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5G基础设施背后的技术介绍

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NFV的演变

  • 从封闭的、专有的、垂直转化为标准化的,商业化的,水平式的硬件/软件/平台;
  • 大大降低了电信运营商的资本支出和运营支出;
  • 虚拟化,模块化和定制化微服务(网络切片)的新业务模型。

网络服务切片

  • 切片1 –增强的移动宽带网络切片:
    CDN(内容交付网络),ICN(信息同心网络)
  • 切片2 –超可靠的低延迟通信网络切片:
    IoV(车联网),V2V(车对车),V2I(车对基础设施),V2X(车对任何东西)
  • 切片3 –大型机器类型的通信网络切片:
    IoT(物联网)

无线接入网的演进

1G / 2G RAN:RRH / BBU并置

现有问题:

  • 由于同轴电缆信号会迅速衰减,因此基站必须位于天线旁边;
  • 室外部署基站的空调系统的巨额费用;
  • 基站资源利用率低;
  • 基站之间很难通过X2接口相互通信。

3G RAN:RRH / BBU功能分离

解决的问题:

  • 由于将远程无线功能从基带单元中分离出来,因此提高了部署的灵活性;
  • 室内BBU的部署可以降低空调成本。

现有问题:

  • 基站资源利用率低;
  • 基站之间很难通过X2接口相互通信。

其它问题:

  • 要求低延时和在Ir接口上准确的同步。

4G / B4G RAN:vBBU / RRH固定功能拆分

解决的问题:

  • 部署在单个硬件上的虚拟化BBU池可以降低成本并提高资源利用率;
  • 通过减少BBU硬件节省能源;
  • 集中式BBU池使基站协作更加容易。

现有问题:

  • 要求低延时和在Ir接口上准确的同步。

额外问题:

  • 在S1接口上需要更高的回程带宽。

下一代RAN

将RAN分为三个单元:CU,DU和RU,这使部署更加灵活。

  • RU:处理RF和Low-PHY层的无线电单元。RU设计的主要考虑因素是尺寸,重量和功耗;
  • DU:分布式单元处理High-PHY,MAC和RLC层。该节点根据功能拆分选项运行gNB功能的一部分,并由CU控制;
  • CU:处理PDCP和RRC层的集中单元。

DU与RU分离的目的:

  • 非智能RU成本更低;
  • 同时控制多个RUs的能力,以启用(例如CoMP)基站协作功能;
  • 共享基带资源。

核心网的演进

4G核心网络:EPC(分组核心网)

  • 每个网络功能的专用硬件和软件;
  • 网络功能之间的点对点接口;
  • C/U平面没有完全分开;
  • 费用高昂,并且难以为运营商维护,升级,恢复或添加新服务。

5G核心网

  • 标准x86架构设备上的虚拟化和模块化网络功能;
  • 面向服务,而不是点对点;
  • 完全分开的C/U平面;
  • 更低的费用,更易于维护,升级,恢复或为运营商定制的网络切片增加新的服务。

多路访问边缘计算

  • 大大减少RAN的延迟;
  • 高度节省从核心网络到Internet的带宽;
  • 作为RANs和CNs甚至互联网云之间的关键控制/数据/信息节点。

性能优化

  • 基于FPGA(或eASIC)和ASIC的专用加速器,用于在计算密集型FEC/LDPC上CPU任务卸载;
  • 降低DU的硬件要求,从而降低资本支出,降低能耗,最终降低运营支出。

概括

  • 5G是基于无线技术的长期发展的过程;
  • 介绍了使用通用设备作为昂贵的基于ASIC的替代方案的可能性;
  • 降低5G部署的门槛,并使私有实体可以部署私有5G网络。