2g到5g的网络架构 2g到5g接入网演进

文章目录

• 1、基站演进

• 1.1、3G:BBU和RRU分离
• 1.2、5G基站重组

• 2、5G接入网协议栈与前传、中传、回传
• 3、AAU、DU、CU的部署方式

接入网（AN）即所谓的“最后一公里”，基站是接入网的重要组成。

（图） 2G、3G、4G接入网基本架构演进：

3G时，为节约网络建设成本，网络架构基本与2G一致，即同样采用3级网络架构；3G核心网同时包含CS域和PS域。

4G为降低端到端时延，采用了扁平化的网络架构，将原来的3级网络架构扁平化为2级：eNodeB-核心网。RNC的功能一部分分割在eNodeB中，一部分移至核心网中；4G核心网只包含PS域。

1、基站演进

1.1、3G:BBU和RRU分离

BBU（室内基带单元） Building Baseband Unit
RRU（射频拉远单元） Radio Remote Unit，拉远至接近天线

1. 减少馈线损耗：将基带信号的生成、调制/解调、编解码等功能集成于BBU，并通过统一的接口用光纤将调制后的基带信号传输到RRU，避免了传统馈线远距离传输的高损耗
2. 易于改造：基带部分因为要引入自适应调制和编码、MIMO多天线等技术来支持不断攀升的数据速率需求而经常被改造，分离后只需改造BBU即可
3. 集中式部署：一个BBU可以为多个RRU提供基带资源池，减少基站机房数量，减少配套设备（特别是空调）的能耗。

（图） D-RAN和C-RAN：

1.2、5G基站重组

4G时代基站由BBU+RRU组成，5G时代考虑RAN虚拟化、云化和集中化趋势以及为了减少前传容量和时延，重构为三部分：

• AAU：有源天线单元，Active Antenna Unit，RRU（有源射频）+无源天线+BBU的部分物理层功能
• DU，分布式单元，由BBU中部分物理层和实时服务的功能所分割而成，由于对时延要求极高，DU需与AAU就近部署（1ms以内）。一个DU可连接多个AAU。
• CU，中央单元，BBU中非实时的功能分割而出，CU可采用云化部署方式，支持核心网UPF下沉与边缘计算融合部署；一个CU可管理一个或多个DU。

带来的好处：

1. 减少前传带宽和时延：5G基站前传（AAU和DU之间）带宽高达数百G至Tbps，传统BBU与RRU间的CPRI光线接口压力太大，需将部分功能分离，以减少前传带宽。
2. 便于灵活部署以及RAN的虚拟化、云化和集中化：5G基站应具备灵活的扩展功能，如低时延应用需更加靠近用户；CU和DU之间存在多种功能分割方案以适配不同的通信场景和不同的通信需求。
3. AAU集成以满足Massive MIMO对天线数目的需求

2、5G接入网协议栈与前传、中传、回传

·RRC，无线资源控制层，负责连接配置、策略相关的信令或控制面，不负责在用户面上处理数据包。
·PDCP，分组数据汇聚协议层，负责对数据包压缩和解压缩IP报头，加密和完整性保护等。
	在NSA组网的双连接模式下，PDCP层还负责4G基站和5G基站之间的数据分流和聚合。
	同时，在5G专网部署中，为了数据不出园区以保护本地数据的安全，PDCP层还是实现公网数据流与
	专网数据流隔离转发，实现本地数据流卸载的关键节点。
·RLC，无线链路控制层，负责对数据包进行分段/重组、ARQ纠错、重复包检测等。
·MAC，媒体访问控制层，负责实时资源调度决策、复用/解复用、缓冲等功能。
	MAC层也负责载波聚合调度。由于需实时调度无线资源，MAC层对时延要求极高。
·PHY，物理层，负责编码、调制、FEC等。
	数据经过以上层层处理后传送到射频单元转换为模拟高频信号，再通过无线载波传送到手机。

相比于4G时代RRC、 PDCP、 RLC、MAC和 PHY各层功能集于BBU，5G的CU主要包括RRC、SDAP和PDCP协议层，主要负责非实时的RRC、PDCP协议栈功能。DU主要包括RLC、MAC和PHY层的节点，主要负责处理实时性需求的MAC层功能和部分物理层功能。

4G无线接入网的前传和回传也随之拆分为三部分：AAU和 DU之间是前传，DU和CU之间是中传，CU到核心网是回传。

3、AAU、DU、CU的部署方式