李聰

【摘 要】隨著近幾年移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)市場與業(yè)務(wù)應(yīng)用需求的增長，5G成為業(yè)界焦點(diǎn)，5G承載網(wǎng)方案研究也在有條不紊地進(jìn)行。為了探討5G承載網(wǎng)演進(jìn)方案，從5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)架構(gòu)及5G承載網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)關(guān)鍵需求入手，分析其對5G承載網(wǎng)的影響，及承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合當(dāng)前3GPP標(biāo)準(zhǔn)給出各部署場景的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，為5G時(shí)代承載網(wǎng)的建設(shè)提供參考。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)；5G承載網(wǎng)

Discussion on Architecture and Deployment Scenario of

5G Bearing Networks

LI Cong

[Abstract] In recent years， with the thriving development of mobile Internet and the increasing requirements of service application， 5G has been the focus of the industry. The research on 5G bearing networks has been on the progress. In order to discuss the evolution scheme of 5G bearing networks， the impacts of 5G networks evolution architecture and key requirements of 5G bearing networks on 5G bearing networks and their key techniques are analyzed. Combined with 3GPP standards， the network system architectures in different deployment scenarios are presented to provide a reference to the construction of 5G bearing networks.

[Key words]network architecture； network evolution； 5G bearing networks

1 引言

3GPP的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示，5G無線網(wǎng)由一組NG接口連接到5G核心網(wǎng)絡(luò)的gNB組成。gNBs可以通過Xn接口相互連接。一個(gè)gNB實(shí)體可能由一個(gè)gNB集中單元（gNB-CU）和gNB分布式單元（gNB-DU）組成。CU處理非實(shí)時(shí)協(xié)議以及服務(wù)，DU處理PHY（Physical Layer，物理層）級別協(xié)議和實(shí)時(shí)服務(wù)，gNB-CU和gNB-DU單元通過F1邏輯接口連接。一個(gè)gNB-DU只連接到一個(gè)gNB-CU。特殊情況下，當(dāng)主gNB-CU出現(xiàn)故障時(shí)，gNB-DU也可以通過適當(dāng)?shù)姆绞竭B接到另一個(gè)gNB-CU。圖1中的NG、Xn和F1接口均是邏輯接口。

在無線接入網(wǎng)架構(gòu)中，前傳是RRU（遠(yuǎn)程無線電單元）與DU（CPRI和eCPRI）之間的網(wǎng)絡(luò)，中傳是DU和CU（F接口）之間的網(wǎng)絡(luò)，回傳是在CU和5G CN（NG接口）之間以及在CUs（Xn接口）之間的網(wǎng)絡(luò)。在某些情況下，CU和DU共同定位和形成gNB。在這種情況下，RRU對gNB是前傳，gNB對5G CN是回傳。一般來說，前傳通常是基于LL FS（低層次功能拆分），中傳是基于HL FS（高層功能拆分）。對于冗余，gNB與5G核心網(wǎng)之間可以為1：2，DU與CU之間可以為1：n。

2 無線承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)

無線承載網(wǎng)從4G/LTE演進(jìn)到5G新無線網(wǎng)（NR），其主要的變化是4G/LTE的BBU功能將會(huì)分為三部分：集中單元（CU）、分布式單元（DU）和射頻拉遠(yuǎn)單元（RRU）。新的網(wǎng)絡(luò)傳輸架構(gòu)在很多方面都進(jìn)行了改變。例如，新的設(shè)計(jì)可以更好地促進(jìn)無線接入網(wǎng)（RAN）虛擬化，而且還可以在滿足時(shí)延需求的同時(shí)，允許降低前傳的速率。

在CU和DU中駐留的特定功能是依賴于部署的并且仍在討論中。圖2展現(xiàn)了4G演進(jìn)到5G傳輸網(wǎng)絡(luò)的變化，4G網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)由核心網(wǎng)（EPC）、基帶處理單元（BBU）和射頻拉遠(yuǎn)單元（RRU）構(gòu)成。當(dāng)向5G演進(jìn)時(shí)，用戶平面的一部分功能由核心網(wǎng)（EPC）遷移到CU和DU上，第二層（L2）非實(shí)時(shí)性功能和第三層（L3）功能將由BBU轉(zhuǎn)化到CU，第一層（L1）/第二層（L2）實(shí)時(shí)性功能將由BBU轉(zhuǎn)化到DU，L1的其他功能將由BBU轉(zhuǎn)化到RRU，核心網(wǎng)（EPC）的功能也會(huì)與CU和DU功能一樣，被重新定義到下一代核心網(wǎng)（NGC）中。除此之外，新一代網(wǎng)絡(luò)將重新設(shè)計(jì)定義兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，即上層分裂點(diǎn)（Fronthaul-II）和底層分裂點(diǎn)（Fronthaul-I），而且DCN、CU與DU以及RRU之間的其他功能也會(huì)被重新定義。

圖2 4G的單節(jié)點(diǎn)演進(jìn)到5G的拆分功能架構(gòu)示意圖

在圖2中，黃色的線表示傳輸網(wǎng)絡(luò)的接口，帶有箭頭的灰色或黑線表示3GPP功能的遷移。截止到2017年12月，3GPP已經(jīng)將其R15版本演進(jìn)為兩種版本：非獨(dú)立和獨(dú)立。在非獨(dú)立的情況下，4G LTE基站（eNB）和5G NR基站為雙連通性相互連接。在初始部署中，圖3中的選項(xiàng)3，對于將轉(zhuǎn)接到5G NR基站的4G LTE基站來講，4G核心網(wǎng)仍然是核心并連接到4G基站。在隨后的部署中，5G下一代核心網(wǎng)（NGC）將被部署連接到與4G LTE基站（選項(xiàng)7）和那些即將建成5G NR基站（選項(xiàng)4）。這一演進(jìn)將允許支持5G功能的用戶設(shè)備（如移動(dòng)電話）的接入。

當(dāng)然，目前的4G LTE部署是獨(dú)立于4G基站和核心網(wǎng)（如圖4中的選項(xiàng)1），最終目標(biāo)是5G獨(dú)立（選項(xiàng)2）以及5G NR基站和下一代核心網(wǎng)（NGC）的獨(dú)立。