自适应切分RAN打造全新RAN架构

　5G离我们越来越近，它使许多新的服务成为可能，如无人驾驶汽车、大规模物联网、高质量的视频、虚拟现实等。如何满足这些多样化的需求，以及如何无缝地引入5G技术到今天的网络架构，是我们需要面对的主要问题。本文将聚焦于5G和演进的4G RAN架构。

　　随着4G的演进和5G的引入，RAN架构正在进行如下转型：增加部署的灵活性和网络的动态性，使网络可以满足不断增长的性能需求，同时降低运营商成本。在3G和4G阶段，RAN由BBU（基带单元）和RRU（远端射频单元）组成，他们会逐渐变为“云化网络”，也就是BBU-RRU架构的重新定义：确定在何处放置锚点用以提高网络的融合性，识别出需要靠近天线元件的时延敏感型功能。Cloud RAN能够自适应用户场景，例如超低时延和超高吞吐量，例如不同的传输环境：理想前传和非理想前传。软件定义的自适应切分架构将能够部署在通用或者专用的硬件上，它能够最大限度地提高网络可扩展性和频谱效率，以及能源效率。

　　所以问题的重点在于如何切分RAN功能。这里分为两步：首先，确定功能的切分；其次，如何动态和恰当地实施和部署他们。

功能切分

　　在一个无线接入技术的研究项目里，3GPP将研究多种不同功能切分的选项。对于以往的RAN，前传指的是BBU和RRU间的接口，我们称之为通用射频接口（CPRI），如图1中选项8所示。对于新的无线技术，用户数据和前传吞吐量巨大，同时CPRI的时延面临极大挑战，因此对于前传的传输条件要求将更为苛刻。如果运营商有着理想的前传条件，选项8将适用于现有的C-RAN架构，但如果运营商不具备理想的前传条件，我们应该在集中和分布式单元之间的功能切分做出选择。

　　假设使用与LTE相同的无线协议栈，那么在集中式和分布式单元间对于功能切分将会有以下选项，如图1所示。我们应该考虑信令开销、共享的资源池、RRU的CAPEX/OPEX以及HARQ响应的严格时延要求。同时前传接口也不应过于复杂。因此对于理想前传我们沿用选项8。对于非理想前传，我们推荐选项1和选项2，他们对于不同的场景允许RAN功能的灵活切分。

　　●　选项1：RRC在集中式单元；PDCP、RLC、MAC,、物理层以及RF都在分布式单元。在这种情形下，信令可以平滑地协调，应用程序可以选择分流至边缘节点中。

　　●　选项2：RRC、PDCP在集中式单元；RLC、MAC、物理层以及RF都在分布式单元。这样可以通过在远程节点的HARQ进程来减少对时延的要求。

　　●　选项8：RF功能在分布式单元，上层都是在集中式单元。这是传统的BBU-RRU切分，并且已经被用于拥有理想前传的C-RAN架构中。

实现和部署

　　让我们来看一个完整的拓扑结构，它描述了这些功能是如何在被切分的RAN架构中部署的。图2左边部分是应用于现有LTE网络的典型eNodeB协议栈拓扑结构，它可以用简单的方式支持标准的业务。图2中间的部分是通过CPRI支持的一种经典C-RAN解决方案，这也被应用于选项8中。数/模转换是在RRU下进行的，同时所有其他的处理功能都被集中处理。图2右边部分是选项1和选项2，如果没有可用的光纤前传，那么集中单元和RRU间的低时延连通性无法保证。一种选择是去选择与无线密切相关的功能切分，例如PHY、MAC以及RLC相关的功能，这些都严格与无线同步。那些与无线不是密切相关的功能，例如PDCP和RRC功能，在LTE中都是与无线不同步的。

　　现在让我们看下不同场景如何工作在这个结构上。

　　●　选项1（如移动边缘云）

　　功能切分在此情景下类似于双链接下的1A架构。在该种场景下，5G的用户面有聚合和分离的过程，它可以用在与时延或本地缓存要求紧密相关的移动边缘服务中（见图3）。

　　●　选项2（如高速移动吞吐）

　　功能切分在此场景下类似于双链接下的3C架构。在该场景下，SeNodeB（NR）的移动性功能隐入核心网，因此它可以宽泛对NR移动性的要求，例如在高速车辆上观看视频（见图4）。

　　●　选项8（如C-RAN）

　　如果光纤前传是已有的并且高度集中，那么它会是现有C-RAN基础设施可提供的解决方案。

　　除了上述场景，我们的方案也可以支持基于业务需求的自适应移动功能。这样的切分架构可以灵活地支持新的使用场景和传输条件。作为4G RAN的一个演进，这种切分可以逐步地被引入到新的业务模式、服务及产品中。