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5G接入網學習:什么是C-RAN、D-RAN?

2020-10-22 21:26:06 軟體設計

引言:隨著技術的發展,無線接入網RAN不斷演進出各種形態,C-RAN、D-RAN則是當前主流代表性的基站形態,

文章目錄

    • 1、什么是D-RAN?
    • 2、從D-RAN到C-RAN
    • 3、C-RAN網路演進
      • 3.1 RRU拉遠
      • 3.2 BBU集中
      • 3.3 BBU虛擬化
    • 4、5G中RAN物理結構


1、什么是D-RAN?

?RAN(Radio Access Network)即無線接入網,我們一般都以基站直接代指整個無線接入網,因此從基站的角度來看各種不同的RAN其實是基于基站發展的不同階段演化出的不同形態,

?基站一般可分為三部分:BBU(基帶處理單元)、RRU(射頻拉遠單元)和天線,

?在1G和2G時代,BBU,RRU和供電單元等設備是放在一個柜子里的;到了3G時代,提出了分布式基站,也就是將BBU和RRU分離,RRU甚至可以掛在天線下邊,不必與BBU放在同一個機柜里,這就是D-RAN(分布式無線接入網),

?4G基站基本上延續了3G的D-RAN結構;BBU單獨放在機柜中,RRU和天線掛在鐵塔上;也就是當前最主流的接入網形態,如下所示:
在這里插入圖片描述
一文讓你徹底了解LTE基站

2、從D-RAN到C-RAN

?隨著網路的演進和技術的發展(主要是運營商維護成本太高),C-RAN接入架構應運而生,

?C-RAN(Centralized RAN)集中化無線接入網;繼續采取BBU和RRU分離的方案,但是RRU無限接近于天線,這樣大大減少了通過饋線(天線與RRU的連接)的衰減;同時BBU遷移并集中于CO(中心機房),形成BBU基帶池;而CO與RRU通過前傳網路連接,這樣非常有利于小區間協同作業,

?C-RAN是基于集中化處理、協作無線電、實時云計算的綠色無線接入網架構,其基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸,直接在遠端天線與集中化的中心節點間傳遞無線信號,以構建覆寫上百個基站服務區域,甚至上百平方公里的無線接入系統,C-RAN架構適用于協同技術,能夠減少干擾,降低功率,提升頻譜效率,實作動態智能化組網,有利于降低成本,便于維護和減少運營支出,目前的研究內容包括C-RAN的架構和功能,如BBU基帶池、RRU(射頻拉遠模塊)介面定義以及基于C-RAN的更緊密協作(如基站族、虛擬小區等)
?如下圖所示為不同接入架構形態的對比:
在這里插入圖片描述
?可以看出,C-RAN是對分布式基站的進一步演進,將BBU處理資源集中化、開放化和云計算化為資源池,通過高帶寬低時延的光纖或光傳輸網連接遠端無線射頻單元,每個BBU能連接10-100個RRU,
在這里插入圖片描述
基于C-RAN的組網架構,使其具有如下優勢:

無線性能方面

  • BBU集中化使得BBU之間的延遲大大降低,確保了小區的邊緣吞吐率
  • RRU到用戶的距離大大縮短,從而降低了發射功率;(這意味著用戶終端電池壽命的延長和無線接入側功耗的降低)
  • RRU到用戶的距離大大縮短,從而降低了發射功率;(這意味著用戶終端電池壽命的延長和無線接入側功耗的降低)
  • 所有基站共享一個基帶池,處理資源得到最優利用,

成本方面

  • 機房數量、站址配套、站址租賃等費用大幅度降低,節省了建設和運營成本;
  • 無線側管理趨于統一,削減了擴容與升級成本,

3、C-RAN網路演進

?C-RAN架構也在不斷演進,主要是成本和技術的原因;現網大量使用D-RAN,改成C-RAN需要成本,并且C-RAN許多技術也不夠成熟,無法一步到位,

3.1 RRU拉遠

?RRU拉遠是根據建網需求在某地建站時不再在站址建設BBU機房,而是通過附近其他站點(信源站點)機房拉出光纖到本站的方式組網,
?這是對D-RAN改造最少的方式,兼顧了成本和效率,技術上也較成熟,
在這里插入圖片描述

RRH:和RRU是一個東西,都是射頻單元,不過RRH一般用于室內,
D-RoF:數字光載無線通信;指RRU到BBU之間的傳輸,一般利用光纖進行回傳,
CSG:基站側網關,這個設備主要是用于承載網層面,最終將資訊傳回IP/MPLS網路,

3.2 BBU集中

?BBU集中是RRU拉遠的進一步演進,更加強調BBU的集中部署,中心機房將部署更多的BBU,形成BBU池,可以支持更多站點,
在這里插入圖片描述
?從RRU到BBU之間的傳輸叫做“前傳”,一般采用CPRI/eCPRI介面;這一部分通常使用光纖進行傳輸,有時間我們再聊聊“前傳、中傳、回傳以及對應介面等”內容,

3.3 BBU虛擬化

?BBU虛擬化意味著不需要專用的BBU基帶處理單元,使用通用服務器就可以虛擬出BBU來完成大部分的BBU日常功能處理,這種虛擬化的方式簡化了網路管理,并使得資源池和無線資源得到了有效協調,
在這里插入圖片描述

4、5G中RAN物理結構

?5G中對BBU進行了拆分,引入了分布單元DU和集中單元CU的概念,使得RAN組網方式能夠更加靈活,5G中RAN并不是只有C-RAN架構,D-RAN也在大量的使用,特別是早期部署的時候,

?DU和CU的布放決定著接入網架構;根據對DU和CU的功能劃分以及對4G網路的繼承,一般DU分布單元都是放在BBU盒中,CU可放在BBU盒中或通過虛擬化實作,

CU:集中單元,非實時的慢速處理模塊(比如切換、RRC連接管理),Non Realtime;這個模塊有可能進行集中云化,
DU:分布單元,實時的快速處理模塊(比如編解碼、快速調度),Realtime, 這部分功能很難云化,仍然放在接近站點的位置

?所以前面關于C-RAN的演進并不完全對應5G的RAN架構(有相同也有差異),這里將5G的接入網架構劃分為4類:

  1. CU非云化的D-RAN
    CU 和DU 都放在BBU盒子中,放在站點, 這就是我們最熟悉的3G/4G的基站形態,也就是RRU+BBU(含CU和DU);這種方式就是傳統的D-RAN,強調基帶和射頻模塊的分離布放,

  2. CU非云化的C-RAN
    CU 和DU 都放在BBU盒子中,BBU盒子找個機房,集中堆放,達到節約空間、機房設施,同時還能讓集中堆放的BBU資源共享,相互協同,這種方式就是傳統的C-RAN,強調BBU的集中部署,

  3. CU云化的D-RAN
    DU 都放在BBU盒子中,CU 部分通過云化方式實作(在資料中心通過虛擬化NFV技術實作),這就是CU的云化,而BU的BBU盒子繼續放置在站點的方式就是CU云化的D-RAN,

  4. CU云化的C-RAN
    CU通過虛擬化部署在資料中心,DU的BBU盒子集中放置的函式就是云化的C-RAN,

個人能力水平有限,如有不足之處,望海涵,


  1. 趣談“C-RAN”

  2. 基站/天線: D-RAN, C-RAN, Cloud-RAN

  3. 中國移動 C-RAN 演進

  4. 深度決議如何構建5G之基礎——C-RAN

  5. 基于CRAN的 5G 前傳方案研究

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