瞭解5G無線網絡架構跟5G規劃

5G無線網絡架構機規劃

5G通訊網絡架構

移動通訊網絡由三部分構成

接入網、承載網、核心網

接入網的發展歷程

1G基站 BS

2G基站 BTS

3G基站 NodeB

4G基站 eNB

5G基站 gNB

無線接入網架構演進

D-RAN：分佈式無線接入網

D-RAN優勢：

一、BBU和RRU分離，縮短了RRU和天線之間饋線的長度，減小信號損耗

二、網絡規劃更加靈活

三、RRU和天線距離近，放置和安裝更加方便靈活

C-RAN:雲無線接入網

Centralization（集中化）

Cloud（雲化）

Cooperation（協做）

Clean（清潔）

C-RAN優勢：

一、減小了基站機房建設

二、下降了租金成本

三、人力維護成本

四、集中化BBU池，易於管理維護

4G時代無線接入網架構

5G時代C-RAN架構

5G時代，接入網又發生了很大的變化。5G須要知足業務面向多樣化需求，支持超高速率、超低時延和超多鏈接，所以對基站和接入網架構都提出新的需求：

5G基站前傳帶寬高達數百G至Tbps，傳統BBU與RRU之間的CPRI光線接口壓力太大，需將部分功能分離，以減小前傳帶寬。

5G面向多業務，低時延應用需更加靠近用戶，超大規模物聯網應用需高效的處理能力，5G基站應具有靈活的擴展功能。

5G基站被重構爲三部分：CU、DU和AAU。AAU與DU之間的網絡稱爲前傳，CU和DU之間稱爲中傳，而CU到核心網之間稱爲回傳。

這樣的架構設計能夠更好的促進RAN虛擬化，還可減小前傳帶寬，同時知足低時延需求。

5G網絡，除了網速更快以外，還有時延低，支持海量鏈接，支持高速移動等特性。

不一樣場景下，對於網絡的特性要求（網速、時延、鏈接數、能耗），實際上是不一樣的，有的甚至是矛盾的。

例如，看高清演唱會直播，你在意的是畫質、音效。延時上，總體延後幾秒甚至十幾秒，基本無影響。而你遠程駕駛，在意的是時延，時延超過10ms，都會嚴重影響安全。

爲了知足5G不一樣場景的使用需求，就設計到5G的一個關鍵技術---切片。

切片，簡單來講，就是把一張物理上的網絡，按應用場景劃分爲N張邏輯網絡。不一樣的邏輯網絡，服務於不一樣 場景。

網絡切片，能夠優化網絡資源分配，實現最大成本效率，知足多元化要求。

需求多樣化，帶來網絡多樣化的變革：網絡的多樣化，帶來網絡切片的技術改變：由於有網絡切片的需求，因此網元之間的鏈接也要靈活變化。

這就帶來了5G網絡CU和DU這樣的新架構。

爲了達到5G提出的性能標準要求，同時結合實際的環境條件，CU、DU、AAU能夠採起分離或合設的多種部署方式。

回傳、中傳、前傳，指不一樣實體之間的鏈接。

網絡部署形態：

①與傳統4G宏站一直，CU與DU同一環境部署，構成BBU單元。

②DU部署在4GBBU機房，CU集中部署。

③DU集中部署，CU更高層次集中。

④CU與DU共站集中部署，相似4G的C-RAN方式。

5G時代C-RAN架構

5G承載網

前傳

光纖直連方式

①成本最高

②結構很簡單

③性能最佳

④光纖資源佔用最多

①介於了光纖資源

②運維困難，不易管理

③故障定位較難

將彩光模塊安裝在AAU和DU上，經過無源設備完成WDM（波分複用）功能，利用一對或者一根光纖提供多個AAU到DU的鏈接。

彩光魔窟奧：光復用傳輸鏈路中的光電轉換器，也成爲WDM波分光模塊。不一樣中心波長的光信號在同一根光纖中傳輸時不會互相干擾的，因此彩光模塊實現將不一樣波長的光信號合成一路傳輸，大大減小了鏈路成本。

採用五元WDM方式，雖然節約了光纖資源，可是也存在着運維困難，不易管理，故障定位較難等問題。

有源WDM/OTN方式

在AAU站點和DU機房間配置相應的WDM\OTN設備，多個前傳信號經過WDM技術共享光纖資源。

這種方案相比五元WDM方案，組網更加靈活（支持點對點和組環網），同時光纖資源消耗並無增長。

BIDI光模塊也叫WDM光模塊，他利用WDM技術實現了光信號在一根光纖上的雙向傳輸，即它只需使用一個端口來進行光信號的發射和接收，固然，發射和接收方向必須採用不一樣的中心波長。

BiDi光模塊優點：

與傳統的光模塊相比，BiDi光模塊能夠從減小光纜、下降光纖配線架端口的數量以及節省空間等方面來下降光纖佈線基礎設施的成本。

SPN切片分組網絡

SPN（Slicing Packet Network）是中國移動面向5G承載的自主創新的技術體系。SPN技術白皮書指出SPN將分爲切片分組層（SPL），切片通道層（SCL），切片傳送層（STL）三層，結合時間/時鐘同步功能模塊和管理/控制功能模塊，實現大帶寬、低時延、高效率的綜合業務承載，是打造下一代的以5G承載爲核心，兼顧家客、集客業務的統一高效綜合業務傳輸網絡的優選方案。

中傳和回傳

分組加強型OTN+IPRAN方案

2G時代核心網架構 ↑

2.5G過分版本架構↑

3G時代核心網架構 ↑

4G時代核心網架構 ↑

5G時代核心網架構 ↑

5G時代核心網架構（混合型結構圖） ↑

5G三多雲架構願景

接入雲、控制雲、轉發雲

接入雲：實現控制和承載的分離接入資源的協同管理知足將來的多部署場景

控制雲：網絡控制功能集中網元功能虛擬化

轉發雲：轉發功能靠近基站業務能力與轉發能力融合

5G規劃目標

覆蓋規劃

質量規劃

eMBB

mMTC

速率要求最低

按3GPP對loT業務的目標速率要求、業務速率能夠高至1Mbit/s

uRLLC

成本規劃

網絡建設投資及運營維護成本

網絡建設投資和運維成本之間取得最佳平衡

5G規劃流程

①需求分析

本階段須要明確5G網絡的建設目標是展開網絡規劃工做的前提條件，能夠從行政區域劃分、人口經濟情況、網絡覆蓋目標、質量目標、等幾個方面入手。同時注意手機現網4G站點、數據業務流量分佈（MR數據）及地理信息數據，這些數據都是5G無線網絡規劃的重要輸入信息、對5G網絡建設具備指導意義。

②網絡鬼模估算

經過覆蓋和容量估算來肯定網絡建設的基本規模。進行覆蓋估算時，首先應該瞭解當地的傳播模型，而後經過鏈路預算來肯定不一樣區域的小區覆蓋半徑，從而估算知足基本覆蓋需求的基站數量。再根據城鎮建築和人口分佈，估算額外須要知足深度覆蓋的基站數量，容量估算則是分析在必定站型配置的條件下，5G網絡可承載的系統容量，並計算出是否能夠知足用戶的容量需求。

③站址規劃

經過網絡規模估算，估算出規劃區域內須要建設的基站數及位置，受限於各類因素，理論位置並不必定能夠布站，於是實際站點同理論站點並不一致，這就須要對備選站點進行實地勘察，並根據所得數據調整基站規劃參數。內容包括基站選址、基站勘察、基站規劃參數設置等。同時應注意利用原有的基站站址建設5G。共站址主要依據無線環境、傳輸資源、電源、機房條件、工程可實施性等方面綜合肯定是否可建設。

④無線網絡仿真

完成初步的站址規劃後，須要進一步將站址規劃方案輸入5G規劃仿真軟件進行覆蓋及容量仿真分析。仿真分析流程包括規劃數據導入、覆蓋預測、鄰區規劃、PCI規劃、用戶和業務模型配置以及蒙特卡羅仿真，經過仿真分析輸出結果，可進一步評估目前的規劃方案是否可知足覆蓋及容量目標，若是部分區域不能知足要求，則須要對規劃方案進行調整修改，使規劃方案最終跟着你知足規劃目標。

⑤無線參數規劃

再利用規劃軟件進行詳細規劃評估和優化以後，就能夠輸出詳細的無線參數，主要包括天線高度、方向角、下傾角等小區基本參數、鄰區規劃參數、頻率規劃參數、PCI參數等，同時根據具體狀況進行規劃，這些參數最終將做爲規劃方案輸出參數提交給後續的工程設計及優化使用。