5G移动通信网络的整体架构
2024-04-08 次
5G移动通信网络的整体架构无线接入网负责将终端接入,对应于终端和基站部分;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开云网址·(中国)官方网站。
无线接入网侧,基站作为提供无线覆盖,连接无线终端和核心网的关键设备,是5G网络的核心设备,相比于主要由BBU基带处理单元、RRU射频拉远单元、馈线G基站BBU功能被重构为CU和DU两个功能实体,RRU与天线合并为AAU实体。BBU拆分为CU和DU,使得无线G时代的BBU+RRU两级结构演进到CU+DU+AAU三级结构,相应的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)的两级架构变为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以星型方式连接多个AAU,CU以星型方式连接多个DU。图2:4G与5G基站结构变化
新的无线G基站将具备多种部署形态,总体看主要有DRAN(分布式部署)和CRAN(集中式部署)两种场景,其中CRAN又细分为CRAN小集中和CRAN大集中两种部署模式。
DRAN是传统模式,CU与DU合一,AAU共站址部署,结构与4G类似,可利旧现有的机房及配套设备,光纤资源需求低,是5G无线接入网在建设初期快速部署时主要采用的部署模式。
CRAN两种模式下,CU和DU均部署在不同站点开云网址·(中国)官方网站,AAU按需拉远,需要额外敷设光缆,CU云化部署,两种模式的不同点在于,CRAN小集中模式下,DU按需部署在不同机房,CRAN大集中模式下,DU池化部署在同一机房,在5G规模建设阶段,CRAN模式可以大幅减少基站机房数量,节省机房建设/租赁成本,采用虚拟化技术实现资源共享和动态调度,便于提高跨基站协同效率,将成为5G无线接入的主要部署模式。
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
5G基站引入了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4:承载网架构和CU/DU部署位置
核心网侧,根据5G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,根据不同类型的业务的功能、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。
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开云网址·(中国)官方网站,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,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,在5G初期主要是eMBB和mMTC业务,uRLLC相关标准尚未完成,uRLLC业务的用户面部署策略有待研究。
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),这两大类又有多种具体的无线网与核心网的组合选择。
on2的SA,此时5G无线GC)直接连接;采用option3的NSA,此时5G无线G核心网(EPC)连接,不需要5G核心网,终端与5G无线G无线接入网(eNB)采用双连接机制。
在NSA的option3架构中,先演进5G无线G的核心网,现网的物理和虚拟化网元均可软件升级支持NSA,利旧现网机构、接口、网管、计费、运维体系,NSA方式是5G核心网尚未成熟阶段的过渡方案,立足于尽快部署5G网络。
SA的Option2通过部署5G无线G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,但是无法利旧现网资源,初期部署成本较高。图5:Option3系列与Option2组网架构
2020年5G规模建设启动,5G进入主建设期,通信系统设备行业进入高景气期,作为通信系统设备中增长最大的部分,基站接入设备首先受益,承载网建设进入新建和扩容阶段,传输设备也将迎来投资高峰。