今天要研究的對(duì)象，是5G接入網(wǎng)。

什么是接入網(wǎng)？是指由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口(SNI)和用戶-網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)之間的一系列傳送實(shí)體(如:線路設(shè)備和傳輸設(shè)施)組成,為供給電信業(yè)務(wù)而提供所需傳送承載能力的實(shí)施系統(tǒng),可經(jīng)由管理接口(Q3)配置和管理。我們可以通過(guò)下面的移動(dòng)通信架構(gòu)圖來(lái)直觀認(rèn)識(shí)了解：

接入網(wǎng)，在我們無(wú)線通信里，一般指無(wú)線接入網(wǎng)，也就是通常所說(shuō)的RAN（Radio Access Network）。

說(shuō)白了，把所有的手機(jī)終端，都連接到網(wǎng)絡(luò)里面的這個(gè)功能，就是無(wú)線接入網(wǎng)。

大家耳熟能詳?shù)?span style="font-weight:700;border:0px;margin:0px;padding:0px;">基站（BaseStation），就是屬于無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）。

                                                               無(wú)線基站

雖然我們從1G開(kāi)始，歷經(jīng)2G、3G，一路走到4G，號(hào)稱是技術(shù)飛速演進(jìn)，但整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的邏輯架構(gòu)，一直都是：手機(jī)→接入網(wǎng)→承載網(wǎng)→核心網(wǎng)→承載網(wǎng)→接入網(wǎng)→手機(jī)。

通信過(guò)程的本質(zhì)，就是編碼解碼、調(diào)制解調(diào)、加密解密。

要做的事情就這么多，各種設(shè)備各司其職，完成這些事情。

通信標(biāo)準(zhǔn)更新?lián)Q代，無(wú)非是設(shè)備改個(gè)名字，或者挪個(gè)位置，功能本質(zhì)并沒(méi)有變化。

基站系統(tǒng)，乃至整個(gè)無(wú)線接入網(wǎng)系統(tǒng)，亦是如此。

一個(gè)基站，通常包括BBU（主要負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)制）、RRU（主要負(fù)責(zé)射頻處理），饋線（連接RRU和天線），天線（主要負(fù)責(zé)線纜上導(dǎo)行波和空氣中空間波之間的轉(zhuǎn)換）。

                                              基站的組成部分

在最早期的時(shí)候，BBU，RRU和供電單元等設(shè)備，是打包塞在一個(gè)柜子或一個(gè)機(jī)房里的。

基站一體化

后來(lái)，慢慢開(kāi)始發(fā)生變化。

怎么變化呢？通信磚家們把它們拆分了。

首先，就是把RRU和BBU先給拆分了。

硬件上不再放在一起，RRU通常會(huì)掛在機(jī)房的墻上。

BBU有時(shí)候掛墻，不過(guò)大部分時(shí)候是在機(jī)柜里。

機(jī)柜里的BBU

再到后來(lái)，RRU不再放在室內(nèi)，而是被搬到了天線的身邊（所謂的“RRU拉遠(yuǎn)”）。

                      天線+RRU

這樣，我們的RAN就變成了D-RAN，也就是Distributed RAN（分布式無(wú)線接入網(wǎng)）。

這樣做有什么好處呢？

一方面，大大縮短了RRU和天線之間饋線的長(zhǎng)度，可以減少信號(hào)損耗，也可以降低饋線的成本。

另一方面，可以讓網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃更加靈活。畢竟RRU加天線比較小，想怎么放，就怎么放。

說(shuō)到這里，請(qǐng)大家注意：通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進(jìn)，無(wú)非就是兩個(gè)驅(qū)動(dòng)力，一是為了更高的性能，二是為了更低的成本。

有時(shí)候成本比性能更加重要，如果一項(xiàng)技術(shù)需要花很多錢，但是帶來(lái)的回報(bào)少于付出，它就很難獲得廣泛應(yīng)用。

RAN的演進(jìn)，一定程度上就是成本壓力帶來(lái)的結(jié)果。

在D-RAN的架構(gòu)下，運(yùn)營(yíng)商仍然要承擔(dān)非常巨大的成本。因?yàn)闉榱藬[放BBU和相關(guān)的配套設(shè)備（電源、空調(diào)等），運(yùn)營(yíng)商還是需要租賃和建設(shè)很多的室內(nèi)機(jī)房或方艙。

大量的機(jī)房=大量的成本

于是，運(yùn)營(yíng)商就想出了C-RAN這個(gè)解決方案。

C-RAN，意思是Centralized RAN，集中化無(wú)線接入網(wǎng)。這個(gè)C，不僅代表集中化，還代表了別的意思：

相比于D-RAN，C-RAN做得更絕。

除了RRU拉遠(yuǎn)之外，它把BBU全部都集中關(guān)押起來(lái)了。關(guān)在哪了？中心機(jī)房（CO，Central Office）。

這一大堆BBU，就變成一個(gè)BBU基帶池。

C-RAN這樣做，非常有效地解決了前文所說(shuō)的成本問(wèn)題。

你知道整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，基站的能耗占比大約多少嗎？

72%

你知道基站里面，空調(diào)的能耗占比大約多少嗎？

56%

也就是說(shuō)，運(yùn)營(yíng)商的錢，大部分都花在基站上，花在基礎(chǔ)設(shè)施上，花在電費(fèi)上。

采用C-RAN之后，通過(guò)集中化的方式，可以極大減少基站機(jī)房數(shù)量，減少配套設(shè)備（特別是空調(diào)）的能耗。

若干小機(jī)房，都進(jìn)了大機(jī)房

機(jī)房少了，租金就少了，維護(hù)費(fèi)用也少了，人工費(fèi)用也跟著減少了。這筆開(kāi)支節(jié)省，對(duì)飽受經(jīng)營(yíng)壓力之苦的運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)直是久旱逢甘霖。

另外，拉遠(yuǎn)之后的RRU搭配天線，可以安裝在離用戶更近距離的位置。距離近了，發(fā)射功率就低了。

低的發(fā)射功率意味著用戶終端電池壽命的延長(zhǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)功耗的降低。說(shuō)白了，你手機(jī)會(huì)更省電，待機(jī)時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)商那邊也更省電、省錢！

更重要一點(diǎn)，除了運(yùn)營(yíng)商可以省錢之外，采用C-RAN也會(huì)帶來(lái)很大的社會(huì)效益，減少大量的碳排放（CO2）。

此外，分散的BBU變成BBU基帶池之后，更強(qiáng)大了，可以統(tǒng)一管理和調(diào)度，資源調(diào)配更加靈活！

C-RAN下，基站實(shí)際上是“不見(jiàn)了”，所有的實(shí)體基站變成了虛擬基站。

所有的虛擬基站在BBU基帶池中共享用戶的數(shù)據(jù)收發(fā)、信道質(zhì)量等信息。強(qiáng)化的協(xié)作關(guān)系，使得聯(lián)合調(diào)度得以實(shí)現(xiàn)。小區(qū)之間的干擾，就變成了小區(qū)之間的協(xié)作（CoMP），大幅提高頻譜使用效率，也提升了用戶感知。

多點(diǎn)協(xié)作傳輸(CoMP，Coordinated Multiple Points Transmission/Reception)是指地理位置上分離的多個(gè)傳輸點(diǎn)，協(xié)同參與為一個(gè)終端的數(shù)據(jù)(PDSCH)傳輸或者聯(lián)合接收一個(gè)終端發(fā)送的數(shù)據(jù)(PUSCH)。

此外，BBU基帶池既然都在CO（中心機(jī)房），那么，就可以對(duì)它們進(jìn)行虛擬化了！

虛擬化，就是網(wǎng)元功能虛擬化（NFV）。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，以前BBU是專門的硬件設(shè)備，非常昂貴，現(xiàn)在，找個(gè)x86服務(wù)器，裝個(gè)虛擬機(jī)（VM，Virtual Machines），運(yùn)行具備BBU功能的軟件，然后就能當(dāng)BBU用啦！

這下子又省了好多錢！

正因?yàn)镃-RAN這種集中化的方式會(huì)帶來(lái)巨大的成本削減，所以，受到運(yùn)營(yíng)商的歡迎和追捧（當(dāng)然，設(shè)備商們不會(huì)太開(kāi)心）。

猜猜C-RAN是誰(shuí)提出來(lái)的？ 不是設(shè)備商，是中國(guó)移動(dòng)。。。最積極推動(dòng)C-RAN的，也是中國(guó)移動(dòng)。。。作為世界上最大的運(yùn)營(yíng)商，中國(guó)移動(dòng)把C-RAN奉為至寶。

到了5G時(shí)代，接入網(wǎng)又發(fā)生了很大的變化。

在5G網(wǎng)絡(luò)中，接入網(wǎng)不再是由BBU、RRU、天線這些東西組成了。而是被重構(gòu)為以下3個(gè)功能實(shí)體：

• CU（Centralized Unit，集中單元）
• DU（Distribute Unit，分布單元）
• AAU（Active Antenna Unit，有源天線單元）

CU：原BBU的非實(shí)時(shí)部分將分割出來(lái)，重新定義為CU，負(fù)責(zé)處理非實(shí)時(shí)協(xié)議和服務(wù)。

AAU：BBU的部分物理層處理功能與原RRU及無(wú)源天線合并為AAU。

DU：BBU的剩余功能重新定義為DU，負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議和實(shí)時(shí)服務(wù)。

簡(jiǎn)而言之，CU和DU，以處理內(nèi)容的實(shí)時(shí)性進(jìn)行區(qū)分。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，AAU=RRU+天線

再拋一張圖給大家，應(yīng)該能看得更明白一些：

注意，在圖中，EPC（就是4G核心網(wǎng)）被分為New Core（5GC，5G核心網(wǎng)）和MEC（移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊界計(jì)算平臺(tái)）兩部分。MEC移動(dòng)到和CU一起，就是所謂的“下沉”（離基站更近）。

核心網(wǎng)部分功能下沉

之所以要BBU功能拆分、核心網(wǎng)部分下沉，根本原因，就是為了滿足5G不同場(chǎng)景的需要。

5G是一個(gè)“萬(wàn)金油”網(wǎng)絡(luò)，除了網(wǎng)速快之外，還有很多的特點(diǎn)，例如時(shí)延低、支持海量連接，支持高速移動(dòng)中的手機(jī)，等等。

不同場(chǎng)景下，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的特性要求（網(wǎng)速、時(shí)延、連接數(shù)、能耗...），其實(shí)是不同的，有的甚至是矛盾的。

例如，你看高清演唱會(huì)直播，在乎的是畫質(zhì)，時(shí)效上，整體延后幾秒甚至十幾秒，你是沒(méi)感覺(jué)的。而你遠(yuǎn)程駕駛，在乎的是時(shí)延，時(shí)延超過(guò)10ms，都會(huì)嚴(yán)重影響安全。

所以，把網(wǎng)絡(luò)拆開(kāi)、細(xì)化，就是為了更靈活地應(yīng)對(duì)場(chǎng)景需求。

說(shuō)到這里，就要提到5G的一個(gè)關(guān)鍵概念——「切片」。

切片，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是把一張物理上的網(wǎng)絡(luò)，按應(yīng)用場(chǎng)景劃分為N張邏輯網(wǎng)絡(luò)。不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)于不同場(chǎng)景。

不同的切片，用于不同的場(chǎng)景

網(wǎng)絡(luò)切片，可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源分配，實(shí)現(xiàn)最大成本效率，滿足多元化要求。

可以這么理解，因?yàn)樾枨蠖鄻踊?，所以要網(wǎng)絡(luò)多樣化；因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)多樣化，所以要切片；因?yàn)橐衅跃W(wǎng)元要能靈活移動(dòng)；因?yàn)榫W(wǎng)元靈活移動(dòng)，所以網(wǎng)元之間的連接也要靈活變化。

所以，才有了DU和CU這樣的新架構(gòu)。

依據(jù)5G提出的標(biāo)準(zhǔn)，CU、DU、AAU可以采取分離或合設(shè)的方式，所以，會(huì)出現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)部署形態(tài)：

回傳、中傳、前傳，是不同實(shí)體之間的連接

上圖所列網(wǎng)絡(luò)部署形態(tài)，依次為：

① 與傳統(tǒng)4G宏站一致，CU與DU共硬件部署，構(gòu)成BBU單元。

② DU部署在4G BBU機(jī)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(shí)綜合考慮多種因素，包括業(yè)務(wù)的傳輸需求（如帶寬，時(shí)延等因素）、建設(shè)成本投入、維護(hù)難度等。

舉個(gè)例子，如果前傳網(wǎng)絡(luò)為理想傳輸（有錢，光纖直接到天線那邊），那么，CU與DU可以部署在同一個(gè)集中點(diǎn)。如果前傳網(wǎng)絡(luò)為非理想傳輸（沒(méi)錢，沒(méi)那么多光纖），DU可以采用分布式部署的方式。

再例如，如果是車聯(lián)網(wǎng)這樣的低時(shí)延要求場(chǎng)景，你的DU，就要想辦法往前放（靠近AAU部署），你的MEC、邊緣云，就要派上用場(chǎng)。