1.核心網架構
5G核心網需要支持低時延、大容量和高速率的各種業務,能夠更高效地實現對差量化業務需求的按需編排功能。
5G核心網的控制面和用戶面如圖6-2所示。
2.無線網架構
5G RAN(Radio Access Network,無線接入網)架構相對于4G發生了很大的變化。針對5G高頻段、大帶寬、多天線、海量連接和低時延等需求,SG通過引入集中單元和分布單元(Centralized Unit Distribute Unit,CU/DU)的功能重構及下一代前傳網絡口NGFI前傳架構來實現RAN架構的優化。5G的BBU功能將被重構為CU和DU兩個曲道實體,CU與DU通過處理內容的實時性進行功能的區分,SG RAN將由4G BBU、RRU兩級結構演進到CU、DU和RRU/AAU(Active Antenna Unit,有源天線處理單元)三級架構。圖6-3所示為與4G對比的5G RAN三級架構圖。
CU是原BBU的非實時部分分割出來的部分,主要處理非實時的無線高層協議棧,同時也支持部分核心網功能下沉和邊緣應用業務的部署。
DU負責處理物理層協議和實時性需求,考慮節省AAU與DU之間的傳輸資源,部分物理層功能可上移至RRU。
AAU是天線與射頻單元融合構成的有源天線處理單元。Massive MIMO作為5G系統關鍵技術之一,Massive MIMO天線相對于傳統基站天線最顯著的特征就是通道數量增多,通常為16T16R、32T32R、64T64R及以上,這導致其天線端口多、接線困難,再加上高頻信號的饋損大,因此,Massive MIMO天線通常與RRU合設形成AAU。與傳統的RRU和天線分離方案相比,AAU方案提高了天饋系統集成度、減少了饋線損耗、降低了站點負荷。對于容量需求較低、通道數量較少的情況,也可采用天線與RRU分離的方案。
圖6-4所示為4G與5G無線設備形態對比。
在實時性要求比較高的業務場景中,如低時延等場景(如自動駕駛),核心網的部分能需要“下沉”到基站側。下沉不僅可以保證“低時延”,更能節約成本,可滿足5G的最手得級應用。圖65所示為部分NGC(NexdCen Core,下一代核心網)功能下沉后的網絡架構。
3.承載網架構
5G無線接入網演進為CU、DU、AAU三級結構,與之對應,5G承載網絡也由4G時代的回傳、前傳演進為回傳、中傳和前傳三級新型網絡架構。
前傳網絡實現5G C-RAN部署場景接口信號的透明傳送,與4G相比,接口速率(容量)和接口類型都發生了明顯變化,前傳接口由10Gbps CPRI升級到更高速率的25GbpscCPRI或自定義CPRI接口等。實際部署時,前傳網絡可根據基站數量、位置和傳輸距離等,靈活采用鏈形、樹形或環網等結構。
中傳網絡是面向5G新引入的承載網絡層次,在承載網絡實際部署時,城域接入層可能同時承載中傳和前傳業務。隨著CU和DU歸屬關系由相對固定向云化部署的方向發展,中傳也需要支持面向云化應用的靈活承載。
5G回傳網絡實現CU和核心網、CU和CU之間等相關流量的承載,考慮到移動核心網將由4G的分組核心網(EPC)發展為5G新核心網和移動邊緣計算(MEC)等,同時核心網將云化部署在省干和城域核心的大型數據中心,MEC將部署在城域匯聚或更低位置的邊緣數據中心。因此,城域核心網絡將演進為面向5G回傳和數據中心互聯統一承載的網絡。另外,承載網絡可根據業務實際需求提供相應的保護、恢復等生存性機制,包括光層、L1、L2和L3等,以支撐5G業務的高可靠性要求。
5G承載網各個建設階段的整體架構如圖6-6所示。
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