5G网络架构与无线网虚拟化

5G引入假造化技能实现无线网机动可控、开放可定制方针，也契合运营商收集转型偏向。通过说明5G无线网架构，研究假造化技能在无线网中的应用，并先容了运营商典范的无线网假造化方案，为组建面向营业、高度智能的5G收集提供小心。

1 概述

将来5G收集由于频段和营业的需求，将泛起出麋集、伟大的收集布局，基站数目和陈设密度将远超现有4G收集。跟着SDN/NFV(Software Defined Network/Network Function Virtualization, 软件界说收集/收集成果假造化)技能的不绝成长，移动收集焦点侧装备的假造化技能已经逐渐成熟，跟着软硬件技能和手段的不绝加强，各大厂商和运营商也开始研究无线侧假造化。为了提供一个可以或许面向应用、开放机动、低本钱和易维护的收集，无线接入侧收集假造化研究成为了业界研究的热门。

2 将来无线收集架构

2.1 5G无线网架构

3GPP的5G NR(New Radio, 新无线接入技能)架构如图1所示[1](焦点网架构和网元详见文献[3]), gNB基站为终端提供NG的用户面(UP, U-plane)和节制面(CP, C-plane)，eLTE eNB(进级后的LTE基站)基站为终端提供E-UTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access, 演进的环球陆地无线接入)的用户面和节制面，在尺度类型里会同时提供NR和E-UTRA的用户面和节制面。gNB(5G基站, 3GPP只定名未给出界说)之间、eLTE eNB之间、NR与eLTE eNB之间通过Xn接口互连。基站与焦点侧网关(NG-CP/UPGW)通过NG接话柄现多对对毗连。

图1 5G NR架构

5G建网初期，为了节减投资和快速组网，回收3GPP的option3/3A的也许性会较大，通过eLTE eNB接入LTE焦点网EPC，实现5G高速度营业，之后跟着收集演进，慢慢过渡到option7/7A和option5架构(纯5G架构)。

2.3 CU/DU切分

5G将无线基站切分(split)成两个逻辑成果实体：CU(Centralized Unit, 齐集单位)与DU(Distributed Unit, 漫衍单位)，架构如图2所示[2]。

gNB由一个gNB-CU 和一个可能多个gNB-DU构成，gNB-DU按照疏散成果的配置，实现gNB的成果，其成果实现由gNB-CU举办节制。gNB-CU与gNB-DU之间通过F1接口毗连。CU偏重于无线网成果中非及时性的部门(首要是无线高层协议，并承接部门焦点侧的成果)，便于实现云化和假造化;DU认真除CU成果之外的全部的无线侧成果，偏重于物理层成果和及时性需求，今朝尚不合用于成果的假造化，可回收专用硬件实现。

3GPP TR界说了8种[1]CU/DU切分方案(option1-option8)，逻辑位置别离在RRC、PDCP、RLC(分两层)、MAC(分两层)、PHY(分两层)之后，个中option2为高层切分方案，是尺度化重点，DU的部门物理层的成果可以上移至RRU完成。CU可与MEC(Mobile Edge Computing, 移动边沿计较)配合陈设与响应的DC机房，实现营业快速创新和快速上线，也节减了DU至RRU(Remote Radio Unit, 远端射频单位)的传输资源。

图2 NG-RAN 架构图

CU/DU疏散的甜头是：

(1)有用低落前传的带宽需求(DC当地流量卸载/分流);

(2)晋升协作手段、优化机能;

(3)机动的硬件陈设低落本钱，支持端到端的收集切片(slice);

(4)部门焦点侧成果下移;

(5)低落体系时延。

2.2 UP-CP疏散

5G需求对时延的要求很是高，必要将相干的网元下沉(对应于运营商收集重构中的边沿DC和边沿DC)，网元数目剧增，势必会造成收集的伟大度(由相同“树”型布局酿成MESH布局)，导致运营商投入庞大，信令的迂回也是很大题目。因此，5G收集将节制面与用户面的疏散以顺应SDN架构的需求，支持收集可编程、可定制，将节制逻辑齐集到节制面：

(1)低落分手式陈设带来的本钱，办理信令迂回和接口压力的题目;

(2)晋升收集架构的机动性，支撑收集切片;

(3)便于节制与转发疏散(LTE实现节制与转发疏散，可是不是完全的UP-CP疏散[14])，利便收集演进和进级;

(4)支持多厂商装备的互操纵[1]。团结了UP-CP疏散和CU/DU疏散的5G RAN收集架构如图3所示，CU/DU切分回收option2方案。

图3 5G RAN逻辑成果

从以上说明可以看出，5G无线网架构为运营商将来收集重构做好了筹备，CU/DU切分和UP/CP疏散，可觉得无线收集假造化及MEC提供较为完美的收集布局。

3 无线网假造化技能

无线网的假造化从两个方面说明，即收集资源假造化和收集成果假造化。收集资源假造化是对移动网无线侧的频谱资源、功率资源、空口(容量)资源举办假造化，收集资源假造化的功效作为收集成果假造化的基本;收集成果假造化是对无线接入网的数据单位和节制单位以及部门焦点侧的成果假造化。通过这两个方面的假造化，实现对无线网资源的有用调治和操作，从而晋升资源行使服从并很好地支撑5G收集切片。无线收集假造化与承载/焦点收集假造化对比，布局和特征越发伟大，不只要思量无线情形的不确定性、体系表里的滋扰、信令调治开销以及高速移动性等题目，还要思量前传、中传和回传收集的容量和时延限定题目。

3.1 无线资源假造化

（编辑：湖南网）

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