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5G网络之「前传」、「中传」与「回传」

要理解5G网络之「前传」、「中传」与「回传」,下面将从5G移动通信的逻辑架构图说起。

   基站架构

RAN:无线接入网(Radio Access Network),俗称中的基站。

5G网络之「前传」、「中传」与「回传」

基站机构图如上,由OFweek光通讯网所制

3G时代,出现了基带单元射频单元分离的基站,这种基站也被称为分布式基站,基带部分被称为BBU,而射频单元被称为RRU。

射频单元全称“射频拉远单元”Remote Radio Unit,是天线系统和基带处理单元沟通的中间桥梁。

射频拉远单元分成近端机即无线基带控制(Radio Server)和远端机射频拉远(RRU)。

接收信号时,RRU将天线传来的射频信号经滤波、低噪声放大、转化成光信号,传输给BBU;发送信号时,RRU将从BBU传来的光信号转成射频信号通过天线放大发送出去。

RRU与RS二者之间通过光纤连接,其接口是基于开放式CPRI或IR接口,可以稳定地与主流厂商的设备进行连接。

RS可以安装在合适的机房位置,RRU安装在天线端,将以前的基站模块的一部分分离出来,通过将RS与RRU分离,可以将烦琐的维护工作简化到RS端。

一个RS可以连接几个RRU,既节省空间,又降低设置成本,提高组网效率。同时,连接二者之间的接口采用光纤,损耗少。

3G网络使用分布式基站架构,RRU(射频拉远模块)和BBU(基带处理单元)之间需要用光纤连接。一个BBU可以支持多个RRU。采用BBU+RRU多通道方案,可以很好地解决大型场馆的室内覆盖。

4G与5G架构之异构

一个4G基站通常包括BBU、RRU、馈线及天线。

BBU(室内基带处理单元“Building Base band Unite”,3G网络大量使用分布式基站架构,主要负责信号调制当一些BBU被统一的放在一个机房之内,则组成了BBU池。)

RRU(主要负责射频处理)

馈线(连接RRU和天线)

天线(主要负责线缆上导行波和空气中空间波之间的转换)。

天线系统:主要进行信号的接受和发送,是基站设备与终端用户之间的信息能量转换器。

基带处理单元BBU:完成信道编解码、基带信号的调制解调、协议处理等功能,同时需要提供与上层网元的接口功能。

5G时代,不仅仅是RRU和天线集成到了一起变成了AAU,而且BBU的物理结构也由于5G改变的网络框架而演变成了CU(集中单元)和DU(分布单元)。

BBU的部分物理层功能,被设计到了AAU之中,因此和RRU相比,AAU不仅仅是多集成天线部分的功能,还多了部分BBU物理层的功能。

AAU比RRU多了天线的功能以及部分BBU的功能。且它的体积更大,面积更大,重量更重,耗电也会更大。

5G与4G基站机构不一样,5G基站包括有集中单元CU(Centralized unit)、分布单元DU(Distribute Unit)和有源天线单元AAU(Active Antenna Unit)这3个功能实体:

CU:原BBU的非实时部分将分割出来,重新定义为CU,负责处理非实时协议和服务。

5G网络之「前传」、「中传」与「回传」

如图所示

AAU(有源天线处理单元)是5G网络框架引入的新型设备,和RRU(射频拉远单元)有功能上的区别。

5G之所以出现了AAU,其实是因为5G引入了Massive MIMO这个技术。

Massive MIMO是多入多出技术,支持大规模的多入多出。可以比拟成公路,如果让公路上跑更多的车,就需要更多的车道。

RRU上的馈线接口也就越多,而这样工艺的复杂度也就越来越高。

5G之中,将RRU和原本的无源天线集成为一体(集成天线),也就形成了最新的AAU(有源天线处理单元),所以AAU的体积和重量都要大于RRU,耗电量也有比较大的增加,价格也要贵了许多。

如下图:BBU的部分物理层处理功能与原RRU及无源天线合并为AAU。

5G网络之「前传」、「中传」与「回传」

如图所示

5G承载:对于无线接入网,依据5G提出的标准,5G的基站重构为AAU、CU和DU三部分,其中,CU和DU可以合一部署,也可以分开部署,

5G网络之「前传」、「中传」与「回传」

图为中兴通讯最常见的模型

完全根据场景和需求确定,会出现多种网络部署形态:


5G网络之「前传」、「中传」与「回传」

图由OFweek光通讯网所制

5G移动通信的逻辑架构图:手机-接入网-承载网-核心网-承载网-接入网-手机

image.png

当CU和DU分开部署时,就需要在CU、DU之间“中传”承载网。也就是说,承载网从原来的前传和回传两部分变成了三部分:前传、中传、回传。

5G网络之「前传」、「中传」与「回传」

前面说那么多就是铺垫,现在总结精华:

DU与CU

4G基站在内部分为BBU,RRU和天线,每个基站都有一个BBU,并通过BBU直接连到核心网。

5G中将RRU和天线合并成AAU,把BBU分离成CU和DU,DU下沉到AAU处,一个CU可以连接多个DU。

前传:发生在AAU和DU之间。

中传:发生在DU和CU之间。

回传:发生在CU之上。


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