一、無線接入網RAN（Radio Access Network）

我們用手機打電話或者上網時，訊號首先抵達的就是

無線接入網

，因此這裡我們從無線接入網開始談起。

首先看一下簡化版的

行動通訊架構圖：

無線接入網，也就是通常所說的RAN（Radio Access Network）。簡單地講，就是把所有的手機終端，都接入到通訊網路中的網路。基站（BaseStation），就是屬於無線接入網（RAN）。

雖然我們從1G開始，歷經2G、3G，一路走到4G、5G，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。

下面跟大家科普一些相關基礎知識：

1、基站

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

2、早期一體化基站

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。

早期基站一體化

3、RRU與BBU拆分

後來把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

4、RRU拉遠-分散式基站D-RAN

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”），也就是分散式基站。

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。

5、集中化無線接入網C-RAN

通訊網路的發展演進有兩個主要驅動力，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。

在D-RAN的架構下，運營商仍然要承擔非常巨大的成本。因為擺放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。

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：

除了RRU拉遠之外，C-RAN把

BBU全部都集中在中心機房

（CO，Central Office）。這一大堆BBU，就變成一個BBU基帶池。

C-RAN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。

機房減少，租金就少，維護費用也變少，人工費用也跟著減少。這能幫助運營商節省大筆開支。

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。

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，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。

C-RAN把BBU集中在中心機房（CO，Central Office）。這一大堆BBU，就變成一個BBU基帶池，這樣所有的

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）。

6、網元功能虛擬化NFV

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。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。這樣又可以幫客戶節省經費，不過這項技術短期內主要還是應用於核心網的

網元

中。

7、5G接入網重構

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。AAU=RRU+天線。

8、5G網路切片

在上圖中，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）。

之所以要BBU功能拆分、

核心網

部分下沉，根本原因是為了滿足

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、能耗等），其實是不同的，有的甚至是矛盾的。

例如，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，消費者是沒感覺的。而遠端駕駛，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。這裡要提到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。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。

9、多種5G網路部署形態

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。

如果是車聯網這樣的

低時延要求場景，DU就要想辦法往前放（靠近AAU部署）

，MEC、邊緣雲，就要派上用場。

二、5G承載網

業界有一句話，就是承載先行。這也體現了承載網的重要性。因為承載網是基礎資源，必須先於無線網部署到位。前面我們提到過5G的主要優點，總結而言，就三個：

1Gbps的使用者體驗速率：eMBB；毫秒級的延遲：uRLLC；百萬級/k㎡的終端接入：mMTC。

5G想要滿足以上應用場景的要求，

承載網必須要進行升級改造。

在5G網路中，之所以要功能劃分、網元下沉，根本原因，就是為了滿足不同場景的需要。

前面在談接入網的時候，我們提到了前傳、回傳等概念說的就是承載網。因為

承載網的作用就是把網元的資料傳到另外一個網元上。

1、前傳

首先看前傳（AAU↔DU）。主要有三種方式：

第一種，光纖直連方式。每個AAU與DU全部採用光纖點到點直連組網，如下圖：

這屬於典型的“土豪”方式，實現起來很簡單，但最大的問題是光纖資源佔用很多。

隨著5G基站、

載頻

數量的急劇增加，對光纖的使用量也是激增。所以，光纖資源比較豐富的區域，可以採用此方案。

第二種，無源WDM方式。將彩光模組安裝到AAU和DU上，透過無源裝置完成WDM功能，利用一對或者一根光纖提供多個AAU到DU的連線。如下圖：

彩光模組

即光復用傳輸鏈路中的光電轉換器，也稱為WDM波分光模組。不同中心波長的光訊號在同一根光纖中傳輸是不會互相干擾的。

所以彩光模組實現將不同波長的光訊號合成一路傳輸，大大減少了鏈路成本。

採用

無源WDM

方式，雖然節約了光纖資源，但是也存在著運維困難，不易管理，故障定位較難等問題。

第三種，有源WDM/OTN方式。在AAU站點和DU機房中配置相應的WDM/OTN裝置，多個前傳訊號透過WDM技術共享光纖資源。如下圖：

這種方案相比無源WDM方案，組網更加靈活（支援點對點和組環網），同時光纖資源消耗並沒有增加。

2、中傳與回傳

由於中傳（DU↔CU）與回傳（CU以上）對於承載網在

頻寬、組網靈活性、網路切片等方面需求是基本一致的，

所以可以使用統一的承載方案。

主要有兩種方案：一種是分組增強型

OTN+IPRAN

；利用分組增強型OTN裝置組建中傳網路，回傳部分繼續使用現有IPRAN架構。

另外一種端到端分組增強型OTN，即中傳與回傳網路全部使用分組增強型OTN裝置進行組網。

最後對5G承載網做一下總結：

① 架構：核心層採用Mesh組網，L3逐步下沉到接入層，實現前傳回傳統一。

② 分片：支援網路FlexE分片

③ SDN：支援整網的SDN部署，提供整網的智慧動態管控。

④ 頻寬：接入環達到50GE以上，匯聚環達到200GE以上，核心層達到400GE。

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