5G接入网架构与部署详解
5G接入网架构与部署详解
5G网络作为新一代移动通信技术，其接入网架构与部署方案是实现高速、低延迟通信的关键。本文详细介绍了5G接入网的架构、接口定义、功能以及各种部署方案，包括传统BBU+RRU方案、一体化基站方案、CRAN网络部署等。同时，文章还讨论了5G频率规划、覆盖解决方案以及低成本建网方案，为读者提供了全面的技术参考。
5G接入网架构及接口
RAN网络架构变迁
5G网络架构概述
整体架构与4G类似，5G引入了CU/DU分离的概念，CU和DU之间的接口为F1接口，CU-C和CU-U之间的接口为E1接口
5G接入网接口-概述
NG接口为5G-RAN网元与SGC网元的接口，包括N1、N2、N3；
E1为gNB-CU-CP和gNB-CU-UP之间的接口；
F1为gNB-CU与gNB-DU之间的接口；
F2或者CPRI为gNB-DU与AAU的接口，目前协议没有明确定义；
Rario UU是UE与gNB的接口。
5G接入网接口-NG接口
定义
5GC与gNB之间的接口，N1(UE与AMF)N2(gNB与AMF),N3(gNB与UPF)
功能
控制面：
PDU会话管理过程
UE上下文管理过程
NAS发送过程
寻呼过程
AMF管理过程
NG接口管理过程
用户面
NG用户平面接口：NG-RAN节点和UPF之间
NG接口的用户面协议栈传输网络层建立在IP传输上
GTP-U在UDP/IP之上用于承载NG-RAN节点和UPF之间的用户面PDU
NG-U在NG-RAN节点和UPF之间提供非保证的用户平面PDU传送
5G接入网接口-Xn接口
定义：ng-eNB/gNB与ng-eNB/gNB之间的接口：
控制面
Xn-C接口管理和差错处理功能：Xn链路的建立、删除、重置、更新等；
UE移动管理功能：切换、寻呼、上下文恢复等；
双连接功能：使能NG-RAN中辅助节点内额外资源的使用
用户面
Xn用户平面接口(Xn-U):Xn-U接口用于连接两个NG-RAN节点
Xn-U提供用户平面PDU的非保证传送
分离Xn接口为无线网络功能和传输网络功能
F1接口
定义
gNB-CU与gNB-DU之间的接口，包括F1-C和F1-U
功能
控制面
F1接口管理功能
系统信息管理功能
F1 UE上下文管理功能
RRC消息传送功能
用户面
用户数据传输
流量控制功能
E1接口
定义
gNB-CU-CP与gNB-CU-UP之间的接口
功能
Uu接口
定义
连接UE和gNB之间的接口
功能
控制面主要功能：
RLC和MAC层功能与用户面中的功能一直
DPCP层完全加密和完整性保护
RRC完成广播，寻呼，RRC连接管理，资源控制，移动性管理，UE测量报告控制
NAS层完全核心网承载管理，鉴权及安全控制
Radio UU口控制面协议栈
用户面主要功能
头压缩，加密，调度，ARQ/HARQ
5G用户面增加新的协议层SDAP，完整六到无线承载的QoS映射，为每个报文打上流标示
CU/DU分离
CU:集中单元
DU:分布单元
背景
实现基带资源共享
有利于接入网的切换和云化
5G多种场景的协同
演进示例
CU/DU分离实例
CU/DU分离接口
CU/DU方案比较
3.25G接入网部署
接入网部署演进
5G基站部署方案
传统BBU+RRU方案
有点：网络结构简单，减少基站节点
BBU远程部署
BBU集中防止：减少前端机房需求，传输带宽需求巨大
一体化基站方案（热点场景）
适合Smallcell（成本低，部署灵活，不方便站间协同）
也可以CU集中，DU+RRU一体化
CU-DU分离
CU可以基于服务器，支持虚拟化，便于基站间/系统间协同；增加传输处理节点，增加业务面时延
DU远程部署
DU集中部署（问题同BBU集中放置）
CU中心机房部署
CU区域中心，与MEC结合部署（机场，大型购物中心等热点区域）
CRAN网络部署
特征：
前传解决方案-光纤直驱
每个AAU与DU全部采用光纤点到点直连组网，实现起来很简单，但最大的问题就是光纤资源占用较多
优点：部署简单；opex低；时延低、运维便捷；
缺点：无保护方式，大量消耗光纤资源；
前传解决方案-彩光模块
讲采光模块安装到AAU和DU上，通过无源设备完成WDM功能，利用一堆或者一根光纤提供多个AAU到DU的连接
优点：不同波长的光信号在同一根光纤中传输不会相互干扰，实现不同波长的光信号合成一路运输
缺点：采用无源WDM方式，运维困难，不易管理，故障定位较难等
前传解决方案-OTN
在AAU站点和DU机房中配置相应的OTN设备，多个前传信号通过WDM技术共享光纤资源。
OTN(光传输网)，是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传输网，是下一代的骨干传输网，有效提高了前传的维护管理能力，但对电源、空间、环境和机房条件要求高，建设难度大且后期维护成本高
相比无源WDM方案，组网更灵活，同时光纤资源消耗并没有增加
5G频率规划
5G覆盖解决方案
频段2.6G+700M室外按需组网，满足网络竞争力的同时，兼顾成本竞争力
宏站作为连续覆盖的主要解决方案，主要解决连续覆盖及室内浅层覆盖问题，目前宏站部署仍然采用BBU+AAU模式
700MHz+2.6GHz联合组网
基于覆盖的连续组网，同优先级策略
重选：2.6G和700M同优先级，保证用户可接入覆盖最佳网络
切换：整体采用A2+A3的移动性策略，移动过程中用户及时切换至覆盖最佳网络
负荷均衡：站间负荷均衡及RF优化合理控制覆盖
基于容量的双层组网，高低优先级策略
重选：2.6G高优先级，保证用户可接入大容量网络
切换：整体采用A2+A4/A5的移动性策略，中近点用户占用2.6G保证用户体验。远点占用700M保证基本业务
负荷均衡：站间符合均衡及移动性参数优化
室分覆盖解决方案-Pinsite
室分覆盖解决方案-SLsite
SLsite间距Pinsite的传统室分优点，布放灵活，更号的匹配室内复杂环境变化需求
SLsite建网成本相对较低，与Pinsite组合应用更号满足复杂室内组网需求
热点补盲方案-微站
适用场景：通过补盲补热场景及部分无法部署室分的场景
支持多级级联与校区合并组网
多频多模，支持多层网覆盖
造型美观，实现街道、居民区隐蔽安装
低成本建网方案 -小区劈裂
软劈裂技术：一个4通道RRU劈裂成两个2通道RRU，分别接2个天线，覆盖不同区域，提升单个RRU覆盖范围，可以降低2/3 RRU需求数量，大幅度降低CAPEX
适用场景：
农村低业务量区域低成本覆盖：2通道外界宽水平2波瓣天线，形成全覆盖；
线路低业务区域低成本覆盖：2通道外界水平波瓣窄的天线，形成线状覆盖
定制化高增益天线：可定制化高增益天线增强覆盖
低成本建网方案 -功分技术
将信号一分为二或一分为三
适用场景：适用于农村低业务量区域，或线路低业务量区域，实现低成本覆盖