等多維度融合。（2）集中控制，降低無線接入網(wǎng)復雜度，便于實現(xiàn)制式間與站點間高效地業(yè)務協(xié)同。（3）使用雙連接可實現(xiàn)極致的用戶體驗；避免4G/5G站點間的數(shù)據(jù)迂回導致的成本抬升和傳輸時延。（4）軟件與硬件解耦，開放平臺，促進業(yè)務敏捷上線。（5）便于引入人工智能實現(xiàn)無線接入網(wǎng)切片的智能運維管理，適配未來業(yè)務的多樣性。（6）云化架構實現(xiàn)資源池化、網(wǎng)絡按需部署、彈性擴縮容，提升資源利用效率，保護了運營商的投資。（7）適應多種接口切分方案，可以滿足不同傳輸條件下的靈活組網(wǎng)。（8）網(wǎng)元集中部署，節(jié)省了機房，降低了運營支出（OperatingExpense，OPEX）。小結止于至善59小結無線接入網(wǎng)重構需求

CloudRAN，即DU/CU分離新的中傳接口F1，即Option2不同的場景需求，導致不同的CloudRAN部署方式新的前傳接口，即eCPRI/Option7止于至善傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡架構CloudRAN架構SA以及NSA組網(wǎng)架構010303040505網(wǎng)絡接口協(xié)議0102總體網(wǎng)絡架構0101SA組網(wǎng)架構止于至善61SA：NR獨立部署，UE直接與gNodeB建立無線連接，并通過接入5G核心網(wǎng)5GC來建立服務。不需要一個LTE網(wǎng)絡參與，不影響現(xiàn)有的2G/3G/4G網(wǎng)絡和用戶，因而無須對當前網(wǎng)絡進行改造。在網(wǎng)絡建設初期需要較大的投資，且需要較長的一段時間才能保證良好的NR網(wǎng)絡覆蓋。