5G C-RAN的需求

未來5G網路需要支援多種業務和應用場景，主要有：a、更高頻寬、更低時延的增強移動寬頻eMBB（Enhanced Mobile Broadband）業務b、支援海量使用者連線的物聯網mMTC（Massive Machine-Type Communication）業務c、超高可靠性、超低時延的工業物聯網等垂直行業應用uRLLC（Ultra Reliable & Low Latency Communication）。

5G的實現及部署，一方面是技術上的演進創新，例如網路架構、空口技術等的不斷演進創新，另一方面也對運營商的網路運營和管理提出了更高的要求。傳統運營商已逐步意識到，隨著5G的來臨，傳統運營商需要向綜合平臺運營商轉型。如何提供一個能夠面向各類應用、高效、靈活、低成本、易維護、開放、便於創新的網路平臺，將是運營商在5G時代競爭力的核心所在。

從無線接入網的角度看，支援未來5G網路存在如下需求：
A、靈活的無線資源管理需求
B、空口協調和站點協作需求
C、功能靈活部署及邊緣計算的需求
D、增強網路自動化管理的需求

5G C-RAN的概念

C-RAN（Centralized， Cooperative， Cloud and clean RAN）[1][5]的基本定義是：基於分散式拉遠基站，雲接入網C-RAN將所有、或部分的基帶處理資源進行集中、形成一個基帶資源池並對其進行統一管理與動態分配，在提升資源利用率、降低能耗的同時，通過對協作化技術的有效支援而提升網路效能。
通過近些年的研究，C-RAN的概念也在不斷演進，尤其是針對5G高頻段、大頻寬、多天線、海量連線和低時延等需求，通過引入集中和分佈單元CU/DU（Centralized Unit/ Distributed Unit）的功能重構及下一代前傳網路介面NGFI（Next-generation Fronthaul Interface）前傳架構，5G C-RAN概念需要與時俱進。

5G C-RAN的演進

主要演進有兩點：
1、在無線資源虛擬化中引入NFV（NetworkFunction Virtualization，網路功能虛擬化）和SDN（SoftwareDefined Network，軟體定義網路）
2、5G網路中BBU功能進一步切分為CU（Central Unit）和DU（Distributed Unit）

CU和DU功能的切分以處理內容的實時性進行區分：CU裝置主要包含非實時性的無線高層協議棧功能，同時也支援部分核心網功能下層和邊緣應用業務的部署；而DU裝置主要處理物理層功能和實時性需要的層2功能。考慮節省RRU和DU之間的傳輸資源，部分物理層功能也可上移至RRU實現。

從具體的實現方案上，CU裝置採用通用平臺實現，這樣不僅可支援無線網功能，也具備了支援核心網功能和邊緣應用的能力，DU裝置可採用專用裝置平臺或通用+專用混合平臺實現，支援高密度數學運算能力。引入網路功能虛擬化NFV框架後，在管理編排器MANO（Management and Orchestration）的統一管理和編排下，配合網路SDN控制器和傳統的操作維護中心OMC（Operating and Maintenance Center）功能元件，可實現包括CU/DU在內的端到端靈活資源編排能力和配置能力，滿足運營商快速按需的業務部署需求。

在4G網路中，C-RAN相當於BBU、RRU 2層架構；在5G系統中，相當於CU、DU和RRU 3層架構。

5G C-RAN基於CU/DU的兩級協議架構、NGFI的傳輸架構及NFV的實現架構，形成了面向5G的靈活部署的兩級網路雲構架，將成為5G及未來網路架構演進的重要方向。與傳統4G C-RAN無線網路相比，5G C-RAN網路依然具有集中化、協作化、雲化和綠色四大特徵，只是具體內涵有一些演進：

• 集中部署。
  傳統4G C-RAN集中化是一定數量的BBU被集中放置在一個大的中心機房；隨著CU/DU和NGFI的引入，5G C-RAN逐漸演變為邏輯上兩級集中的概念，第一級集中沿用BBU放置的概念，實現物理層處理的集中，這對降低站址選取難度、減少機房數量、共享配套裝置（如空調）等具有顯而易見的優勢。可選擇合適的應用場景，有選擇地進行小規模集中（比如百載波量級）；第二級集中是引入CU/DU後無線高層協議棧功能的集中，將原有的eNodeB功能進行切分，部分無線高層協議棧功能被集中部署。

• 協作能力。對應於兩級集中的概念，第一級集中是小規模的物理層集中，可引入CoMP、D-MIMO等物理層技術實現多小區/多資料傳送點間的聯合傳送和聯合接收，提升小區邊緣頻譜效率和小區的平均吞吐量。第二級集中是大規模的無線高層協議棧功能的集中，可藉此作為無線業務的控制面和使用者面錨點，未來引入5G空口後，可實現多連線、無縫移動性管理、頻譜資源高效協調等協作化能力。
  

• 無線雲化。雲化的核心思想是功能抽象，實現資源與應用的解耦。無線雲化有兩層含義：一方面，全部處理資源可屬於一個完整的邏輯資源池。資源分配不再像傳統網路那樣是在單獨的基站內部進行，基於NFV架構，資源分配是在“池”的層面上進行，可以最大限度地獲得處理資源的複用共享（如：潮汐效應），降低整系統的成本，並帶來功能的靈活部署優勢，從而實現業務到無線端到端的功能靈活分佈，可將移動邊緣計算MEC（Mobile Edge Computing）視為無線運化帶來的靈活部署方式的應用場景之一。另一方面，空口的無線資源也可以抽象為一類資源，實現無線資源與無線空口技術的解耦，支援靈活無線網路能力調整，滿足特定客戶的定製化要求（如：為集團客戶配置專有無線資源實現特定區域的覆蓋）。因此，在C-RAN網路裡，系統可以根據實際業務負載、使用者分佈、業務需求等實際情況動態實時調整處理資源和空口資源，實現按需的無線網路能力，提高新業務的快速部署能力。

• 綠色節能。利用集中化、協作化、無線雲化等能力，減少了運營商對無線機房的依賴，降低配套裝置和機房建設的成本和整體綜合能耗。也實現了按需的無線覆蓋調整和處理資源調整，在優化無線資源利用率的條件下提升了全系統的整體效能比。

參考文獻：中國移動釋出的C-RAN白皮書《邁向5G C-RAN：需求、架構與挑戰》
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