5G承载网架构及部署场景

李聪

【摘 要】随着近几年移动互联网的蓬勃发展以及物联网市场与业务应用需求的增长，5G成为业界焦点，5G承载网方案研究也在有条不紊地进行。为了探讨5G承载网演进方案，从5G网络演进架构及5G承载网络指标关键需求入手，分析其对5G承载网的影响，及承载网的关键技术，并结合当前3GPP标准给出各部署场景的网络体系架构，为5G时代承载网的建设提供参考。

【关键词】网络架构；网络演进；5G承载网

Discussion on Architecture and Deployment Scenario of

5G Bearing Networks

LI Cong

[Abstract] In recent years， with the thriving development of mobile Internet and the increasing requirements of service application， 5G has been the focus of the industry. The research on 5G bearing networks has been on the progress. In order to discuss the evolution scheme of 5G bearing networks， the impacts of 5G networks evolution architecture and key requirements of 5G bearing networks on 5G bearing networks and their key techniques are analyzed. Combined with 3GPP standards， the network system architectures in different deployment scenarios are presented to provide a reference to the construction of 5G bearing networks.

[Key words]network architecture； network evolution； 5G bearing networks

1 引言

3GPP的5G網络架构如图1所示，5G无线网由一组NG接口连接到5G核心网络的gNB组成。gNBs可以通过Xn接口相互连接。一个gNB实体可能由一个gNB集中单元（gNB-CU）和gNB分布式单元（gNB-DU）组成。CU处理非实时协议以及服务，DU处理PHY（Physical Layer，物理层）级别协议和实时服务，gNB-CU和gNB-DU单元通过F1逻辑接口连接。一个gNB-DU只连接到一个gNB-CU。特殊情况下，当主gNB-CU出现故障时，gNB-DU也可以通过适当的方式连接到另一个gNB-CU。图1中的NG、Xn和F1接口均是逻辑接口。

在无线接入网架构中，前传是RRU（远程无线电单元）与DU（CPRI和eCPRI）之间的网络，中传是DU和CU（F接口）之间的网络，回传是在CU和5G CN（NG接口）之间以及在CUs（Xn接口）之间的网络。在某些情况下，CU和DU共同定位和形成gNB。在这种情况下，RRU对gNB是前传，gNB对5G CN是回传。一般来说，前传通常是基于LL FS（低层次功能拆分），中传是基于HL FS（高层功能拆分）。对于冗余，gNB与5G核心网之间可以为1：2，DU与CU之间可以为1：n。

2 无线承载网络架构的演进

无线承载网从4G/LTE演进到5G新无线网（NR），其主要的变化是4G/LTE的BBU功能将会分为三部分：集中单元（CU）、分布式单元（DU）和射频拉远单元（RRU）。新的网络传输架构在很多方面都进行了改变。例如，新的设计可以更好地促进无线接入网（RAN）虚拟化，而且还可以在满足时延需求的同时，允许降低前传的速率。

在CU和DU中驻留的特定功能是依赖于部署的并且仍在讨论中。图2展现了4G演进到5G传输网络的变化，4G网络的架构由核心网（EPC）、基带处理单元（BBU）和射频拉远单元（RRU）构成。当向5G演进时，用户平面的一部分功能由核心网（EPC）迁移到CU和DU上，第二层（L2）非实时性功能和第三层（L3）功能将由BBU转化到CU，第一层（L1）/第二层（L2）实时性功能将由BBU转化到DU，L1的其他功能将由BBU转化到RRU，核心网（EPC）的功能也会与CU和DU功能一样，被重新定义到下一代核心网（NGC）中。除此之外，新一代网络将重新设计定义两个网络接口，即上层分裂点（Fronthaul-II）和底层分裂点（Fronthaul-I），而且DCN、CU与DU以及RRU之间的其他功能也会被重新定义。

图2 4G的单节点演进到5G的拆分功能架构示意图

在图2中，黄色的线表示传输网络的接口，带有箭头的灰色或黑线表示3GPP功能的迁移。截止到2017年12月，3GPP已经将其R15版本演进为两种版本：非独立和独立。在非独立的情况下，4G LTE基站（eNB）和5G NR基站为双连通性相互连接。在初始部署中，图3中的选项3，对于将转接到5G NR基站的4G LTE基站来讲，4G核心网仍然是核心并连接到4G基站。在随后的部署中，5G下一代核心网（NGC）将被部署连接到与4G LTE基站（选项7）和那些即将建成5G NR基站（选项4）。这一演进将允许支持5G功能的用户设备（如移动电话）的接入。

当然，目前的4G LTE部署是独立于4G基站和核心网（如图4中的选项1），最终目标是5G独立（选项2）以及5G NR基站和下一代核心网（NGC）的独立。