第4章-网络架构与组网

第四章网络架构与组网中国通信建设集团设计院有限公司2018年10月内部资料注意保密目录4-14.15G网络架构与选项4.2网络云化4.3超密集组网4.4网络切片4.5边缘计算4.6其他多网络融合候选网络（8系，14种）候选架构间的区别：①核心网选择：EPC或5GC；②数据面分流路径；③接入网控制面锚点的选择：E-UTRA或5GNR。SAOption1Option2Option5Option6架构图架构描述UE连接到4GE-UTRA，核心网沿用EPC。即为现有的LTE网络架构。UE连接到5GNR，核心网采用5GC。为5G系统演进的目标架构。UE连接到4GE-UTRA，核心网采用5GC。与选项7类似，但没有与NR的双连接。UE连接到5GNR，核心网沿用EPC。没有在3GPP中优选。NSAOption3系Option4系Option7系Option8系架构图架构描述UE同时连接到5GNR和4GE-UTRA，控制面锚定于E-UTRA，核心网沿用EPC。UE同时连接到5GNR和4GE-UTRA，控制面锚定于5GNR，核心网采用5GC。UE同时连接到5GNR和4GE-UTRA，控制面锚定于E-UTRA，核心网采用5GC。UE同时连接到5GNR和4GE-UTRA，控制面锚定于5GNR，核心网沿用EPC。没有在3GPP中优选。Option子项3个子项，Option3/3a/3x2个子项，Option4/4a3个子项，Option7/7a/7x2个子项，Option8/8a4.15G网络架构与选项4-24.15G网络架构与选项4-3SA（独立组网）Option1+2Option2+5架构图4G无线升级需要。仅需支持邻区配置等。需要。升级较大，支持eLTE4GEPC升级需要，支持与5GC的互操作不需要业务连续性切换时延大；初期切换频繁；VoLTE可能有影响切换时延比Option1+2好；初期切换频繁4G下的业务能力仅支持MBB业务支持各种5G业务；4G接入下性能有缺陷。网络速率5G速率5G速率无线异厂家互通能力无需求支持对终端要求要求低要求低对4G的传输新要求无低。需要支持Xn控制面互通4.15G网络架构与选项4-41-4NSA（非独立组网）Option3系Option4系Option7系架构图4G无线升级需要。需支持双连接。需要。升级较大，支持eLTE需要。升级很大，支持eLTE4GEPC升级需要。升级支持双连接不需要不需要业务连续性切换时延最小切换时延小切换时延最小4G下的业务能力仅支持MBB业务。支持各种5G业务；4G接入下性能有缺陷。支持各种5G业务。4G接入下性能有缺陷。网络速率4G+5G双连接增益4G+5G双连接增益4G+5G双连接增益无线异厂家互通能力困难困难困难对终端要求要求高，支持4G/5G双连接要求高，支持4G/5G双连接要求高，支持4G/5G双连接对4G的传输新要求3,3x，高。需需支持Xn互通。3a，低。需要支持Xn控制面互通4，高。需支持Xn互通。4a，低。需要支持Xn控制面互通7,7x，高。需需支持Xn互通。7a，低。需要支持Xn控制面互通优点无需部署5GC，标准化完成最早，能够将NR最快速引入现网同时引入5GC和NR，可以提供5G全业务支持同时引入5GC和NR，可以提供5G全业务支持缺点对5G业务的支持有限，无法支持uRLLC业务；LTE或EPC需要较大的升级。以NR提供宏覆盖为前提，在5G网络部署初期NR存在覆盖受限问题，因此短期内不会考虑；在NR可以实现宏覆盖的情况下，LTE作为SeNB的意义有限。LTE需升级为eLTE以支持5GC的相关功能4.15G网络架构与选项4-5欧美运营商演进的考虑DocomoAT&TTelecomItaliaOPTION3---OPTION7---OPTION4---OPTION2OPTION3---OPTION2LTE/EPC‐Option5andOption7/7a‐Option5andOption7/7aandOption2目录4-64.15G网络架构与选项4.2网络云化4.3超密集组网4.4网络切片4.5边缘计算4.6其他4.2网络云化4-7CU/DU分离CU/DU分离架构有助于5G网络根据业务需求进行网络结构的灵活演进。CU集中虚拟化可充分利用通用的硬件平台，方便网络扩缩容和在线迁移等。与网络切片技术结合，有利于支持灵活的资源协调和配置，例如：CU/DU分离适用于mMTC小数据包业务。CU/DU分离的优点基带非实时处理位于集中单元节点（CentralUnit，CU），而基带实时处理位于分布单元节点（DistributedUnit，DU）。CU的实时性要求较低，可采用虚拟化技术，采用通用处理平台。DU需要较高的实时性，与传统BBU类似，将采用专用硬件平台，支持高密度数学运算能力。4.2网络云化4-8CU/DU分离3GPP确定了CU-DU划分方案，即PDCP层及以上的无线协议功能由CU实现，PDCP以下的无线协议功能由DU实现。RRCPDCPRLCMACHigh-PHYLow-PHYRFCUDUAAUF1（中传）eCPRI（前传）CPRI（前传）EPC/5GC5G4GBBURRU4.2网络云化4-9满足多种应用场景CU/DU灵活的架构，匹配各种组网场景的需求D-RAN场景：CU+DU合设C-RAN场景：CU云化，DU集中仅CU云化场景：DU+AAU集中部署小基站场景：CU+DU+AAU集中部署广域及室内覆盖站址困难的微覆盖SmallCell覆盖5G建网初期采用CU/DU合设部署方案，可节省网元，减少规划与运维复杂度，降低部署成本，减时延（无需中传），缩短建设周期。5G建设中后期，根据uRLLC，mMTC业务需求情况，逐步向CU/DU/AAU三层分离架构演进。4.2网络云化4-10CU云化（CloudRAN）EPC/5GCRRCeNB-CUPDCPRRCgNB-CUPDCPMECVNF功能的网元UPFCloudRANS1/NGRLCgNB-DUMACPHY_HRFRRURLCeNB-DUMACPHYPHY-LRFAAURLCgNB-DUMACPHY_HPHY-LRFAAU软硬件解耦，可部署在通用硬件平台上遵从NFV架构，具备资源池化，可伸缩，云化的特征专用硬件平台后期LTEBBU可以通过软件升级升级为eNB-DUCPRIeCPRIF15G建设后期根据业务需求情况进行虚拟化平台建设，然后再进行CloudRAN的统一部署，实现CU的集中化和云化。目录4-114.15G网络架构与选项4.2网络云化4.3超密集组网4.4网络切片4.5边缘计算4.6其他4.3超密集组网4-125G系统对超密集组网的技术需求ITU在5G白皮书中同时定义了5G系统的峰值速率、用户体验速率、频谱效率、移动性、时延、连接密度、网络能量效率、流量密度八方面关键能力。其中5G系统需同时满足Tbps/km2的流量密度和百万/km2连接密度的要求，需要提升系统容量。为了提升系统容量，通过减少小区半径、密集部署传输节点，提高同样覆盖范围的小区数，达到提高信道带宽，满足5G系统流量密度及连接密度目标的关键手段。通过超密集组网技术，提高小区数香农公式4.3超密集组网4-13超密集组网的概念及关键技术UDN（UltraDenseNetwork，超密集组网）超密集组网是微小区增强技术（Smallcellenhancements）的进一步演进，包括TP（TransmissionPoint，低功率传输节点）的密集化和终端侧的密集化。TP的密度进一步提高，TP的站间距由4G系统的200-300米减小到10-20米，同时也拉进了TP与终端的距离，使得TP的发射功率大大降低。终端设备的数量和种类将极大的增加，带来更为复杂的干扰环境。2015年2月IMT2020（5G）推进组发布的《5G概念白皮书》中指出，干扰管理与抑制、接入与回传联合设计、小区虚拟化技术是超密集组网的关键技术。4.3超密集组网4-14带来的挑战及解决方案0.1-1Gbps体验速率数十Tbps/km2流量密度百万级连接密度低功耗、低成本关键能力指标站间协同能力不足回传网络容量压力信令过载、报头冗余干扰管理与抑制接入与回传联合设计小区虚拟化干扰问题：超密集组网带来严重的基站间干扰，需要干扰管理与抑制技术解决基站间实时信息交互，高速的干扰协调的问题。回传问题：由于站址原因很难全部采用理想回传，补充无线回传等非理想回传技术，需要接入与回传联合设计技术解决管理和优化不同的回传方式组网的问题。移动性问题：超密集组网带来的频繁切换问题，需要以用户为中心的小区虚拟化技术解决信令开销大、系统效率低的问题。4.3超密集组网4-15网络侧干扰管理--空域干扰协调CoMP协作多点传输（CoMP）下行链路协调传输和上行链路协调接收，即下行由多个传输点在相同的时频资源上协作为同一个用户发送数据，或者上行由多个传输点在相同的时频资源上协作接收同一个用户的数据。3种CoMP场景场景1场景2场景34.3超密集组网4-16网络侧干扰管理--空域干扰协调CoMP（3）CS/CB（CoordinatedScheduling/CoordinatedBeamforming，协作调度/协作波束赋形）单个UE的数据仅在一个发射节点上并且始终保持在该发射节点传输，协作小区在调度上或波束上进行干扰规避。（1）JT（JointTransmission，联合传输）从多个发射节点通过相同的时间/频率资源上传输单个UE的数据，传输节点到单个UE的数据传输可以是相干的或非相干的，可以改善接收信号质量和/或主动地消除对于其他UE的干扰。（2）DPS（DynamicPointSelection，动态节点选择）从单个发射节点在对应的时间时间/频率资源上传输单个UE的数据，单个UE的数据传输可以由一个发射结点从一个传输时间间隔动态切换至其他发射节点。动态切换4.3超密集组网4-17网络侧干扰管理--时域干扰协调时域干扰协调可分为包括：eICIC、FeICIC、动态小区开关三种类型。（1）eICIC（enhancedInter-cellInterferenceCoodination，增强的小区间干扰协调技术）eICIC通过配置ABS（AlmostBlankSubframe，几乎空白子帧）来避免对被干扰小区的PDCCH，PDSCH的干扰，提高被干扰小区用户的SINR。LTER10版本中，为避免传统小区检测方法引起的LPN覆盖范围较小，使用效率偏低的问题，引入了CRE（CellRangeExpansion，小区范围扩展），CRE的目的是尽量使微基站吸收更多的用户，起到更大的小站分流效果。系统需要设置合适的偏移门限Bias，并且结合ABS技术消除干扰，获得最大的CRE增益，使得整网的覆盖和流量性能更好。在小区选择时，通过增加偏移门限Bias，提高微基站用户接入比例，从而达到提高微基站的使用效率的目的。宏基站微基站CREABS子桢非ABS子桢宏基站微基站无线桢(10ms)4.3超密集组网4-18网络侧干扰管理--时域干扰协调（2）FeICIC（FurtherenhancedInter-cellInterferenceCoodination，进一步增强小区间干扰协调技术）LTER10版本中，增加了FeICIC技术，为解决eICIC技术中未能解决的CRS的干扰和弱小区信号检测问题，主要包括：1）CRS干扰消除；2）PSS/SSS的干扰处理；3）MIB/SIB1的干扰处理（3）动态小区开关异构网中，通过小区开关，将空负载或低负载的小区关闭，降低小区间的干扰；当小区有负载需求时，开启该小区，为用户提供服务。LTER12提出了采用发现信号（DiscoverSignal，DRS）的动态小区开关，小区在关闭时只发送DRS，不发送任何信号。根据实现方法，分为3种应用场景：（1）基于切换的动态小区开关（2）基于载波聚合的动态小区开关（3）基于双连接的动态小区开关4.3超密