替代光纖回傳!3GPP提出5G基站自回傳項目

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意義重大!有人說,這是5G的一次里程碑事件。

5G時代的Small Cells或拉遠RRU將密集分布于城市,要將這些設(shè)備連接到中心機房,若按照傳統(tǒng)的做法,必然會敷設(shè)大量光纖,如毛細血管般密密麻麻。這真是件頭痛又花錢的事。怎么辦?

理想很豐滿

Facebook的Terragraph網(wǎng)絡(luò),將設(shè)備掛在城市路燈上,組成毫米波網(wǎng)狀回傳網(wǎng)絡(luò),以替代昂貴的光纖敷設(shè)。

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at&t的AirGig項目,在電線桿上掛毫米波設(shè)備,信號沿著電力線傳送,組成強大的無線回傳網(wǎng)絡(luò),只要電力線能到達就能實現(xiàn)無線覆蓋。無需敷設(shè)光纜,完美而廉價的計劃。

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貝爾實驗室的F-Cell,利用Massive MIMO波束組成自組織的無線回傳構(gòu)架,以替代光纖,實現(xiàn)Small Cells靈活部署。

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顯然,在面對數(shù)據(jù)流量暴增、網(wǎng)絡(luò)致密化的5G時代,網(wǎng)絡(luò)前傳和回傳面臨嚴峻的挑戰(zhàn),業(yè)界正在積極探索未來更低成本、更具靈活性的網(wǎng)絡(luò)回傳方式。

盡管理想很豐滿,但當這個項目由3GPP提議后,我想現(xiàn)實不會再骨感。

5G:集成無線接入和回傳鏈路

2017年3月6日至9日,3GPP RAN75#全會于克羅地亞的杜布羅夫尼克召開,這次會議不但通過了5G NR標準加速的提案,而且還提出了一個研究項目:5G NR集成無線接入和回傳(Integrated Access and Backhaul for NR)。

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全文如下:

要實現(xiàn)未來5G NR小區(qū)之靈活、密集部署,網(wǎng)絡(luò)需支持無線回傳和中繼鏈路,以擺脫對有線傳輸網(wǎng)絡(luò)的過度依賴。

5G NR(尤其是毫米波)比LTE帶寬更大,加之Massive MIMO、多波束系統(tǒng)的部署,集成無線接入和回傳方案應(yīng)運而生。這一方案我們也可稱之為“自回傳(Self-backhauling)”,它使能密集的5G NR小區(qū)以一種更集成的方式來實現(xiàn)靈活部署,如下圖所示,在一個集成了無線接入和回傳鏈路的網(wǎng)絡(luò)里,5G中繼節(jié)點(rTRPs)在時域、頻域和空域(波束)上支持多個無線接入和回傳鏈路。

這一方式可工作于相同頻段和不同頻段,分別對應(yīng)為帶內(nèi)(in-band)和帶外(out-band)中繼。盡管支持帶外部署對某些5G NR場景很重要,但帶內(nèi)部署更為關(guān)鍵,因為工作于相同的頻率意味著接入鏈路更加緊密相關(guān)互連,可避免和減輕干擾。

此外,工作于毫米波頻段的5G NR將面臨一些前所未有的挑戰(zhàn),這包括會遇到嚴重的short-term blocking,由于整個過程需較大的時間窗口,目前基于RRC的LTE切換機制無法緩解short-term blocking,因此,為了克服毫米波系統(tǒng)中的short-term blocking,需要在5G中繼節(jié)點之間執(zhí)行快速的、基于L2的切換,這就像動態(tài)點選擇一樣。

基于上述理由,一方面為了減輕毫米波的short-term blocking,另一方面為了更靈活的部署5G NR,這就需要一個允許無線接入和回傳鏈路快速切換的集成的解決方案。

當然,也要考慮5G中繼節(jié)點之間的Over-the-air (OTA) 協(xié)作,以減輕干擾,并支持端到端的路由選擇和優(yōu)化。

集成無線接入和回傳對于5G網(wǎng)絡(luò)部署初期非常重要,一旦5G NR設(shè)備推出,集成無線接入和回傳技術(shù)必須同步跟上,否則,一旦集成無線接入和回傳解決方案延遲,將對5G NR的及時部署產(chǎn)生不利影響。

最后一點感慨

關(guān)于自回傳(Self-Backhauling)概念在LTE協(xié)議中已有,它利用LTE無線資源在eNB之間實現(xiàn)基于層三的點對點中繼,要求中繼eNB和錨定eNB之間協(xié)作調(diào)度。

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不過,由于5G網(wǎng)絡(luò)致密化,成本效益考量,以及傳統(tǒng)CPRI前傳無法持續(xù)支撐5G規(guī);沟眠@一集成接入和回傳的無線解決方案更具緊迫性和徹底性。

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如果這一方案實現(xiàn),可以想象,未來設(shè)計、維護和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)回傳的方式將發(fā)生巨大的變化。而且,由于需優(yōu)化路由選擇、平衡無線接入和回傳流量比,以及要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)回傳的自配置、自愈能力等,必將會引入大量軟件化、機器學(xué)習、人工智能等技術(shù)。


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