每日一课｜智慧灯杆之5G网络架构的演进

 

1．核心网架构

5G核心网需要支持低时延、大容量和高速率的各种业务，能够更高效地实现对差量化业务需求的按需编排功能。

5G核心网的控制面和用户面如图6-2所示。

2．无线网架构

5G RAN（Radio Access Network，无线接入网）架构相对于4G发生了很大的变化。针对5G高频段、大带宽、多天线、海量连接和低时延等需求，SG通过引入集中单元和分布单元（Centralized Unit Distribute Unit，CU／DU）的功能重构及下一代前传网络口NGFI前传架构来实现RAN架构的优化。5G的BBU功能将被重构为CU和DU两个曲道实体，CU与DU通过处理内容的实时性进行功能的区分，SG RAN将由4G BBU、RRU两级结构演进到CU、DU和RRU／AAU（Active Antenna Unit，有源天线处理单元）三级架构。图6-3所示为与4G对比的5G RAN三级架构图。

CU是原BBU的非实时部分分割出来的部分，主要处理非实时的无线高层协议栈，同时也支持部分核心网功能下沉和边缘应用业务的部署。

DU负责处理物理层协议和实时性需求，考虑节省AAU与DU之间的传输资源，部分物理层功能可上移至RRU。

AAU是天线与射频单元融合构成的有源天线处理单元。Massive MIMO作为5G系统关键技术之一，Massive MIMO天线相对于传统基站天线最显著的特征就是通道数量增多，通常为16T16R、32T32R、64T64R及以上，这导致其天线端口多、接线困难，再加上高频信号的馈损大，因此，Massive MIMO天线通常与RRU合设形成AAU。与传统的RRU和天线分离方案相比，AAU方案提高了天馈系统集成度、减少了馈线损耗、降低了站点负荷。对于容量需求较低、通道数量较少的情况，也可采用天线与RRU分离的方案。

图6-4所示为4G与5G无线设备形态对比。

在实时性要求比较高的业务场景中，如低时延等场景（如自动驾驶），核心网的部分能需要“下沉”到基站侧。下沉不仅可以保证“低时延”，更能节约成本，可满足5G的最手得级应用。图65所示为部分NGC（NexdCen Core，下一代核心网）功能下沉后的网络架构。

 

3．承载网架构

5G无线接入网演进为CU、DU、AAU三级结构，与之对应，5G承载网络也由4G时代的回传、前传演进为回传、中传和前传三级新型网络架构。

前传网络实现5G C-RAN部署场景接口信号的透明传送，与4G相比，接口速率（容量）和接口类型都发生了明显变化，前传接口由10Gbps CPRI升级到更高速率的25GbpscCPRI或自定义CPRI接口等。实际部署时，前传网络可根据基站数量、位置和传输距离等，灵活采用链形、树形或环网等结构。

中传网络是面向5G新引入的承载网络层次，在承载网络实际部署时，城域接入层可能同时承载中传和前传业务。随着CU和DU归属关系由相对固定向云化部署的方向发展，中传也需要支持面向云化应用的灵活承载。

5G回传网络实现CU和核心网、CU和CU之间等相关流量的承载，考虑到移动核心网将由4G的分组核心网（EPC）发展为5G新核心网和移动边缘计算（MEC）等，同时核心网将云化部署在省干和城域核心的大型数据中心，MEC将部署在城域汇聚或更低位置的边缘数据中心。因此，城域核心网络将演进为面向5G回传和数据中心互联统一承载的网络。另外，承载网络可根据业务实际需求提供相应的保护、恢复等生存性机制，包括光层、L1、L2和L3等，以支撑5G业务的高可靠性要求。

5G承载网各个建设阶段的整体架构如图6-6所示。