關于5G接入網，看這(zhè)一篇就夠啦！

今天要研究的對(duì)象，是5G接入網。

什麼(me)是接入網？是指由業務節點接口(SNI)和用戶-網絡接口(UNI)之間的一系列傳送實體(如:線路設備和傳輸設施)組成(chéng),爲供給電信業務而提供所需傳送承載能(néng)力的實施系統,可經(jīng)由管理接口(Q3)配置和管理。我們可以通過(guò)下面(miàn)的移動通信架構圖來直觀認識了解：

接入網，在我們無線通信裡(lǐ)，一般指無線接入網，也就是通常所說的RAN（Radio Access Network）。

說白了，把所有的手機終端，都(dōu)連接到網絡裡(lǐ)面(miàn)的這(zhè)個功能(néng)，就是無線接入網。

大家耳熟能(néng)詳的基站（BaseStation），就是屬于無線接入網（RAN）。

                                                               無線基站

雖然我們從1G開(kāi)始，曆經(jīng)2G、3G，一路走到4G，号稱是技術飛速演進(jìn)，但整個通信網絡的邏輯架構，一直都(dōu)是：手機→接入網→承載網→核心網→承載網→接入網→手機。

通信過(guò)程的本質，就是編碼解碼、調制解調、加密解密。

要做的事(shì)情就這(zhè)麼(me)多，各種(zhǒng)設備各司其職，完成(chéng)這(zhè)些事(shì)情。

通信标準更新換代，無非是設備改個名字，或者挪個位置，功能(néng)本質并沒(méi)有變化。

基站系統，乃至整個無線接入網系統，亦是如此。

一個基站，通常包括BBU（主要負責信号調制）、RRU（主要負責射頻處理），饋線（連接RRU和天線），天線（主要負責線纜上導行波和空氣中空間波之間的轉換）。

                                              基站的組成(chéng)部分

在最早期的時候，BBU，RRU和供電單元等設備，是打包塞在一個櫃子或一個機房裡(lǐ)的。

基站一體化

後(hòu)來，慢慢開(kāi)始發(fā)生變化。

怎麼(me)變化呢？通信磚家們把它們拆分了。

首先，就是把RRU和BBU先給拆分了。

硬件上不再放在一起(qǐ)，RRU通常會挂在機房的牆上。

BBU有時候挂牆，不過(guò)大部分時候是在機櫃裡(lǐ)。

機櫃裡(lǐ)的BBU

再到後(hòu)來，RRU不再放在室内，而是被(bèi)搬到了天線的身邊（所謂的“RRU拉遠”）。

                      天線+RRU

這(zhè)樣(yàng)，我們的RAN就變成(chéng)了D-RAN，也就是Distributed RAN（分布式無線接入網）。

這(zhè)樣(yàng)做有什麼(me)好(hǎo)處呢？

一方面(miàn)，大大縮短了RRU和天線之間饋線的長(cháng)度，可以減少信号損耗，也可以降低饋線的成(chéng)本。

另一方面(miàn)，可以讓網絡規劃更加靈活。畢竟RRU加天線比較小，想怎麼(me)放，就怎麼(me)放。

說到這(zhè)裡(lǐ)，請大家注意：通信網絡的發(fā)展演進(jìn)，無非就是兩(liǎng)個驅動力，一是爲了更高的性能(néng)，二是爲了更低的成(chéng)本。

有時候成(chéng)本比性能(néng)更加重要，如果一項技術需要花很多錢，但是帶來的回報少于付出，它就很難獲得廣泛應用。

RAN的演進(jìn)，一定程度上就是成(chéng)本壓力帶來的結果。

在D-RAN的架構下，運營商仍然要承擔非常巨大的成(chéng)本。因爲爲了擺放BBU和相關的配套設備（電源、空調等），運營商還(hái)是需要租賃和建設很多的室内機房或方艙。

大量的機房=大量的成(chéng)本

于是，運營商就想出了C-RAN這(zhè)個解決方案。

C-RAN，意思是Centralized RAN，集中化無線接入網。這(zhè)個C，不僅代表集中化，還(hái)代表了别的意思：

相比于D-RAN，C-RAN做得更絕。

除了RRU拉遠之外，它把BBU全部都(dōu)集中關押起(qǐ)來了。關在哪了？中心機房（CO，Central Office）。

這(zhè)一大堆BBU，就變成(chéng)一個BBU基帶池。

C-RAN這(zhè)樣(yàng)做，非常有效地解決了前文所說的成(chéng)本問題。

你知道(dào)整個移動通信網絡中，基站的能(néng)耗占比大約多少嗎？

72%

你知道(dào)基站裡(lǐ)面(miàn)，空調的能(néng)耗占比大約多少嗎？

56%

也就是說，運營商的錢，大部分都(dōu)花在基站上，花在基礎設施上，花在電費上。

采用C-RAN之後(hòu)，通過(guò)集中化的方式，可以極大減少基站機房數量，減少配套設備（特别是空調）的能(néng)耗。

若幹小機房，都(dōu)進(jìn)了大機房

機房少了，租金就少了，維護費用也少了，人工費用也跟著(zhe)減少了。這(zhè)筆開(kāi)支節省，對(duì)飽受經(jīng)營壓力之苦的運營商來說，簡直是久旱逢甘霖。

另外，拉遠之後(hòu)的RRU搭配天線，可以安裝在離用戶更近距離的位置。距離近了，發(fā)射功率就低了。

低的發(fā)射功率意味著(zhe)用戶終端電池壽命的延長(cháng)和無線接入網絡功耗的降低。說白了，你手機會更省電，待機時間會更長(cháng)，運營商那邊也更省電、省錢！

更重要一點，除了運營商可以省錢之外，采用C-RAN也會帶來很大的社會效益，減少大量的碳排放（CO2）。

此外，分散的BBU變成(chéng)BBU基帶池之後(hòu)，更強大了，可以統一管理和調度，資源調配更加靈活！

C-RAN下，基站實際上是“不見了”，所有的實體基站變成(chéng)了虛拟基站。

所有的虛拟基站在BBU基帶池中共享用戶的數據收發(fā)、信道(dào)質量等信息。強化的協作關系，使得聯合調度得以實現。小區之間的幹擾，就變成(chéng)了小區之間的協作（CoMP），大幅提高頻譜使用效率，也提升了用戶感知。

多點協作傳輸(CoMP，Coordinated Multiple Points Transmission/Reception)是指地理位置上分離的多個傳輸點，協同參與爲一個終端的數據(PDSCH)傳輸或者聯合接收一個終端發(fā)送的數據(PUSCH)。

此外，BBU基帶池既然都(dōu)在CO（中心機房），那麼(me)，就可以對(duì)它們進(jìn)行虛拟化了！

虛拟化，就是網元功能(néng)虛拟化（NFV）。簡單來說，以前BBU是專門的硬件設備，非常昂貴，現在，找個x86服務器，裝個虛拟機（VM，Virtual Machines），運行具備BBU功能(néng)的軟件，然後(hòu)就能(néng)當BBU用啦！

這(zhè)下子又省了好(hǎo)多錢！

正因爲C-RAN這(zhè)種(zhǒng)集中化的方式會帶來巨大的成(chéng)本削減，所以，受到運營商的歡迎和追捧（當然，設備商們不會太開(kāi)心）。

猜猜C-RAN是誰提出來的？ 不是設備商，是中國(guó)移動。。。最積極推動C-RAN的，也是中國(guó)移動。。。作爲世界上最大的運營商，中國(guó)移動把C-RAN奉爲至寶。

到了5G時代，接入網又發(fā)生了很大的變化。

在5G網絡中，接入網不再是由BBU、RRU、天線這(zhè)些東西組成(chéng)了。而是被(bèi)重構爲以下3個功能(néng)實體：

• CU（Centralized Unit，集中單元）
• DU（Distribute Unit，分布單元）
• AAU（Active Antenna Unit，有源天線單元）

CU：原BBU的非實時部分將(jiāng)分割出來，重新定義爲CU，負責處理非實時協議和服務。

AAU：BBU的部分物理層處理功能(néng)與原RRU及無源天線合并爲AAU。

DU：BBU的剩餘功能(néng)重新定義爲DU，負責處理物理層協議和實時服務。

簡而言之，CU和DU，以處理内容的實時性進(jìn)行區分。

簡單來說，AAU=RRU+天線

再抛一張圖給大家，應該能(néng)看得更明白一些：

注意，在圖中，EPC（就是4G核心網）被(bèi)分爲New Core（5GC，5G核心網）和MEC（移動網絡邊界計算平台）兩(liǎng)部分。MEC移動到和CU一起(qǐ)，就是所謂的“下沉”（離基站更近）。

核心網部分功能(néng)下沉

之所以要BBU功能(néng)拆分、核心網部分下沉，根本原因，就是爲了滿足5G不同場景的需要。

5G是一個“萬金油”網絡，除了網速快之外，還(hái)有很多的特點，例如時延低、支持海量連接，支持高速移動中的手機，等等。

不同場景下，對(duì)于網絡的特性要求（網速、時延、連接數、能(néng)耗...），其實是不同的，有的甚至是矛盾的。

例如，你看高清演唱會直播，在乎的是畫質，時效上，整體延後(hòu)幾秒甚至十幾秒，你是沒(méi)感覺的。而你遠程駕駛，在乎的是時延，時延超過(guò)10ms，都(dōu)會嚴重影響安全。

所以，把網絡拆開(kāi)、細化，就是爲了更靈活地應對(duì)場景需求。

說到這(zhè)裡(lǐ)，就要提到5G的一個關鍵概念——「切片」。

切片，簡單來說，就是把一張物理上的網絡，按應用場景劃分爲N張邏輯網絡。不同的邏輯網絡，服務于不同場景。

不同的切片，用于不同的場景

網絡切片，可以優化網絡資源分配，實現最大成(chéng)本效率，滿足多元化要求。

可以這(zhè)麼(me)理解，因爲需求多樣(yàng)化，所以要網絡多樣(yàng)化；因爲網絡多樣(yàng)化，所以要切片；因爲要切片，所以網元要能(néng)靈活移動；因爲網元靈活移動，所以網元之間的連接也要靈活變化。

所以，才有了DU和CU這(zhè)樣(yàng)的新架構。

依據5G提出的标準，CU、DU、AAU可以采取分離或合設的方式，所以，會出現多種(zhǒng)網絡部署形态：

回傳、中傳、前傳，是不同實體之間的連接

上圖所列網絡部署形态，依次爲：

① 與傳統4G宏站一緻，CU與DU共硬件部署，構成(chéng)BBU單元。

② DU部署在4G BBU機房，CU集中部署。

③ DU集中部署，CU更高層次集中。

④ CU與DU共站集中部署，類似4G的C-RAN方式。

這(zhè)些部署方式的選擇，需要同時綜合考慮多種(zhǒng)因素，包括業務的傳輸需求（如帶寬，時延等因素）、建設成(chéng)本投入、維護難度等。

舉個例子，如果前傳網絡爲理想傳輸（有錢，光纖直接到天線那邊），那麼(me)，CU與DU可以部署在同一個集中點。如果前傳網絡爲非理想傳輸（沒(méi)錢，沒(méi)那麼(me)多光纖），DU可以采用分布式部署的方式。

再例如，如果是車聯網這(zhè)樣(yàng)的低時延要求場景，你的DU，就要想辦法往前放（靠近AAU部署），你的MEC、邊緣雲，就要派上用場。