5g网络架构_5G学习笔记网络架构（二）

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学习背景

5G

一个月前小编整理了5G学习笔记-网络架构(一)，文章中详细介绍了5G的组网场景和演进策略，今天小编详细学习了有关于5G中CU和DU的故事，在这里分享给各位小伙伴。

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名词解释

5G

当然首先我们就要先介绍进行的主角CU和DU两兄弟了。从中国移动发布的《迈向5G-C-RAN：需求、架构与挑战》白皮书中对他们有明确的定义。

5G的BBU功能将被重构为CU和DU两个功能实体。CU与DU功能的切分以处理内容的实时性进行区分。

CU(Central Unit):主要包括非实时的无线高层协议栈功能，同时也支持部分核心网功能。

DU(Distributed Unit):主要处理物理层功能和实时性需求的层2功能。考虑节省RRU与DU之间的传输资源，部分物理层功能也可上移至RRU实现。

下面我们来看一下。

首先要跟各位小伙伴明确一点，到了5G时代，与2/3/4G所不同的是我们不能单纯的将一个功能实体看成一个硬件实体。可以理解为所谓的CU和DU仅仅是在硬件上运行的一个“软件”而已。这个“软件”可以安装在任何一个硬件上。换句话来说就是任何硬件都可以通过虚拟化技术生成一个软件功能实体。即NFV技术Network Functions Virtualization(网络功能虚拟化)，就是将传统的CT业务部署到云平台上(云平台是指将物理硬件虚拟化所形成的虚拟机平台，能够承载CT和IT应用)，从而实现软硬件解耦合。

有些文章把CU理解为2G的BSC和3G的RNC是不对，也有的文章称4G技术采用了扁平化的网络结构，没有了集中控制单元导致基站与基站间的协同能力降低，从而5G提出了CU+DU的架构，这也是不全面的。

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功能切分

5G

5G基站重构下的RAN切分方案是怎么样的呢？

首先看一张图，引用自3GPP协议TR 38.801V14.0.0(2017-03)中11.1.1-1

3GPP将RRC到空口RF的协议栈的不同位置，来切分CU和DU的功能实现，共定义了8种选项。同时也把RLC、MAC和PHY层分为了高层和底层逻辑。

CU/DU高层切分：在2017年3月的3GPP RAN3#95bis会议的信息，对5G网络的CU/DU高层逻辑分离架构形成了最终决议，即R15阶段CU/DU高层分割采用option 2，也就是将PDCP/RRC作为集中单元并将RLC/MAC/PHY作为分布单元。同时RAN3也同意在R15中对选项2进行增强，以解决(DU间切换导致的)丢包的快速集中重传问题。

DU/AAU低层切分：BBU/AAU之间的接口是否标准化存在争议，但目前厂家普遍将Low-PHY功能交由AAU来实现，采用eCPRI。

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部署方式

5G

部署方式主要可以分为D-RAN、CU云化+DU分布、CU云化+DU集中三种。

目前，5G网络建设的初期采用的主要的D-RAN的这种部署方式，未来5G将D-RAN和CU云化并存，协同组网。CU云化部署将成为未来的部署趋势。

CU云化的价值

1．资源池，高可扩展性

-集中的控制面可以避免单站话务超过设计值时单点扩容，享受统计复用收益。

2．多连接汇聚，性能优化

- 统一的多连接苗点，位置较高，减少传输反传；

- 集中的控制，减少切换；

- 同时适用于LTE/5G紧耦合，5G低频与高频紧耦合，蜂窝与WiFi。

3．TTM可能缩短

- 高层软件运行于虚拟化平台，可以与硬件解耦，独立演进，新特性开发周期可能缩短。

- 配合网络切片技术，差异化服务(大客户、行业用户等服务)更容易实现。

CU云化带来的挑战

1．信令时延增加

- 假定CU和DU之间的承载时延为1ms(约100公里，3~5个中间节点)，那么RRC信令往返时延将增加2ms。一个完整附着流程将增加6ms。

2．管理复杂度增加

- CU和DU之间对接参数配置、数据一致性、版本兼容性等问题都将引入管理复杂度；

- 云化的CU和非云化的CU共版本难度大。

3．可用性要求变高

- CU容量做大后，可用性要求很高，需要考虑CU Pool或者异地容灾方案。

4．承载网络改造

- Cloud RAN位置要求有L3承载节点，承载网L3节点的位置制约了Cloud RAN下沉程度。