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網絡的核心網和無線接入部分都發生了變化。
核心網部分,主要是各類大數據量的應用,對核心網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),BBU和RRU還是放在同一個機柜中的。
5G對基站數量的要求驟然變多,畢竟eMMB需要使用更高的頻率。傳統的這種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模增加基站數量,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了,這其中包括了MIMO、CoMP、載波聚合、vRAN,還有現如今的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徹底實現分離。
BBU池能夠共享物理基礎設施,包括路由器這樣的網絡設備,當然還有空間、電力、制冷系統等。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絡了,這個傳輸網絡即是運營商常說的“前傳(fronthaul)”。
而且前傳也實質上成為5G發展的一個重要焦點。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和外部天線也發生了變化。在5G網絡中,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,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MU-MIMO。
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