RAN在5G中的重要性分析

在 5G 入門系列的第1 部分中，我介紹了整體 5G 架構，并概述了每個組件。在本專欄中，我將深入探討5G的無線接入網(wǎng)絡（RAN）。

RAN在5G中的重要性

5G的關鍵驅動力是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。當然，現(xiàn)有的智能手機服務和應用程序將更快，功能更豐富地遷移到5G。移動行業(yè)和標準組織將這些服務分類如下：

增強型移動寬帶 （eMBB）。目前為LTE提供的服務，但速度更快，分辨率更高，功能更豐富。示例包括高分辨率或 3D 視頻和增強現(xiàn)實應用程序。5G被指定為10Gbps的寬帶接入。

超可靠和低延遲通信 （uRLLC）。需要高可靠性和一定精度的實時處理和毫秒級響應的服務。這里的例子包括自動駕駛、智能城市、智能電網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用。

大規(guī)模機器類型通信 （mMTC）。具有大量傳感器的服務通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關向云應用程序和 AI 發(fā)送信息。示例涉及零售、智能城市、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用，其中數(shù)千個傳感器（mMTC 包含每平方公里多達 100 萬臺設備?。┛赡芟蛟?AI 和機器學習應用程序提供信息，以優(yōu)化城市和零售規(guī)劃、功率優(yōu)化或除草劑或殺蟲劑的應用。

所有這些都意味著RAN必須更快，更高容量和更智能。5G是網(wǎng)絡基礎設施的全面數(shù)字化轉型。然而，涉及推出5G RAN的漸進步驟在很大程度上被采用為邁向5G的第一步。這個增量步驟通常被稱為“非獨立”或5G NSA。

5G NSA意味著正在部署的天線和基站將提供5G頻率范圍，但RAN將與現(xiàn)有的4G LTE核心網(wǎng)絡配合使用。這允許升級RAN，而無需在LTE內核中進行太多更改。

5G 新無線電 （NR）

在第1 部分中，我介紹了為支持 5G 服務和應用而引入的三個無線電頻段。通常，第 1 部分中描述的低頻段和中頻段頻率范圍與 4G LTE 頻率范圍重疊并擴展以實現(xiàn)兼容性。這將提供支持 eMBB 應用所需的更多帶寬。該頻段有時被稱為5G“新無線電”或5G NR。

第二個范圍的工作頻率在 24GHz 和 52 GHz 之間。這個范圍稱為“毫米波”或毫米波。毫米波頻譜將支持uRLLC和mMTC應用。然而，這并非沒有挑戰(zhàn)。預計各國之間的可用頻率范圍會有所不同，這使得設備制造變得困難。智能手機和物聯(lián)網(wǎng)設備制造商可能會遇到困難，制造一種簡單明了、易于編程的設備或傳感器，該設備或傳感器可以根據(jù)其運營所在的國家或地區(qū)的頻譜分配輕松配置。

第 1 步：5G NSA

5G NSA的通用圖如下所示。在此圖中，LTE節(jié)點用作主節(jié)點（MeNB），5G節(jié)點用作輔助節(jié)點（En-gNB）。

主LTE和輔助5G節(jié)點都與演進分組核心（S-GW/P-GW）直接接口。但是，只有主 LTE 節(jié)點具有與 MME 的控制平面連接。

使用 5G NSA 架構，支持 5G 的設備可以利用 5G RAN 的帶寬處理用戶平面流量，但控制平面（承載信道設置/拆卸）仍由 LTE 主節(jié)點負責。在某些情況下，用戶平面流量也可能從 5G RAN 節(jié)點傳遞到 LTE 主節(jié)點，以實現(xiàn)回退場景。

隨著時間的推移，隨著下一代核心的部署，MeNB和EPC組件將被移除，這將導致5G獨立（5G SA）架構。

云 RAN （C-RAN） 的角色

為了支持uRLLC之類的東西，你需要接近邊緣的實時智能。這意味著微型數(shù)據(jù)中心將與RAN集成以提供這些功能。事實上，正如Part 1談到網(wǎng)絡切片的概念一樣，RAN智能也有切片的概念。RAN實時功能包括網(wǎng)絡調度、鏈路適配、功率控制、干擾協(xié)調、重傳、調制和編碼。這意味著RAN站點將包括具有高性能和低延遲的專用硬件，以便有效地執(zhí)行需要近距離的服務。

RAN非實時功能包括小區(qū)選擇和切換、加密和多連接收斂。這些非實時功能可以在使用標準處理器和服務器的集中位置執(zhí)行。其結果是一種架構，其中在RAN中部署了微型數(shù)據(jù)中心，這些數(shù)據(jù)中心具有專門的硬件來執(zhí)行延遲和實時敏感任務，這些任務級聯(lián)到聚合位置的“中央辦公室”數(shù)據(jù)中心，這些數(shù)據(jù)中心為環(huán)境執(zhí)行許多非實時任務。這些反過來又級聯(lián)到部署人工智能和大數(shù)據(jù)分析處理的區(qū)域數(shù)據(jù)中心。其結果是一個跨越 RAN、核心和互聯(lián)網(wǎng)的分布式數(shù)據(jù)中心架構。

5G RAN 最終想法

5G RAN架構和演進是滿足低延遲、高帶寬和更高容量等多種業(yè)務需求的關鍵。但這不僅僅是部署更新的天線。為增強現(xiàn)有服務和引入新服務而劃分頻譜對移動運營商和設備制造商來說都是挑戰(zhàn)和機遇。伴隨RAN位置的微型數(shù)據(jù)中心對于支持uRLLC應用至關重要。需要解決新的業(yè)務和成本模式 - 微型數(shù)據(jù)中心意味著服務器和電力，因此與這些新站點相關的空間和電力成本對于經(jīng)濟高效地支持這些新服務的能力至關重要。

5G RAN將主要分三個階段部署。第一階段涉及5G非獨立模式將使用現(xiàn)有的4G LTE核心和天線，其中LTE基站將繼續(xù)管理控制平面，而5G輔助節(jié)點將為增強服務提供增加的帶寬和容量。第二階段涉及添加微型數(shù)據(jù)中心，以提高智能和低延遲處理。第三階段涉及通過部署5G核心并移除LTE RAN和核心組件來完成數(shù)字化轉型。

RAN的轉型已經(jīng)開始，從技術和商業(yè)模式的角度來看，其演變對于物聯(lián)網(wǎng)未來的成功至關重要。

審核編輯：郭婷