5G (NR)基站邏輯上由中心單元(CU)和分布單元(DU)兩部分構(gòu)成;它們通過Fs鏈路連接,其中Fs-C和 Fs-U是由Fs鏈路提供的控制面接口和用戶面接口;

1. 中心單元(CU)和分布單元(DU)
中心單元(CU):這是一個邏輯節(jié)點,包括gNB功能,負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)傳輸、移動控制、無線接入網(wǎng)絡(luò)共享、定位、會話管理等。 Cu通過前傳接口(Fs)對這些分布單元(Dus)進(jìn)行操作。 中央單元(CU)也可被稱為 BBU/REC/RCC/C-RAN/V-RAN。
分布單元(DU):這是一個邏輯節(jié)點,它包含gNB的功能子集,其具體取決于功能拆分的選項。 它受中心單元控制。 分布單元(DU)也可稱為RRH/RRU/RE/RU.。
2. 中心單元(CU)與分布單元(DU)拆分選項
作為5G(NR)網(wǎng)絡(luò)的研究,3GPP提出了中心單元和分布單元之間的功能拆分。初期3GPP以LTE協(xié)議棧作為討論的基礎(chǔ),直到RAN2定義并凍結(jié)了5G(NR)協(xié)議棧后提出了8種選項;


選項1(RRC與PDCP 1A拆分)
選項2(PDCP與RLC拆分)
選項3(RLC高層與RLC低層拆分)
選項4(RLC與MAC拆分
選項5(MAC內(nèi)部拆分)
選項6(MAC與PHY拆分)
選項7(PHY內(nèi)部拆分)
選項8(PHY與RF拆分)
2.1 選項1(RRC與PDCP 1A拆分): 在這個拆分選項中,RRC位于中心單元(CU),而PDCP, RLC, MAC,、物理層和無線射頻保留在分布單元(DU)。整個用戶平面都在分布單元(DU)中。
2.2 選項2(PDCP與RLC拆分):這種選項在用戶面(U-plane)類似于X2設(shè)計,但是功能不同;控制面(C-plane)需加入一些新進(jìn)程。 這種選擇中有兩種選項:
· Option 2-1只是用戶面(U-plane)拆分 (3C ) : 在這個拆分選項中,RRC, PDCP位于中心單元。RLC, MAC,物理層和無線射頻 位于分布單元。
· Option 2-2: 這個拆分選項中,RRC, PDCP位于中心單元(CU)。 RLC, MAC,物理層和無線射頻放在分布單元(DU)中。 此外,可通過將CP棧的RRC和PDCP以及UP協(xié)議棧的PDCP拆分到不同的中心單元實體。
2.3 選項3(RLC高層與RLC低層拆分):該選項基于實時/ 非實時進(jìn)行功能拆分,兩種拆分方法如下:
· Option 3-1 基于ARQ的拆分:
· 低層RLC 可由分段功能組成;
· 高層RLC 可由ARQ 和其他RLC 功能組合;
該選項是將應(yīng)答模式中的RLC拆分為高層RLC和低層RLC子層;RLC的所有功能可由RLC高層在中心單元(CU)的執(zhí)行,而拆割后的低層RLC可在分布單元(DU)中執(zhí)行。在此,高層RLC分段的RLC PDU基于分段后低層RLC的狀態(tài)報告,具體信息位于MAC PDU資源信息中。
· Option 3-2基于RLC發(fā)送和接收的拆分:
· 下行傳輸中的低層RLC包括:TM和UM傳遞實體 ,AM傳遞模式和路由功能的AM消息。
· 高層RLC接收的TM RLC實體、接收UM RLC實體和AM除路由功能以外在上行鏈路中傳遞的消息內(nèi)容。
2.4 選項4(RLC與MAC拆分):
在這個拆分選項中,RRC, PDCP和RLC位于中心單元(CU)。 MAC物理層和 無線射頻都集中在分布單元(DU)。
2.5 選項5(MAC內(nèi)部拆分):具體按照以下方法進(jìn)行拆分:
通過將MAC層分為兩部分(High-MAC和Low-MAC) MAC層提供的服務(wù)和功能將位于中心單元(CU)、分布單元(DU)或者兩者。
2.6 選項6(MAC與PHY拆分):
MAC及上層集中在中心單元(CU);物理層和無線射頻集中在分布單元;中心單元和分布單元之間接口承載數(shù)據(jù),配置和信息調(diào)度信息(如MAC層映射,波束斌形,天線配置和資源分配等)及測量;
2.7 選項7(PHY內(nèi)部拆分):
這個選擇可通過多種方式實現(xiàn)包括不對稱的選擇,也就是允許上行(UL)和下行(DL)物理層通過不同的獨立方式進(jìn)行。這種選項需通過壓縮技術(shù)來降低DU和CU之間的傳輸帶寬需求。
根據(jù)以上拆分這三種方式具體情況如下:
選項7-1中上行快速傅立葉變化(FFT)和循環(huán)前綴(CP)移出,PRACH濾波功能位于分布單元(DU),物理層(PHY)其他功能位于中心單元(CU);下行快速傅里葉逆變換(IFFT)和循環(huán)前綴(CP)位于分布單元(DU),物理層(PHY)位于中心單元(CU);
選項7-2中上行快速傅立葉變化(FFT)和循環(huán)前綴(CP)移出,資源重新映射和預(yù)濾波功能位于分布單元(DU),物理層(PHY)其他功能位于中心單元(CU);下行快速傅里葉逆變換(IFFT)和循環(huán)前綴(CP),資源映射和預(yù)編碼功能位于分布單元(DU),物理層(PHY)其他功能位于中心單元(CU);
選項7-3中(僅下行):只有解碼位于中心單元(CU),物理層其他功能位于分布單元(DU)。
2.8 選項8(PHY與RF拆分):
該選項就是射頻和物理層拆分。這種拆分允許集中處理物理層的所有協(xié)議進(jìn)程,這就使無線網(wǎng)元緊密協(xié)調(diào)。使得CoMP,、MIMO,、負(fù)載平衡、移動性等功能得以實現(xiàn)。
3. 無線網(wǎng)元拆分帶來的好處
中心單元(CU)和分布單元(DU)之間靈活拆分的架構(gòu)可在無線移動的功能方面帶來以下好處:
· 靈活的硬件部署,允許根據(jù)成本效益進(jìn)行調(diào)整;
· 結(jié)構(gòu)拆分(中心和分布單元之間)能夠?qū)崿F(xiàn)性能協(xié)調(diào)、負(fù)載管理、實時性能優(yōu)化,并支持NFV/SDN;
· 配置功能拆分可根據(jù)應(yīng)用的不同進(jìn)行,例如傳輸上的可變延遲;
4. 如何選擇拆分選項(那里那種方式)?
如何在5G(NR)網(wǎng)絡(luò)中選擇拆分取決于與無線網(wǎng)絡(luò)部署和場景、約束和預(yù)期支持的服務(wù)等相關(guān)因素。這些因素相關(guān)的例子如下:
· 支持各種服務(wù)的QOS要求(例如低延遲、高吞吐量)
· 支持特定用戶密度和每個特定經(jīng)、緯度的負(fù)載需求(其可能影響無線運行均衡)
· 實現(xiàn)不同性能水平的可用性傳輸網(wǎng)絡(luò),從理想到非理想
· 實時或非實時的業(yè)務(wù)應(yīng)用
· 無線網(wǎng)絡(luò)層的功能需求,例如 CA、eICIC, CoMP等。
Reference: 3GPP TR 38.801 Radio Access Architecture and Interfaces Release 14
原文來自:
http://www.techplayon.com/5g-nr-gnb-logical-architecture-functional-split-options/