4.1 5G无线接入网整体架构和节点课件讲解

第五代移动通信技术讲师亢建华CONTENTS

5G无线接入网和接口协议5G无线接入网整体架构和节点接口协议和功能无线协议架构无线接入架构中的几个典型流程第四章核桃AI【本章内容】无线接入网是移动通信的主要组成部分，其各种接口用来实现接入网中不同功能单元之间以及接入网和核心网之间的数据处理与交互。5G无线接入网的根本特征是CU和DU分离，通过CU和DU在物理位置上的灵活部署来实现不同的业务功能。5G的接入网除了有空中接口、和核心网之间的接口、基站之间的接口之外，还新增了F1接口和E1接口。本章还介绍了5G的无线协议架构和5G几个独有的业务信令流程，比如F1接口启动等。5G无线接入网和接口协议4.15G无线接入网整体架构和节点4核桃AI5G网络的网络架构及参考接口5G网络的体系架构及组成

option1和option2EPC5GCeNBgNBoption1option2S1NG5G网络部署模式option1和option）

option3/3a/3xEPC5GCeNBen-gNBoption3S15G网络部署模式option3/3a/3x5GCEPC5GCeNBen-gNBoption3aS1S1EPC5GCeNBen-gNBoption3xS1S1XnXn

option4/4a5G网络部署模式（option4/4a）5GCEPC5GCng-eNBgNBoption4NGEPC5GCgNBoption4aNGXnng-eNBNG

option55G网络部署模式option55GC5GCeLTEoption5NGoption5是一种独立部署模式，无线接入网采用升级的LTE节点en-eNB，通过NG接口与5GC连接。en-eNB之间通过Xn接口互联。option5部署模式需要部署5GC。在无线侧，option5部署模式可以通过在现网LTE基站设施上进行升级来实现，无须建设gNB。option5部署模式能够支持部分5G应用，网络能力主要受ng-eNB能力的约束。

option7/7a/7xEPC5GCgNBoption7NG5G网络部署模式（option7/7a/7x）5GCEPC5GCgNBoption7aNGNGEPC5GCgNBoption7xNGNGXnXnng-eNBng-eNBng-eNB5G

RAN远在他乡的游子，最感动的就是收到父母寄来的衣物;忙于工作的白领，最开心的就是足不出户收到自己心爱的商品...这一切都要依靠辛勤劳动的快递小哥，他们四季待命,全年无休，已成为我们生活中必不可少的一员。5G

RAN在我们通信行业也有一位快递小哥，那就是无线接入网(RadioAccessNetwork,RAN)，只不过无线接入网配送的快递是手机的各种无线信号。5G

RAN虽然4G快递小哥的配送服务已经为用户提供了前所未有的使用体验，但随着无人驾驶、物联网、超高清视频等差异化业务的出现，4G的快递小哥已力不从心，与此同时，运营商也希望能够降低配送业务的成本、提高配送效率，业界对于配送服务的升级要求十分迫切。5G

RAN因此，5G无线接入网的配送服务在4G的基础上做出了二大颠覆性的升级:基带单元(BBU)重构为CU和DU朝着虚拟化的方向发展5G

RAN5G支持网络切片功能，运营商可以将物理网络切出多个虚拟网络，服务于不同的场景。不同的场景需求干差万别，4G无线接入网结构无法照顾到每个场景的特殊需求，因此在5G无线接入网中，基带单元的功能将被拆分重构，为各个场景打造专属的无线接入服务。5G

RAN传统的基站是由BBU(BaseBandUnit,基带单元，主要负责基带信号调制)、RRU(RemoteRadioUnit,远端射频模块，主要负责射频处理)和天线(负责发射或者接收电磁波)组成的。虽然2G~4G无线接入网的结构不断在升级但这三个模块的功能分配基本没有变化。5G

RAN而在5G无线接入网中，原本基带单元(BBU)的功能被重构成2个功能实体，CU和DU。CU(CentralizedUnit)是中央单元，负责处理高层协议和非实时服务，在接入网内部则能够控制和协调多个小区;DU(DistributedUnit)是分布式接入点，负责处理物理层协议和实时服务。原本射频单元(RRU)和天线的功能合并在AAU中。5G

RAN优势1：降低网络传输负担从功能上看，CU分割出来后，与核心网用户面下沉的部分，一起实现移动边缘计算。这样网络的核心业务处理单元在地理位置上更靠近终端，能有效减少时延，也能减轻无线接入网和核心网之间的网络传输负担。原BBU中物理层处理功能下放到AAU中实现，前传接口只需要传输流数据，而不是天线数据，所需带宽约为4G网络的1/10，有效降低前传压力，同时减少了运营商的组网和施工复杂度。5G

RAN5G

RAN无线接入网的功能被拆分后，CU和DU的部署位置可以灵活组合，以满足多样化场景的业务性能需求。例如:uRLLC场景对时延要求比较高，CU和DU可以都部署在靠近用户的位置，有利于减少数据传输的时延。mMTC场景对连接数量要求较高，CU可以部署在核心机房，远程操控多个DU实现高密度连接。eMBB场景对于时延和连接量都有需求，CU既要靠近用户又要能控制到可观数量的DU,则将其放在汇聚机房，鱼和熊掌兼得。优势2：灵活部署5G

RAN5G

RAN5G时代，无线接入网的存在形态也发生了变化。1G时代，一个BBU只能完成一个天线范围的通信处理，2G~4G时代，一个BBU可以完成多个天线范围的通信处理，而5G采用更高频段进行通讯，覆盖同样大小的区域则需要更多的基站，单纯靠增加CU和DU的数量来解决问题不太实际。5G

RAN借助虚拟化技术升级无线接入网的形态，就能帮助我们解决这个问题。什么是虚拟化呢?虚拟化技术实现在相同的物理服务器上运行多个不同的操作系统，它们既共享底层的物理硬件，同时又被隔离在不同的虚拟机上。简单来说，原本CU是专门的硬件设备，非常昂贵，现在只要在虚拟机上运行具备CU功能的软件，就可以当CU用啦。5G

RAN虚拟化优势1：提供资源的利用效率基于C-RAN架构，5G无线接入网可以通过虚拟化技术聚合大量底层资源，这些资源将根据业务需求、用户分布等实际情况进行动态实时分配。如果业务需求大，则虚拟CU分配的资源多，处理能力强;如果业务需求小，虚拟CU分配的资源减少，多余的资源被及时释放，供其他虚拟化网络功能使用。5G

RAN虚拟化优势1：符合整个网络虚拟化进程未来不仅仅是无线接入网朝着虚拟化的方向演进，整个5G移动网都将虚拟出多个虚拟网络，实现资源的共享与隔离让端到端的网络切片走进现实，为运营商提供更低成本的解决方案。5G

RAN总结看了上面的介绍，不得不感叹，5G时代，无线接入网的配送服务进行了一场从架构到存在形态的升级。架构的升级(基带单元重构)，降低了配送过程的负担，同时能够更好的适应差异化业务场景;存在形态的升级(虚拟化)，大大提高了资源利用效率。核桃AI

gNB包括以下功能：无线资源管理功能：无线承载控制，无线接纳控制，连接移动性控制，上行链路和下行链路中UE的动态资源分配及调度；IP报头压缩，加密和数据完整性保护；在UE提供的信息不能确定到AMF的路由时，为UE在UE附着的时候选择AMF；将用户面数据路由到UPF；提供控制面信息向AMF的路由；连接设置和释放；调度和传输寻呼消息；调度和传输