本帖最后由 Killoser 于 2023-2-16 09:21 编辑
5G网络的基本架构和新变化
(一)移动通信网络的基本架构
移动通信网络主要包括无线接入网、承载网和核心网三部分。无线接入网亦即基站,负责将终端接入通信网络;核心网主要起运营支撑作用,负责处理终端用户的移动管理、会话管理以及服务管理等,位于基站和因特网之间;承载网主要负责数据传输,介于无线接入网和核心网之间,是为无线接入网和核心网提供网络连接的基础网络。无线接入网、承载网和核心网分工协作,共同构成了移动通信网络。
图 移动通信网络整体架构
(二)5G较4G网络的新变化
5G网络的基本架构同样包含无线接入网、承载网和核心网三部分。但为了满足5G网络高功率、高频段和高速率的关键性能需要,5G的无线接入网、承载网、核心网以及组网方式相比4G均发生了较大变化:
1.无线接入网的新变化
无线接入网部分,相比于主要由BBU基带处理单元、RRU射频拉远单元、馈线和天线构成的4G基站,5G基站发生了以下重要变化:
Ø 一是采用了大规模天线阵列(Massive MIMO)技术,结合波束赋形,通过大量阵列天线同时收发数据,大幅度提升网络容量;
Ø 二是将传统基站的天线与RRU一体化集成为AAU有源天线单元,简化站点部署,降低馈线复杂度,减少传输损耗,提升网络性能;
Ø 三是BBU拆分为CU和DU,使得无线接入网网元从4G时代的BBU+RRU两级结构演进到CU+DU+AAU三级结构,得以通过不同的组网方案适配不同的基站接入场景。
因应上述变化,整个无线接入网架构也从包含前传(BBU和RRU之间的网络)和回传(BBU和核心网之间的网络)的2级架构,变为5G时代包含前传(DU和RRU/AAU之间的网络)、中传(CU和DU之间的网络)和回传(CU和核心网之间的网络)的3级架构;DU可以星型方式连接多个AAU,CU可以星型方式连接多个DU。
图 5G无线接入网的新变化
2.核心网的新变化
根据标准,5G核心网采用服务化架构(SBA)设计,虚拟化方式实现,控制面和用户面彻底分离。控制面采用逻辑集中的方式实现统一的策略控制,保证灵活的移动流量调度和连接管理,用户面将专注于业务数据的路由转发,具有简单、稳定和高性能等特性,便于灵活部署以支持未来高带宽、低时延业务场景需求。
对于5G核心网部署方式,控制面网元主要集中部署在承载网的省级核心或区域核心,用户面将采用根据业务特点切片部署的方式,根据不同类型业务的功能、性能等进行网络切片,并分别进行部署,不同切片部署在网络的不同层级:
Ø eMBB业务单向时延小于10ms,同时也是5G网络流量最大的部分,基于时延和流量优化的目的,eMBB业务的用户面会从4G承载网的省级核心下沉到城域网,随着CDN网络的下沉,甚至会下沉到城域网的汇聚层。
Ø mMTC业务对时延不敏感,mMTC业务的用户面将在较高层面集中部署,如承载网的省级核心。
Ø uRLLC相关标准尚未完成,uRLLC业务的用户面部署策略有待研究。
3.承载网的新变化
5G的三大应用场景对网络性能的极端差异化需求,推动了核心网切片及分布式部署,也对承载网的架构和性能有较大影响。5G承载组网架构包括城域与省内/省际干线两个层面,其中城域内组网按逻辑包括接入、汇聚和核心三层架构。接入层通常为环形组网,汇聚和核心层根据光纤资源情况,可以分为环形组网与双上联组网两种类型。
5G基站进行了CU/DU分离,提高了组网的灵活性,针对不同业务场景和网络发展的不同阶段,CU/DU可以部署在承载网的不同位置,其中DU部署位置和4G的BBU类似,一般部署在承载网的接入层机房;CU可以部署在承载网接入层机房、汇聚层机房或者核心层机房。随着部署层次越高,回传接口的带宽越大,CU容量越大,可连接的DU越多,系统可获得的资源池化增益越大,但同时传输距离越远,CU与DU间的传输时延越大。对于uRLLC等时延敏感的业务场景,需要将CU尽量下沉并靠近DU部署。
图 5G承载网架构和CU/DU部署位置
4.组网方式的新变化
从无线接入网与核心网的关系角度看,考虑到4G向5G的平滑过渡,5G架构分为独立组网方式(SA)和非独立组网方式(NSA)。在NSA架构中,先演进5G无线接入网,保持现有4G的核心网的架构、接口、网管、计费和运维体系,其物理和虚拟化网元均可软件升级支持NSA,NSA方式是5G核心网尚未成熟阶段的过渡方案。SA通过部署5G无线网接入5G核心网,是5G系统最终的目标架构,能够最大程度实现5G的新特性和新功能。
来源:源起基金
http://new.yuanqijijin.com/a/zhongchoudongtai/gongsixinwen/75.html