每日一課｜智慧燈桿之5G網(wǎng)絡架構的演進

1．核心網(wǎng)架構

5G核心網(wǎng)需要支持低時延、大容量和高速率的各種業(yè)務，能夠更高效地實現(xiàn)對差量化業(yè)務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

5G RAN（Radio Access Network，無線接入網(wǎng)）架構相對于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）的功能重構及下一代前傳網(wǎng)絡口NGFI前傳架構來實現(xiàn)RAN架構的優(yōu)化。5G的BBU功能將被重構為CU和DU兩個曲道實體，CU與DU通過處理內容的實時性進行功能的區(qū)分，SG RAN將由4G BBU、RRU兩級結構演進到CU、DU和RRU／AAU（Active Antenna Unit，有源天線處理單元）三級架構。圖6-3所示為與4G對比的5G RAN三級架構圖。

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

DU負責處理物理層協(xié)議和實時性需求，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成的有源天線處理單元。Massive MIMO作為5G系統(tǒng)關鍵技術之一，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、降低了站點負荷。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無線設備形態(tài)對比。

在實時性要求比較高的業(yè)務場景中，如低時延等場景（如自動駕駛），核心網(wǎng)的部分能需要“下沉”到基站側。下沉不僅可以保證“低時延”，更能節(jié)約成本，可滿足5G的最手得級應用。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)絡架構。

3．承載網(wǎng)架構

5G無線接入網(wǎng)演進為CU、DU、AAU三級結構，與之對應，5G承載網(wǎng)絡也由4G時代的回傳、前傳演進為回傳、中傳和前傳三級新型網(wǎng)絡架構。

前傳網(wǎng)絡實現(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。實際部署時，前傳網(wǎng)絡可根據(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)等結構。

中傳網(wǎng)絡是面向5G新引入的承載網(wǎng)絡層次，在承載網(wǎng)絡實際部署時，城域接入層可能同時承載中傳和前傳業(yè)務。隨著CU和DU歸屬關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用的靈活承載。

5G回傳網(wǎng)絡實現(xiàn)CU和核心網(wǎng)、CU和CU之間等相關流量的承載，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)和移動邊緣計算（MEC）等，同時核心網(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)絡將演進為面向5G回傳和數(shù)據(jù)中心互聯(lián)統(tǒng)一承載的網(wǎng)絡。另外，承載網(wǎng)絡可根據(jù)業(yè)務實際需求提供相應的保護、恢復等生存性機制，包括光層、L1、L2和L3等，以支撐5G業(yè)務的高可靠性要求。

5G承載網(wǎng)各個建設階段的整體架構如圖6-6所示。