CRAN与5G的网络部署方式.docx

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CRAN与5G的网络部署方式

C-RAN与5G的网络部署方式

众所周知，4G+网络已经实现C-RAN部署，遗憾的是没有大规模的推广，原因在于4G网络已经成熟，要想实现C-RAN就需要重新部署站点，成本更大，违背的C-RAN的初衷。

但是5G的来临，站点的规划、选择、建设都是重新开始，这就意味着C-RAN将在5G中崭露头角。

下面就谈谈C-RAN的概念、目标以及在5G中的部署方式。

1.什么是C-RAN？

百科定义：

C-RAN是基于集中化处理（CentralizedProcessing），协作式无线电（CollaborativeRadio）和实时云计算构架（Real-timeCloudInfrastructure）的绿色无线接入网构架（Cleansystem）。

其本质是通过实现减少基站机房数量，减少能耗，采用协作化、虚拟化技术，实现资源共享和动态调度，提高频谱效率，以达到低成本，高带宽和灵活度的运营。

总结一下：

通过C集中化、C协作化、C绿色节能、C云计算的无线接入组网来达到降本增效！

更浓缩的说就是：

4C组网，降本增效。

相较于C-RAN的集中化、协作化和绿色节能方面在中移动4G+现网的推进，无线云化的概念也逐渐被业界广泛的接纳，C-RAN在引入网络功能虚拟化NFV框架后，实现软、硬、虚三层解耦，带来了无线资源MANO（管理与编排）的优势。

另一方面，面向5G，基于集中/分布单元CU/DU的RAN网络两级架构也已经被业界所认可，这一网络架构与无线云化的结合，构成了5GC-RAN的两个基本要素。

因此通过NFV软/硬/虚解耦的编排调度、CU/DU的无线组网方式实现5GC-RAN。

当然5GC-RAN最终的目的也是一样的，较少站点机房数量，实现集中化处理和协调式调度，最终实现资源共享，降本增效。

2.5GC-RAN和4GC-RAN的区别是什么？

上面阐述了C-RAN的含义和目的，相信大家应该有了一个基本的了解。

那有人问道，既然C-RAN在4G中也有实现，那么C-RAN在4G和5G中到底有什么区别呢？

答案是：

网络部署的形式不一样。

4GRAN（BBU+RRU+天线）要实现C-RAN，则将基站的BBU部分集中在一个机房，形成集中化管控处理，将RRU+天线部署在各个接入环中，形成协调处理。

4GC-RAN架构部署

5GC-RAN（CU+DU+RRU+天线）要实现C-RAN，则将基站的CU群集中在一个机房，形成集中化管控处理，将DU+RRU+天线部署在各个接入环中，形成协调处理；或者将基站的CU集中在一个机房、DU群集中在一个机房，形成集中化管控处理，RRU+天线部署在各个接入环中，形成协调处理；或者将CU+DU集中在一个机房，形成集中化管控处理，RRU+天线部署在各个接入环中，形成协调处理。

5GC-RAN架构部署

3.5GC-RAN的部署方式

上面提到5GC-RAN的架构部署和4G相比具有多样性，原因在于5G有三大场景，每个场景的业务需求也是不一样的，那么接下来具体说说场景的部署方式。

根据不同的业务和部署场景，C-RAN的架构总体可以分为CU和DU两级，但是实际部署可以出现CU、DU和RRU分离的三级配置，也可以出现RRU直接连入中心结点。

5GC-RAN的三种部署方式

3.1.基于eMBB场景的C-RAN部署

基于多连接的部署（提升网络容量和覆盖）

为了有利于支持eMBB业务的覆盖和容量需求，双连接或者多连接是一种有效的网络部署和技术实现手段。

一个连接负责覆盖，一个连接负责容量提升，实现覆盖和数据的理想结合，比如:

站间载波聚合的应用。

由于CU和DU分离，两个连接的DU可以独立处理物理层信息，这样可以节省前传fronthaul接口的传输开销，同时一个CU可以处理两个连接的非实时信息。

支持多连接的5GC-RAN结构

如上图所示：

一个宏站覆盖一个宏小区，一个微站覆盖一个微小区，一个宏站可以连接一个或多个微站。

宏微小区可以同频或者异频。

对于宏基站，DU和RRU通常分离，但对于微站，DU和RRU可以分离也可以集成在一起。

基于基站协同管理、小区间干扰协调的部署（用于高密度业务）

当业务的容量需求变高，在密集部署情况下，多个DU可以聚合部署，形成基带池，优化基站资源池的利用率，并且可以利用多个小区的协作传输和协作处理以提高网络的覆盖和容量。

基于基带池的5GC-RAN结构

如上图所示：

所有RRU需要和DU池通过直接光纤或高速传输网络连接，时延要求一般在微秒量级。

DU池支持的小区数目可以达到数十至数百个。

基于时延差异性的部署优化

对于语音业务，带宽和时延要求不高，实时功能DU可以部署在站点侧，非实时功能可以部署在中心机房，而对于大带宽低时延业务如视频或者虚拟现实，一般需要高速传输网络或者光纤直接连接RRU和中心机房，并在中心机房部署缓存服务器，以降低时延并提升用户体验。

针对不同时延优化的5GC-RAN结构

如上图所示，高实时大带宽的业务如视频和虚拟现实业务中：

为了保证高效的时延控制，需要高速传输网络或光纤直连RRU,数据统一传输到中心机房进行处理，减少中间的流程，同时DU和CU则可以部署在同一位置，网络实体则合而为一。

低实时语音等一般业务：

带宽和实时性要求不高，实时功能DU可以部署在站点侧，多个DU通过fronthaul连接到一个CU，非实时功能CU可以部署在中心机房。

3.2.基于mMTC场景的C-RAN部署

对于面向垂直行业的机器通信或者大规模机器通信连接业务，需要考虑机器通信的特点：

数据量少且稀疏，数量多，覆盖距离可大可小，实时性要求不高，比如抄表类业务。

基于物联网的5GC-RAN结构

如上图所示：

可以让多个DU或者RRU连接到一个CU，由CU进行区域物联网的集中管控。

由于物联网业务实时性要求不高，可以将CU和核心网进行共平台部署，减少无线网和核心网的信令的交互，减少机房的数量。

包括一个CU可以控制数量巨大的多个DU和RRU，同时CU也可和核心网共享机房。

3.3.基于uRLLC场景的C-RAN部署

对于此场景，可靠性和实时性为主要技术需求，容量的需求并不高，因而面向这一业务，C-RAN系统需要考虑时延的敏感性和传输的可靠性，对于系统的效率没有严格的要求。

因此，针对这种业务，需要考虑的前传的理想传输以保证时延，同时可以采用多个小区信号的联合发送和接收以保证信号的可靠性。

典型的业务场景包括自动驾驶、无人机控制、工业4.0等，对网络有着苛刻的时延要求。

基于自动驾驶的5GC-RAN结构

如上图所示：

基于高实时通信的自动驾驶：

将RAN的实时处理DU和非实时处理功能单元CU部署在更加靠近用户的位置，并配置相应的服务器和业务网关（MEC），进而满足特定的时延和可靠性需求。

4.5GC-RAN特殊场景的部署方式

众所周知，5G是分三大场景的，每个场景的部署方式也各有不同，并且应用广泛，这就意味着C-RAN将真正的在5G中崭露头角。

一提到组网，理所当然的就会想到一些特殊场景。

没错，因为特殊的都搞定了，常规的当然也不在话下，所以下面主要说说5G中特殊场景的C-RAN组网应用。

4.1.高速移动场景

高速移动场景包括铁路、公路两大类型，这两种类型的特点在于快速移动。

1、C-RAN在铁路场景的目标与部署方式

铁路覆盖场景的组网主要关注高铁沿线的连续覆盖，重点在于如何向位于高速行驶列车上的用户提供持续的优质服务，以及在高速场景下如何保障关键列车通信的可靠性。

因此，高速铁路场景下的性能目标为：

那么，要达到上述的目标，C-RAN的部署方式应该具备以下配置：

方式1：

在铁路沿线部署宏小区，并直接向车内用户提供服务。

方式2：

在铁路沿线部署宏小区，宏小区与车顶的relay节点通信，而relay节点向车内用户提供服务。

4GHz频段下的部署示意图：

30GHz频段下的部署示意图

2、C-RAN在高速公路场景的目标与部署方式

高速公里路覆盖场景关注高速公路路网沿线的连续覆盖，重点在于如何保证高速移动状态下通信的可靠性，以及如何使车内乘客的用户体验保持稳定。

在高速公路覆盖场景下，针对不同流媒体业务对网络性能的需求也不同，所需要达到的目标也不同，系统性能目标如下：

那么，要达到上述的目标，C-RAN的部署方式应该具备以下配置：

3、C-RAN在高速移动场景的应用

与LTE系统中C-RAN在高速移动场景的应用方式类似，在5GNR中，网络侧将CU集中部署并将DU灵活部署在高速铁路或高速公路沿线。

根据CU/DU功能划分不同，C-RAN在5GNR中的部署方式可以分为CU+DU+RRU的三层结构，以及CU+DU的两层结构。

虽然C-RAN部署具有众多的优势，但5G网络中的业务多样性也对C-RAN架构提出了新的挑战。

从上述的高速铁路、公路场景需求中可以看出，除了eMBB类业务外，高速公路场景也提出了支持URLLC类（低时延高可靠）业务的需求，这就要求基于C-RAN的网络部署需要能够同时支持eMBB与URLLC类业务。

eMBB业务与URLLC业务并存

车辆与交通安全服务器间的信息交互属于URLLC类型，对业务时延和可靠性均有较高要求，而车辆中乘客使用的则普遍是普通的eMBB类型业务。

为了在同一个区域内（e.g.一个DU内）同时提供两种不同类型的业务，C-RAN的网络部署需要具备更高的灵活性。

4.2.超密集组网场景

目标：

用户集中的室内热点区域，数据流量需求将呈现出爆发式的增长，这就是超密集场景，针对该场景，给出了超密集网络下的性能要求，其性能目标为：

部署：

那么，要达到上述的目标，C-RAN的部署方式应该具备以下配置：

应用：

为了满足室内用户密集区域超大数据流量的需求，一个主要解决途径是针对此类区域部署大量微蜂窝小区（smallcell），以提升网络的网络容量和频谱效率以满足热点区域的需求。

在超密集网络中，C-RAN的主要运用方式为:

将CU集中部署，而将DU作为微蜂窝基站进行密集部署：

4.3.异频异构场景

在密集城区等人群聚集且业务负载较大的区域，对网络覆盖连续性及网络容量都有较高要求。

在LTE中，为了应对此类场景，提出了宏蜂窝小区与微蜂窝小区混合组网的异频异构组网方式，同样在5GC-RAN中，也应用这种组网方式。

在异构组网中，微蜂窝节点覆盖范围小，主要用于分流数据流量；而宏蜂窝小区覆盖范围较大，主要用于提供覆盖的连续性。

宏蜂窝与微蜂窝的协同部署可以在保证网络连续覆盖的基础上，实现系统容量、频谱效率的大幅度提升。

那么，要达到上述的作用，C-RAN的部署方式应该具备以下配置：

C-RAN在异构网中的应用：

以宏蜂窝和微蜂窝是否共享CU，可以分为两大应用场景

1、宏蜂窝小区与微蜂窝小区分别归属不同的CU

CU集中部署可以有效降低部署成本及能耗。

通过在微蜂窝网络中使用CU/DU分离的部署方式，CU对微蜂窝小区的集中控制可以提供更好的小区间的干扰协调及移动性性能，避免了UE移动所导致的微蜂窝基站CU频繁改变，从而减少移动性相关信令及对核心网的影响。

宏蜂窝小区与微蜂窝小区分别归属不同的CU

2、宏蜂窝小区与微蜂窝小区共享CU

CU集中部署可以有效降低部署成本及能耗。

同时，宏、微小区进行CU共享实现宏、微小区的集中控制，可以提供更好的小区间的干扰协调及移动性性能（具体干扰协调及移动性优化方式与CU/DU切分方案有关）。

此外，相对于方式1，由于宏、微小区共享CU可实现宏微小区间的灵活处理，方式2在某些CU/DU拆分方式下可以提供更加灵活的资源调度，以及更加平滑的移动性过程。