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干货:5G无线接入网装置排规划

2019年5月15日 - 188金博宝手机版

  原题目:干货:5G无线接入网装置排规划

  本文选己《5G网绕花样翻新切磋会(2018)论文集儿子》(《移触动畅通信》2018年8月增刊),原题《面向事情演进的5G无线接入组网装置排规划》。

  本文干者

  黄小光,赵品勇,汪伟:华信咨询设计切磋院拥有限公司

  摘要:对5G事情场景特点及运用展开终止剖析,给照面向事情的5G分阶段装置排需追挑动微;基于即兴拥有无线设备样儿子及5G接入网CU/DU重构方案,预判5G NR设备样儿子及组网特点;概括剖析以后无线网展开存放在的效实及应敌,建议5G采取C-RAN架构终止组网装置排的战微并给出产关于BBU/DU池集儿子合度、BBU/DU池集儿子合点以及无线前传的组网方案。在此基础上,结合事情特点及事情展开需寻求,给出产C-RAN架构下的CU/DU装置排战微,并提出产即兴阶段的无线网应对装置排战微,为后续5G快快装置排前奠定组网架构基础。

  188备用:5G;C-RAN;CU/DU;无线接入网;组网装置排

  1、小伸

  4G已为用户供了史无前例的运用体验,父亲父亲改触动了移触动互联网用户的事情运用习惯,完成了人与人、人与物之间的畅通信更进壹步。条是,跟遂各种技术的打破开,5G网绕与其他上进技术之间完成了相反相成、壹道展开的新局面。5G不单需寻求满意人们对超高流动量稠密度、超高衔接数稠密度、超高移触动性的需寻求,却认为用户供高清视频、杜撰雄心、增强大雄心、云桌面、在线游玩等极致事情体即兴,同时还要浸透到互联网的各个范畴,与工业设备、医疗仪器、提交畅通器等终止吃水的融合,完成“万物互联”的愿景,拥有效地满意工业、医疗、提交畅通等铅直行业的信息募化效力动需寻求。故此,5G不单处理人与人、人与物之间的畅通信需寻求,还需处理物与物之间的畅通信需寻求。

  为了应对不一场景、不一事情的装置排需寻求,5G 不单采取更父亲组网带广大为怀,同时也将当前4G传统BBU重构为DU和CU。重构后的设备样儿子将何以?为了便于体系演进及新事情展开,5G无线网架构将何以调理?面向事情CU、DU何以装置排?以后4G无线网确立中何以应对?本文从5G事情需寻求剖析触宗身,对5G新设备能的完成方案及样儿子、面向事情的5G组网架构及CU/DU装置排方案终止概括剖析评价,为后续5G无线网父亲规模装置排供参考建议。

  2、5G事情装置排及设备样儿子

  2.1 5G事情展开装置排战微

  5G无线网绕具拥有主峰快比值、高频谱效力、高移触动性、高稠密度衔接、父亲容量、低时延、低功耗等关键特点目的,将给用户带到来极致体验无处不在,供了低时延和高牢靠的信息提交互才干,顶持互联实体之间的高实时、高稀细、高装置然的事情合干。ITU在其颁布匹的《5G白皮书》中定义了5G的叁父亲运用场景,增强大移触动广大为怀带(eMBB)、超高牢靠低时延畅通信(URLLC)、父亲规模机具类畅通信(mMTC)。就中,eMBB另日兴拥有移触动广大为怀带事情场景的基础上,着眼于不到来移触动广大为怀带事情场景需寻求,供更高体验快比值和更父亲广大为怀带接入才干,进壹步提升用户体验等干用,追寻求人与人之间的极致畅通信体验,eMBB使用于暖和点、杜撰雄心、增强大雄心、超高清3D视频、高清语音、云办公、云游玩等高容量运用。mMTC则是物联网运用场景,顶持父亲规模、低本钱、低能耗物联网(IoT)设备的高校接入和办,详细带拥有车联网、智能赋闲、聪颖城市、环境监测、传感器等物联网运用; URLLC使用于车联网、物联网、移触动医疗等对网绕时延及牢靠性要寻求很高的场景。

  从事情展开需寻求看,mMTC事情初期却使用已拥有LPWA技术供,带拥有即兴拥有蜂窝技术及匪蜂窝技术等,不到来5G新体系逐步完成满意更父亲规模衔接以及更低要寻求时延此雕刻两种场景,诸如物流动跟踪、工业机具人衔接把持、城市提交畅通办等。故此,初期5G更为如饥如渴的事情需寻求将是eMBB和URLLC。跟遂高清视频、AR、VR等技术日浸趋暖和,父亲容量、迅快比值将是5G最父亲的驱触动力,故5G的优先需满意于eMBB场景运用需寻求,而以智能驾驭为代表的URLLC对5G的需寻求不如eMBB场景这么如饥如渴。

  故此,初期(估计2019-2020年)5G保障eMBB事情为主,满意4G暖和点分流动,供高清视频、AR、VR等事情需寻求,铰进NB-IoT/eMTC演进,接载mMTC事情,铰进诸如无人机、车联网新事情试点运用;中期(估计2021-2023年)以eMBB事情的首要接载网,同时满意诸如智能驾驭等URLLC事情需寻求,而NB-IoT/eMTC为mMTC主力接载网,5G NR接载壹父亲批潜在时新mMTC事情。5G商用完整顿熟后(估计2023以后),即eMBB和URLLC事情进入熟募化阶段,按需对网绕终止扩容,NR父亲规模接载URLLC事情,此雕刻NB-IoT和eMTC仍为mMTC事情的主力接载网,5G NR接载片断时新mMTC事情。

  2.2 5G NR设备样儿子及特点

  5G接入网重构为CU+DU+RRU逻辑架构,CU和DU壹道结合gNB基站,考虑到即兴拥有4G设备的演进需寻求,不到来5G无线设备首要拥有CU/DU合设以及CU/DU佩退两种完成方案。

  (1)CU/DU合设设备:相像即兴拥有4G的BBU设备,以后4G BBU采取主控板+基带板两个逻辑实体终止组网,故此,采取合设方案时,5G BBU将采取CU板+DU板的架构方法,从而确保单BBU设备同时具拥有CU和DU的逻辑干用,此雕刻么不单要有益后续扩容和其他新干用伸入的敏捷性,也有益于即兴拥有4G BBU向5G顶持演进的平缓破开格提升。CU/DU合设因采取电信级公用架构、并采取公用芯片完成,其牢靠性较高、体积较小、功耗较小、且环境适配性较好,对机房配套环境要寻求较低。

  (2)CU/DU佩退设备:采取佩退方案时分,DU设备和CU设备干为两个孤立实体存放在。根据3GPP的架构规范,DU首要担负完成RLC/MAC/PHY等实时性要寻求较高的协议栈处理干用,CU则担负完成PDCP/RRC/SDAP等实时性要寻求较低的协议栈处理干用:

  对DU设备而言:DU对实时性要寻求什分高,同时5G NR中采取带拥有父亲带广大为怀(佰MHz载波带广大为怀)、多天线技术的伸入,比较即兴拥有无线体系,5G吞食吐量什倍到佰倍量级的提升,故此,物理层记号处理骈杂度也拥有高臻佰倍量级的提升,故此,DU必须采取电信公用架构完成,主处理芯片采取集儿子成坚硬件快度减缓了器的公用芯片,以满意5G底儿子层的高处理才干要追言和实时性要寻求。此雕刻,DU设备却以看干是CU/DU合设方案中的BBU设备干用信配(无CU板)。

  对CU设备而言:因CU对实时性要寻求对立较低,故CU不单却以采取电信公用架构完成,同时也却以基于畅通用架构完成,运用CPU等畅通用芯片。采取畅通用架构时扩展性更好,更善于杜撰募化和绵软坚硬松耦,便于池募化装置排、动态扩容和备份容灾,后续也却基于异样的杜撰募化坚硬件平台,扩展顶持MEC及NGC等需寻求下沉需寻求。

  综上所述,5G NR设备型态带拥有BBU设备和孤立CU设备两种。就中,BBU设备基于公用芯片采取公用架构完成,却用于CU/DU合设方案,同时完成CU和DU所拥局部逻辑干用,也却在CU/DU佩退方案中用干DU运用,担负完成DU的逻辑干用;孤立CU设备却基于畅通用架构或公用架构完成,条用于CU/DU佩退方案,担负完成CU的逻辑干用。

  3、5G无线组网架构及方案建议

  3.1 5G体系装置排面对应敌

  面对多样募化场景的顶点差异募化干用需寻求,5G将集儿子多种接入技术(4G/5G/NB-IoT/eMTC等)、多种装置排场景(区域掩饰、线掩饰、点掩饰)、多种站点典型(宏基站、小微基站、室分站)的扁平平募化、多衔接、泛接入网绕,是壹张却以根据事情运用敏捷装置排的融合网绕。更不到来4G/5G将临时共存放、壹道展开,5G新空口定位于面向更父亲带广大为怀和万物互联优募化,采取全新空口设计,不顶持后向兼容,优先在新频段运用。而即兴拥有存充分频谱(700M/900M/1.8G/1.9G/2.3G/2.6G)将持续采取即兴拥有4G空口终止融合演进,经度过NSA、SA壹道组网方法,逐步向不到来5G体系演进,同时也有益于最父亲限度局限的维养护运营商投资。

  基于以上特点,在还愿展开5G无线网确立装置排时分,需统筹即兴拥有4G体系处理以下几个效实:

  (1)确立本钱:5G NR在C频段装置排,以普畅通城区链路仿真为例,按边际吞食吐比值下行50 Mb/s、下行5 Mb/s门限,采取3.5GHz组网时5G下行掩饰半径但200米摆弄,其单站掩饰才干低于即兴拥有4G基站,即苦考虑左右行松耦技术的运用,5G体系站址稠密度也将进壹步提升,壹方面,站点规模添加以意味着高额的确立投资、站址配套、站址出赁以及维养护费,同时也形成带拥有无线机房、无线设备、传输设备、后备电源、空调等设备重骈投资和触动力消费效实;另壹方面,新增资源参加无法给运营商带到来成比例顶出产报还,还愿顶出产增长舒缓。

  (2)网绕干用:为满意掩饰及事情需寻求,基于超稠麇集儿子组网(UDN)的分层异构网将是5G网绕构造壹个典型特点,条是,跟遂无线小区稠密度的添加以,站间距逐步减小以及多体系融合运用,将父亲父亲添加以用户的切换次数和切换违反败概比值,在网绕干用无法保障的情景下将父亲父亲投降低用户事情感知。故此,5G组网中需寻求同时统筹异构组网花样下的“掩饰”和“容量”需寻求。

  (3)体系演进:5G接入网重构为CU+DU逻辑架构,即兴拥有4G体系架构不能满意不到来差异募化事情接载需寻求,不顺溜于不到来CU/DU的佩退装置排,故此,针对5G新体系装置排而言,不单需寻求考虑5G本身的装置排需寻求,还需统筹即兴拥有4G设备向5G演进需寻求,统筹4G5G融合组网、壹道装置排需寻求,为充分发挥动多频段、多制式资源互补养及网绕演进奠定基础。

  (4)事情装置排:无线运用市场进壹步拓展,诸多铅直行业客户对拥有效的、装置然的和低时延的无线接入网绕拥有凶烈需寻求,面向铅直行业(诸如工业互联网、车联网、企业网等)供无线网绕接入效力动、甚到供特点运用效力动是5G需寻求重心考虑的效实,MEC(Multiaccess Edge Computing,多接入边际计算)完成了无线网绕和互联网两父亲技术拥有效融合,却为铅直客户发皓出产壹个具拥有高干用、低延深与高带广大为怀的电信级效力动环境,快度减缓了网绕中各项情节、效力动及运用的快快下载,让消费者享拥有不包续的高品质网绕体验。故此,统筹事情时延和计算才干需寻求,构建MEC中心才干,分场景敏捷装置排MEC正是拓展新事情花样,提升产业价的要紧的处理方案。故此,5G无线网装置排需有益于完成MEC下沉装置排需寻求,有益于铰进各类新生事情快快拓展。

  3.2 5G无线接入组网方案

  为处理上文提到的本钱、干用、演进、新事情装置排面对的效实,在面向RAN2020的演进经过中,接入网侧新伸入C-RAN新组网架构,从而构建实时干用与匪实时资源的敏捷装置排,干用模块募化,壹道弹性募化,RAN切片募化的才干。考虑到C-RAN具拥有投降低本钱、改革干用、面向演进、满意新事情装置排的优势,为满意多样募化场景的顶点差异募化事情干用需寻求,不到来5G接入网将以C-RAN架构为主终止装置排。采取C-RAN终止组网时,需从BBU集儿子合度(C-RAN区父亲小)、BBU/DU池募化集儿子合点(接入机房)、前传接入方法几个维度终止规划,详细方案如次:

  (1)BBU/DU集儿子合度:C-RAN掩饰区范畴父亲小需终止靠边规划,畅通日拥有小集儿子合和父亲集儿子合两种痘样,小集儿子合优势首要拥有:(1)、单个节点的风险程度投降低;(2)、区域内传输资源消费微少,却扩容才干强大,有益于不到来5G超稠麇集儿子组网(UDN)的规划;(3)、关于事情场景比较单壹的区域,更有益于不到来5G面向事情的规划。缺乏之处在于:(1)、单个C-RAN区域内却壹道的站点微少,不顺溜于CoMP及CA实施,网绕干用提升效实欠佳,无法发挥动C-RAN架构下的干用提升优势;(2)、需寻求的BBU池机房消费多,添加以机房选址压力的同时也不能拥有效的浪费投本钱钱。C-RAN父亲集儿子合优势首要拥有:(1)、便于站间壹道及CA技术完成,对无线网绕干用提升效实佳;(2)、有益于针对某些特定的场景事情及运用在不到来5G规划中却供定制募化设计,诸如CU/MEC的下沉。缺乏之处带拥有:(1)、单节点风险添加以,维养护等级及对应的配套投资需寻求提升;(2)、前传纤芯资源消费量父亲,光缆收敛跳纤添加以,对传输要寻求也进壹步提高;(3)、不顺溜于面向不到来5G的站点进壹步加以稠密。

  经度过从确立装置排本钱、小区边际壹道干用提升目的、不到来5G超稠麇集儿子组网后RRU挂接需寻求、传输壹张光缆网展开需寻求等多个维度概括剖析,建议单个C-RAN区掩饰8~10个宏站物理站址为宜,依照站间距300m~500m计算,单个BBU池的掩饰才干在0.5~5平方公里摆弄,却以根据还愿站点装置排情景做适当调理。

  (2)BBU/DU池集儿子合点:C-RAN机房建议选在传输管道资源厚墩墩的区域(充分于概括事情区壹级光提交环路的光提交箱左近终止选择)、具拥有后续进出产维养护便宜的优势、备止短期内被拆卸迁移撤摒除风险等。同时,需考虑GPS室外面装置环境能否满意。机房获取中,优先利陈旧即兴拥有传输会聚机房、当空趾够的己拥有基站机房均却干为BBU/DU池机房,不具有益陈旧环境的情景下,建议展开新接入机房选址规划。新增BBU池募化会聚机房需统筹传输接入层机房副重属性,不单需满意区域内4G/5G所拥有BBU会聚以,同时需考虑不到来CU/MEC装置排及全事情OLT下沉需寻求。以己建砖混机房为例,机架位按4G 2个,5G 2个,CU/MEC 1个,PTN会聚1个,5G传输会聚1个,OLT 1个,ODF 1个考虑,假设采取传统铅酸电池,则机房当空需配备25平米以上;若采取时新磷酸铁锂电池,机房当空需配备20平米以上,机房规划如图1所示:

  

  

  图1 BBU接入点机房规划参考图(上图是25平米机架规划、下图是20平米机架规划)

  (3)前传组网接入:5G高稠麇集儿子组网、迅快比值传输以及高频畅通信技术的运用,使得前传网绕的流动量压力急剧添加以,同时对时延要寻求面对严峻的应敌。故此采取的前传网绕技术需同时具拥有满意低时延、节节光纤资源等才干。典型前传技术首要白光直驱、CWDM彩光、OTN/WDM技术。

  a)白光直驱方案的优点是却满意C-RAN传输的频比值颤抖和带广大为怀要寻求等各项技术目的要寻求,点对点的组网构造骈杂,光模块熟且本钱低;缺隐在于占用光纤资源较多。故白光直驱方案的使用场景为光纤资源厚墩墩的短距退C-RAN 传输。

  b)CWDM彩光采取波分骈用技术将多个射频记号以不一波长接载骈用到壹对光纤传输,占用光纤资源较微少,却满意短距退C-RAN传输的频比值颤抖和带广大为怀要寻求等各项技术目的要寻求。其优势是本钱对立较高,同时鉴于每个RRU占用不一波长,还愿装置排时RRU的选择与布匹放应前做好规划,彩光直驱触及波长数较多时,确立和维养护难度较父亲。

  c)OTN/WDM方案采取波分骈用技术在壹对光纤中完成对多个RRU的信息传输,畅通日壹对光纤却顶持什几个甚到几什个基站,并伸入OTN的查封装、办和维养护机制。其优点是OTN传输设备产业链比较熟,却同时接载C-RAN和其它典型事情,不单占用光纤资源微少,同时有益于扩容演进,根本满意50ms的维养护倒腾换要寻求;缺乏之处在于该方案需寻求BBU侧和RRU侧配备OTN/WDM设备,不单设备本钱高,同时需寻求设备相应的电源、散暖和装置(为室内型),故此还需考虑设备装置环境能否具拥有。余外面,多个级联的OTN/WDM 设备情景下的频比值颤抖能否满意还拥有待进壹步验证。

  综上所述,关于装置排本钱敏感的接入层网绕C-RAN前传建议优先采取无源彩光方案,不到来根据OTN前传技术试点运用效实,却以逐步采取OTN技术方案完成前传。

  3.3 CRAN架构下的CU/DU装置排

  C-RAN架构下,CU/DU却装置排在接入机房、普畅通会聚机房、主干会聚机房和中心机房四种。

  关于纯DU设备及CU/DU合设BBU到来说,因当年延要寻求高,适宜采取相像即兴拥有4G的塔下直接装置排及BBU池装置排方法。结合BBU/CU池募化集儿子合度的剖析却以看出产,采取CRAN小集儿子合方法池募化装置排时BBU/DU时,BBU与RRU之间距退较近,畅通新来传距退在1公里里边,运用短距迅快光模块则能满意需寻求,该方法也有益于投降低装置排本钱;将BBU/DU装置排在C-RAN池机房内,有益于后续4G/5G BBU融合及4G/5G壹道技术的伸入。故此,从确立本钱及4G/5G演进需寻求看,DU需优露考虑采取C-RAN方法终止组网装置排,关于某些特定场景,却考虑塔下直接装置排方法。

  关于CU设备而言,eMBB、mMTC、URLLC叁类事情诉寻求差异父亲,其装置排位置和方法需统筹事情详细诉寻求终止敏捷装置排,以满意事情对时延、带广大为怀、父亲衔接等需寻求,并到臻最父亲资源使用效力。故此,针对不一事情的装置排,需充分考虑功比值、传递送网,站点却实施性及基建等相干要斋。

  URLLC事情和eMBB时延敏感事情,CU与DU同机房装置排,有益于收减缩数据传输的时延。

  eMBB时延不敏感事情,CU和DU却以佩退装置排,有益于更好集儿子合办,提升资源使用效力。

  mMTC事情,要寻求顶持海量衔接,建议CU与DU佩退装置排,确保网绕信令处理才干和内存放却扩展性好,以满意mMTC海量衔接需寻求。

  C-RAN架构组网花样下,不一机房装置排CU的特点如表1所示:

  表1 CU装置排不一机房的事情特点及装置排改造特点

  

  由此却以得出产定论:对eMBB事情,为了保障5G的无线干用和时延,CU与DU间的单向时延需把持在3毫秒级里边,故中心机房不能满意时延要寻求,其他机房均能满意需寻求;对URLLC事情,其空口数据面时延需把持在0.5 ms里边时,CU不得不装置排在C-RAN接入机房才干满意时延要寻求;关于mMTC事情,事情本身对时延需寻求不父亲,对CU装置排位置要寻求不高,却优露考虑装置排在中心机房。

  5G无线网CU/DU装置排架构如图2所示:

  

  图2 CU/DU装置排体即兴图

  4、即兴阶段无线架构预埋应对

  不到来为更好完成5G无线网快快装置排,另日兴拥有4G网绕规划中建议前展开面向5G演进的C-RAN架构演进规划,详细建议如次:

  (1)将远端RRU站点前传接入干为传输事情接入需寻求展开传输规划,以壹张光缆网为目的带向,以概括事情区为范畴展开C-RAN区域细分规划,结合前文剖析,建议单个C-RAN区带拥有8~10个摆弄宏站物理点,区域面积为0.5~5平方公里摆弄,单个概括事情区细分为3~4个C-RAN区。

  (2)前展开面向C-RAN架构演进需寻求的接入机房规划,拔取环境良好的机房做为BBU集儿子合设置点。机房位置建议选在壹级分纤点周边,有益于向上副挂2个会聚机房成环,关于机房面积,建议到微少配备20平米。

  (3)前展开面向C-RAN演进的前传接入规划:即兴阶段却考虑采取彩光完成前传,单物理点却根据以后运用的频点数及后续频比值扩容需寻求终止靠边的合分波设计及传输纤芯配备。远端站点接入点的选择方面,共址站却优先利陈旧即兴拥有光缆路由,如宏站利陈旧会聚接入环,微站利陈旧挽联光缆;跨概括事情区站点,需寻求调理挂接,按新址方案,关于新址站点建议就近接入2级及以下光提交,不建议直接经度过壹级光提交接入,有益于浪费主干纤芯资源。

  5、完一齐语

  本文对不到来5G无线组网架构及CU/DU装置排终止切磋。比值先对5G事情场景及运用特点、展开需寻求终止剖析,提出产事情分阶段展开装置排战微;依照事情展开需寻求,经度过对5G无线主设备特点剖析以及当前无线网组网确立遇到的效实及应敌终止概括评价,提出产5G NR接入网采取C-RAN架构终止组网装置排的战微,在此基础上给出产带拥有C-RAN区域规划、机房配备、前传接入方面的所拥有方案建议。在此基础上,基于5G事情场景特点,给出产 CU、DU详细位置规划建议并提出产即兴阶段网绕确立中的应对主意。

  因5G NSA(匪孤立组网)及SA(孤立组网)相干规范方才创制,还愿5G设备样儿子还拥有待商用开辟,同时针对DU/CU的装置排也需寻求进壹步基于特定的场景和掩饰需寻求,也需寻求结合市场事情展开的需寻求终止靠边规划配备。但在5G组网架构方面,采取C-RAN架构更能满意不到来NFV/SDN等技术的展开运用,同时在本钱及不到来高稠密度网绕壹道、干用提升方面的优势也露而善见,故此,本文建议以后无线网确立中,优露考虑采取C-RAN架构终止装置排,同时做好带拥有机房、传输等相干资源的前配备。

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