优咖对你说 | 5G NR 网络架构简介（下）

背景

5G NR（New RAN）为3GPP演进的接入网，相比LTE网络，在无线传输技术、空中接口协议、系统架构方面都发生了巨大的变化，将提供一个更高速率、更低时延、更多连接、更加灵活的移动通信网络，支持增强移动宽带eMBB、大规模物联网mMTC、低时延高可靠连接URLLC三大场景。

阅读本文之前如果您没有看过5G NR网络架构简介（上），使劲戳以下链接，进行预热：

优咖对你说 | 5G NR 网络架构简介（上）

3

NR RAN

逻辑架构定义

3.1

C-功能切分总体思路

根据C-RAN的架构，可以把RAN分为CU和DU、RU，同时考虑控制转发C/U分离，进一步把CU内的功能进行切分。

3.2

CU-DU功能切分

NGFI是CU-DU之间的传输网络，如下图所示：

在3gpp 38.801原始协议中，有关于几种NGFI（CU-DU）接口切分的描述：

从切分方式option 1到option 8，集中虚拟化程度越来越高，NGFI接口需要的带宽越来越大，而时延要求越来越高。

3.3

DU RU功能切分

5G下的带宽和天线数都在大规模增加，对CPRI传输造成了极大的压力，如下表所示，以软银市场的200MHz带宽和64天线为例，CPRI传输带宽要求达到了640Gbps等级。

NGFI中的option 7的思路其实就是把一部分PHY处理放到DU侧，其他部分放到CU侧。在实际设计时，考虑到至少几年内通用硬件的性能还无法达到专用硬件的水平，同时NFGI前传的时延也无法满足要求，大部分厂商还是把实时MAC部分功能放在DU。所以实际形成了CN—CU—DU—RU的组网形式。

从市场需求角度，目前100G光口还没有普及，运营商光纤资源也有限，无法提供这么大带宽的传输。

在业界，目前一些设备商在联合定义eCPRI标准，主要立足点也是重新定义BBU-RRU功能分布，把一部分PHY功能放到RRU，从而实现减少CPRI流量带宽，同时用以太网包交换技术取代CPRI的同步数据流。

同时，CPRI TWG也在定义一个新的802.1cm协议，旨在解决CPRI数据如何通过传输桥或传输网的问题。

从业界趋势看，CPRI通过PHY功能切分来降低流量，并支持包交换会是一个趋势。这一方面可以减少对传输网络的要求，另一方面也有利于后续将BBU池化，在传输时延满足情况下灵活支持D-MIMO、用户中心网络等技术。

在PHY切分上，考虑将FFT、IFFT、BF、预滤波功能移到AAU，这样在CPRI上只需要传输每条流的数据，scale值，以及W信息，整体预计带宽能降低为原先的1/4。

3.4

NF 级切分方式

NF作为一个相对独立的功能实体，具有明确定义的外部接口和功能行为。NFC则是NF的内部组件，一组NFC合作构成了一个NF。

在现有的4G ITRAN虚拟化设计中，4G RAN作为一个子网，4G BS整体被抽象为一个NF（网络功能），内部各服务则成为NFC（网络功能组件）。

在5G中，从灵活部署需求和NF的定义出发，考虑将RAN划分为多个NF，NF之间功能独立，接口标准化。

1. 基于NF编排部署位置，和灵活部署需求一致。

2. 运营商一直在推动CU DU之间接口标准化，3gpp也可能会将option 2场景的CU DU接口标准化，而NF的特点就是功能独立，接口标准化。

3. 3GPP核心网架构中，也是类似将MME拆分为了多个VNF。

4. NF标准化独立管理，有利于架构的解耦，也有利于开发团队的解耦和分工合作。

3.5

RAN NF切分方案

目前的一种考虑，是将RAN功能划分为四大NF，包括CPF（Control-Plane Processing Function）、DPF（Data Processing Function）和BPF（Baseband Processing Function）、RPF（Radio Processing Function）。

CPF提供基站控制功能，运行在虚拟化ITRAN平台上，主要产品功能包括：

1. RRC：RRC控制面部分，提供承载管理、连接控制、会话管理、移动性管理等功能。

2. SRB-PDCP：实现空口信令的加解密完保处理。这个模块从PDCP中脱离出来，主要是为了实现C/U分离，当CPF和DPF部署在不同节点时减少跳数，降低信令处理时延。

3. RRM-H：包括UE级非实时无线资源管理部分，比如UE DPF实例分配，非实时MAC和物理资源管理，测量和移动性算法，CA和多连接SCell管理等； 也包括小区级非实时无线资源管理部分，比如接纳控制、CPU过载控制、拥塞控制、负载均衡等；

4. SON：包括小区内自优化功能5g网络架构，比如MAC参数自优化（比如调度用户数）；也包括区域协同优化功能，比如半静态TDD，节能，覆盖和干扰管理等。

5. TOOL：实现维测工具的统一管理，比如信令跟踪、实时数据观察等功能。和DPF、BPF上的维测代理协作，完成完整的基站信息收集功能。

6. OAM：系统管理模块。

DPF提供基站用户面锚定功能，运行在虚拟化ITRAN平台上，主要产品功能包括：

1. GTPU：用户面GTPU报头处理；

2. PDAP：5G协议新增的QoS profile和DRB之间的流映射处理功能；

3. DRBPDCP：用户面加解密和头压缩协议处理；

4. Multi-Conn：多连接功能；

5. TOOL：维测工具代理功能，收集DPF上的信息上报。

6. OAM：系统管理模块。

BPF提供基站无线基带功能，运行在专用硬件平台上，主要产品功能包括：

1. RLC：用户面RLC层部分功能。

2. MAC：实现UE MAC层复用和TB处理。

3. SCHD：调度器时序控制、框架。UE级的自适应处理，包括AMC、功控、HARQ，TM模式自适应、波束管理等

4. RRM-L：实时部分无线资源管理，包括RB分配，QoS等。

5. PHY-H：包括除FFT/IFFT、BF处理、预滤波外的PHY功能。包括bit级处理和符号级处理。

6. TOOL：维测工具代理功能，收集BPF上的信息上报。

7. OAM：系统管理模块。

RPF提供基站部分天线级基带处理和射频功能，运行在专用硬件平台上，主要产品功能包括：

1. PHY-L：包括FFT/IFFT、BF处理、预滤波等功能。

2. RFS：包括射频管理，自动定标等功能。

3. TOOL：维测工具代理功能，收集RPF上的信息上报

4. OAM：系统管理模块。

生活|属于ZTER的罗马假日

作 者：网优大兵

（编辑：92站长网）

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