作者：

小棗君

資料來源：鮮棗課堂/xzclasscom

物聯網智庫

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導 讀

物聯網是什麼？這篇文章從物聯網的前世說到它的今生，從起源開始，說到它的基礎架構和應用，再延伸出雲計算、大資料、智慧製造等多個概念。關於什麼是物聯網，沒有比這更全的了。

今天要研究的物件，是

5G接入網

。

什麼是

接入網

？如果是長期關注的同學，對這個概念一定不會陌生。

搬出這張用過無數次的行動通訊架構圖：

接入網，在我們無線通訊裡，一般指

無線接入網

，也就是通常所說的

RAN（Radio Access Network）

。

說白了，把所有的手機終端，都連線到網路裡面的這個功能，就是無線接入網。

大家耳熟能詳的

基站（BaseStation）

，就是屬於

無線接入網（RAN）

。

無線基站

雖然我們從1G開始，歷經2G、3G，一路走到4G，號稱是技術飛速演進，但整個通訊網路的邏輯架構，一直都是：手機→接入網→承載網→核心網→承載網→接入網→手機。

通訊過程的本質，就是編碼解碼、調製解調、加密解密。

要做的事情就這麼多，各種裝置各司其職，完成這些事情。

通訊標準更新換代，無非是裝置改個名字，或者挪個位置，功能本質並沒有變化。

基站系統，乃至整個無線接入網系統，亦是如此。

一個基站，通常包括BBU（主要負責訊號調製）、RRU（主要負責射頻處理），

饋線

（連線RRU和天線），天線（主要負責線纜上導行波和空氣中空間波之間的轉換）。

基站的組成部分

在最早期的時候，BBU，RRU和供電單元等裝置，是打包塞在一個櫃子或一個機房裡的。

基站一體化

後來，慢慢開始發生變化。

怎麼變化呢？通訊磚家們把它們拆分了。

首先，就是把RRU和BBU先給拆分了。

硬體上不再放在一起，RRU通常會掛在機房的牆上。

BBU有時候掛牆，不過大部分時候是在機櫃裡。

機櫃裡的BBU

再到後來，RRU不再放在室內，而是被搬到了天線的身邊（所謂的“

RRU拉遠

”）。

天線+RRU

這樣，我們的RAN就變成了

D-RAN

，也就是

Distributed RAN

（分散式無線接入網）。

這樣做有什麼好處呢？

一方面，大大縮短了RRU和天線之間饋線的長度，可以減少訊號損耗，也可以降低饋線的成本。

另一方面，可以讓網路規劃更加靈活。畢竟RRU加天線比較小，想怎麼放，就怎麼放。

說到這裡，請大家注意：

通訊網路的發展演進，無非就是兩個驅動力，一是為了更高的效能，二是為了更低的成本

。

有時候成本比效能更加重要，如果一項技術需要花很多錢，但是帶來的回報少於付出，它就很難獲得廣泛應用。

RAN的演進，一定程度上就是

成本壓力

帶來的結果。

在

D-RAN

的架構下，運營商仍然要承擔非常巨大的成本。因為為了擺放BBU和相關的配套裝置（電源、空調等），運營商還是需要租賃和建設很多的室內機房或方艙。

大量的機房=大量的成本

於是，運營商就想出了

C-RAN

這個解決方案。

C-RAN，意思是Centralized RAN

，集中化無線接入網。這個C，不僅代表集中化，還代表了別的意思：

相比於D-RAN，C-RAN做得更絕。

除了RRU拉遠之外，它把BBU全部都集中關押起來了。關在哪了？中心機房（CO，Central Office）。

這一大堆BBU，就變成一個BBU基帶池。

C-RAN這樣做，非常有效地解決了前文所說的成本問題。

你知道整個行動通訊網路中，基站的能耗佔比大約多少嗎？

72%

你知道基站裡面，空調的能耗佔比大約多少嗎？

56%

傳統方式機房的功耗分析

也就是說，運營商的錢，大部分都花在基站上，花在基礎設施上，花在電費上。

採用C-RAN之後，透過集中化的方式，

可以極大減少基站機房數量

，減少配套裝置（特別是空調）的能耗。

若干小機房，都進了大機房

機房少了，租金就少了，維護費用也少了，人工費用也跟著減少了。這筆開支節省，對飽受經營壓力之苦的運營商來說，簡直是久旱逢甘霖。

另外，拉遠之後的RRU搭配天線，可以安裝在離使用者更近距離的位置。距離近了，發射功率就低了。

低的發射功率意味著

使用者終端電池壽命的延長和無線接入網路功耗的降低

。說白了，你手機會更省電，待機時間會更長，運營商那邊也更省電、省錢！

更重要一點，除了運營商可以省錢之外，採用C-RAN也會帶來很大的社會效益，減少大量的碳排放（CO2）。

此外，

分散的BBU變成BBU基帶池

之後，更強大了，可以統一管理和排程，資源調配更加靈活！

C-RAN下，基站實際上是“不見了”，所有的實體基站變成了虛擬基站。

所有的虛擬基站在BBU基帶池中共享使用者的資料收發、通道質量等資訊。強化的協作關係，使得聯合排程得以實現。小區之間的干擾，就變成了小區之間的協作（CoMP），大幅提高頻譜使用效率，也提升了使用者感知。

多點協作傳輸（CoMP，Coordinated Multiple Points Transmission/Reception）是指地理位置上分離的多個傳輸點，協同參與為一個終端的資料（PDSCH）傳輸或者聯合接收一個終端傳送的資料（PUSCH）。

此外，BBU基帶池既然都在CO（中心機房），那麼，就可以對它們進行

虛擬化

了！

虛擬化，就是網元功能虛擬化（NFV）

。簡單來說，以前BBU是專門的硬體裝置，非常昂貴，現在，找個x86伺服器，裝個

虛擬機器

（VM，Virtual Machines），執行具備BBU功能的軟體，然後就能當BBU用啦！

這下子又省了好多錢！

正因為C-RAN這種集中化的方式會帶來巨大的成本削減，所以，受到運營商的歡迎和追捧（當然，裝置商們不會太開心）。

猜猜C-RAN是誰提出來的？ 不是裝置商，是

中國移動

。。。最積極推動C-RAN的，也是中國移動。。。作為世界上最大的運營商，中國移動把C-RAN奉為至寶。

到了5G時代，接入網又發生了很大的變化。

在5G網路中，接入網不再是由

BBU、RRU

、天線這些東西組成了。而是被重構為以下3個功能實體：

CU

（Centralized Unit，集中單元）

DU

（Distribute Unit，分佈單元）

AAU

（Active Antenna Unit，有源天線單元）

CU：原BBU的非實時部分將分割出來，重新定義為CU，負責處理非實時協議和服務。

AAU：BBU的部分物理層處理功能與原RRU及

無源天線

合併為AAU。

DU：BBU的剩餘功能重新定義為DU，負責處理物理層協議和實時服務。

簡而言之，CU和DU，以處理內容的實時性進行區分。

簡單來說，

AAU=RRU

+天線

再拋一張圖給大家，應該能看得更明白一些：

注意，在圖中，EPC（就是4G核心網）被分為New Core（5GC，5G核心網）和MEC（行動網路邊界計算平臺）兩部分。MEC移動到和CU一起，就是所謂的“下沉”（離基站更近）。

核心網部分功能下沉

之所以要BBU功能拆分、核心網部分下沉

，根本原因，就是為了滿足5G不同場景的需要。

5G是一個“萬金油”網路，除了網速快之外，還有很多的特點，例如時延低、支援海量連線，支援高速移動中的手機，等等。

不同場景下，對於網路的特性要求（網速、時延、

連線數

、能耗。。。），其實是不同的，有的甚至是矛盾的。

例如，你看高畫質演唱會直播，在乎的是畫質，時效上，整體延後幾秒甚至十幾秒，你是沒感覺的。而你遠端駕駛，在乎的是時延，時延超過10ms，都會嚴重影響安全。

所以，把網路拆開、細化，就是為了更靈活地應對場景需求。

說到這裡，就要提到5G的一個關鍵概念——

「切片」

。

切片，簡單來說，就是把一張物理上的網路，按應用場景劃分為N張

邏輯網路

。不同的邏輯網路，服務於不同場景。

不同的切片，用於不同的場景

網路切片

，可以最佳化網路資源分配，實現最大成本效率，滿足多元化要求。

可以這麼理解，因為需求多樣化，所以要網路多樣化；因為網路多樣化，所以要切片；因為要切片，所以網元要能靈活移動；因為

網元

靈活移動，所以網元之間的連線也要靈活變化。

所以，才有了DU和CU這樣的新架構。

依據5G提出的標準，CU、DU、AAU可以採取分離或合設的方式，所以，會出現多種網路部署形態：

回傳、中傳、前傳，是不同實體之間的連線

上圖所列網路部署形態，依次為：

① 與傳統4G宏站一致，CU與DU共硬體部署，構成BBU單元。

② DU部署在4G BBU機房，CU集中部署。

③ DU集中部署，CU更高層次集中。

④ CU與DU共站集中部署，類似4G的C-RAN方式。

這些部署方式的選擇，需要同時綜合考慮多種因素，包括業務的傳輸需求（如頻寬，時延等因素）、建設成本投入、維護難度等。

舉個例子，如果

前傳網路

為理想傳輸（有錢，光纖直接到天線那邊），那麼，CU與DU可以部署在同一個集中點。如果前傳網路為非理想傳輸（沒錢，沒那麼多光纖），DU可以採用分散式部署的方式。

再例如，如果是車聯網這樣的低時延要求場景，你的DU，就要想辦法往前放（靠近AAU部署），你的MEC、邊緣雲，就要派上用場。

好啦，關於接入網的介紹，今天就先到這裡！

實際上，關於5G接入網的內容，包括DU/CU的分層，切片的具體方式，都比文中介紹的要複雜得多。後續，將逐一進行更為深入的介紹。敬請期待喲！