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5G架構相比4G哪里不同?

2019-08-13 11:52 電子說

導讀:從表征來看,5G就是低時延、高帶寬及大量設備通信。在基建架構層面,5G網(wǎng)絡的核心網(wǎng)和無線接入部分都發(fā)生了變化。

從表征來看,5G就是低時延、高帶寬及大量設備通信。在基建架構層面,5G網(wǎng)絡的核心網(wǎng)和無線接入部分都發(fā)生了變化。

核心網(wǎng)部分,主要是各類大數(shù)據(jù)量的應用,對核心網(wǎng)的處理能力提出更高的要求。

這部分最大的變化就是4G的S-GW/P-GW網(wǎng)元在5G時代剝離出了控制面(CP)和用戶面(UP),而用戶面功能實際還下放到了接入側(下圖中的MEC)處理。

無線接入側的變化就相對很大了。上圖有兩個基本概念,BBU(上圖中的DU)和RRU(上圖中的RU,有時也叫RRH)。

BBU就是基帶單元(baseband unit),一般生成與處理數(shù)字基頻RF信號;RRU則為射頻拉遠單元(remote radio unit)。

3G時代BBU和RRU實現(xiàn)了設備分離;不過如上圖所示,3G、4G時期盛行的D-RAN(分布式無線接入網(wǎng)),BBU和RRU還是放在同一個機柜中的。

5G對基站數(shù)量的要求驟然變多,畢竟eMMB需要使用更高的頻率。傳統(tǒng)的這種D-RAN架構,每個蜂窩基站(cell site)都要求專門的BBU和RRU,另外還需要配套的電力、制冷、路由功能供應。

如果按照這種架構去大規(guī)模增加基站數(shù)量,那么基建費用和運營成本就會激增。所以不少無線技術和架構都涌現(xiàn)了,這其中包括了MIMO、CoMP、載波聚合、vRAN,還有現(xiàn)如今的C-RAN架構(云RAN或中心化RAN)。

C-RAN的主體就是把BBU做了集中處理,移到了中心位置形成BBU池,和RRU徹底實現(xiàn)分離。

BBU池能夠共享物理基礎設施,包括路由器這樣的網(wǎng)絡設備,當然還有空間、電力、制冷系統(tǒng)等。這是降低成本一種很好的方案,而且提升了架構的彈性。

另外C-RAN也算是可持續(xù)綠色能源的一種方案,在一個BBU池中采用可再生能源總是好過分開的大量基站設備的。

MWC展會上的長飛光纖5G前傳光模塊

這個時候,RRU就安裝在千米、萬米以外的遠程蜂窩基站上。那么BBU到RRU之間的部分就需要有傳輸網(wǎng)絡了,這個傳輸網(wǎng)絡即是運營商常說的“前傳(fronthaul)”。

而且前傳也實質上成為5G發(fā)展的一個重要焦點。我們也在MWC 2019上海展會上看到了不少前傳光纖和光模塊展示。

除了C-RAN架構將BBU做了中心化處理,遠端的RRU和外部天線也發(fā)生了變化。在5G網(wǎng)絡中,RRU形成了新的AAU(架構圖中的AU,有源天線單元)。

這其中涉及到AAS有源天線系統(tǒng),其特點就是集成了有源射頻電子元件與無源天線陣列,而不再是單獨的天線。

AAS系統(tǒng)的主要作用有兩個,其一是有源天線可將信號專注到一個特定的方向,這樣一來從基站抵達特定設備的信號也就更強,這就是Beamforming波束成形技術。第二,這里的天線陣列就是MIMO天線,通過多個無線信道同時服務多用戶,實現(xiàn)MU-MIMO。