RAN在5G中的重要性分析

在 5G 入門系列的第1 部分中，我介紹了整體 5G 架構(gòu)，并概述了每個(gè)組件。在本專欄中，我將深入探討5G的無線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）。

RAN在5G中的重要性

5G的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。當(dāng)然，現(xiàn)有的智能手機(jī)服務(wù)和應(yīng)用程序?qū)⒏?，功能更豐富地遷移到5G。移動(dòng)行業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)組織將這些服務(wù)分類如下：

增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶 （eMBB）。目前為LTE提供的服務(wù)，但速度更快，分辨率更高，功能更豐富。示例包括高分辨率或 3D 視頻和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序。5G被指定為10Gbps的寬帶接入。

超可靠和低延遲通信 （uRLLC）。需要高可靠性和一定精度的實(shí)時(shí)處理和毫秒級(jí)響應(yīng)的服務(wù)。這里的例子包括自動(dòng)駕駛、智能城市、智能電網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

大規(guī)模機(jī)器類型通信 （mMTC）。具有大量傳感器的服務(wù)通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)向云應(yīng)用程序和 AI 發(fā)送信息。示例涉及零售、智能城市、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，其中數(shù)千個(gè)傳感器（mMTC 包含每平方公里多達(dá) 100 萬臺(tái)設(shè)備?。┛赡芟蛟?AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用程序提供信息，以優(yōu)化城市和零售規(guī)劃、功率優(yōu)化或除草劑或殺蟲劑的應(yīng)用。

所有這些都意味著RAN必須更快，更高容量和更智能。5G是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型。然而，涉及推出5G RAN的漸進(jìn)步驟在很大程度上被采用為邁向5G的第一步。這個(gè)增量步驟通常被稱為“非獨(dú)立”或5G NSA。

5G NSA意味著正在部署的天線和基站將提供5G頻率范圍，但RAN將與現(xiàn)有的4G LTE核心網(wǎng)絡(luò)配合使用。這允許升級(jí)RAN，而無需在LTE內(nèi)核中進(jìn)行太多更改。

5G 新無線電 （NR）

在第1 部分中，我介紹了為支持 5G 服務(wù)和應(yīng)用而引入的三個(gè)無線電頻段。通常，第 1 部分中描述的低頻段和中頻段頻率范圍與 4G LTE 頻率范圍重疊并擴(kuò)展以實(shí)現(xiàn)兼容性。這將提供支持 eMBB 應(yīng)用所需的更多帶寬。該頻段有時(shí)被稱為5G“新無線電”或5G NR。

第二個(gè)范圍的工作頻率在 24GHz 和 52 GHz 之間。這個(gè)范圍稱為“毫米波”或毫米波。毫米波頻譜將支持uRLLC和mMTC應(yīng)用。然而，這并非沒有挑戰(zhàn)。預(yù)計(jì)各國之間的可用頻率范圍會(huì)有所不同，這使得設(shè)備制造變得困難。智能手機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商可能會(huì)遇到困難，制造一種簡單明了、易于編程的設(shè)備或傳感器，該設(shè)備或傳感器可以根據(jù)其運(yùn)營所在的國家或地區(qū)的頻譜分配輕松配置。

第 1 步：5G NSA

5G NSA的通用圖如下所示。在此圖中，LTE節(jié)點(diǎn)用作主節(jié)點(diǎn)（MeNB），5G節(jié)點(diǎn)用作輔助節(jié)點(diǎn)（En-gNB）。

主LTE和輔助5G節(jié)點(diǎn)都與演進(jìn)分組核心（S-GW/P-GW）直接接口。但是，只有主 LTE 節(jié)點(diǎn)具有與 MME 的控制平面連接。

使用 5G NSA 架構(gòu)，支持 5G 的設(shè)備可以利用 5G RAN 的帶寬處理用戶平面流量，但控制平面（承載信道設(shè)置/拆卸）仍由 LTE 主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)。在某些情況下，用戶平面流量也可能從 5G RAN 節(jié)點(diǎn)傳遞到 LTE 主節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)回退場(chǎng)景。

隨著時(shí)間的推移，隨著下一代核心的部署，MeNB和EPC組件將被移除，這將導(dǎo)致5G獨(dú)立（5G SA）架構(gòu)。

云 RAN （C-RAN） 的角色

為了支持uRLLC之類的東西，你需要接近邊緣的實(shí)時(shí)智能。這意味著微型數(shù)據(jù)中心將與RAN集成以提供這些功能。事實(shí)上，正如Part 1談到網(wǎng)絡(luò)切片的概念一樣，RAN智能也有切片的概念。RAN實(shí)時(shí)功能包括網(wǎng)絡(luò)調(diào)度、鏈路適配、功率控制、干擾協(xié)調(diào)、重傳、調(diào)制和編碼。這意味著RAN站點(diǎn)將包括具有高性能和低延遲的專用硬件，以便有效地執(zhí)行需要近距離的服務(wù)。

RAN非實(shí)時(shí)功能包括小區(qū)選擇和切換、加密和多連接收斂。這些非實(shí)時(shí)功能可以在使用標(biāo)準(zhǔn)處理器和服務(wù)器的集中位置執(zhí)行。其結(jié)果是一種架構(gòu)，其中在RAN中部署了微型數(shù)據(jù)中心，這些數(shù)據(jù)中心具有專門的硬件來執(zhí)行延遲和實(shí)時(shí)敏感任務(wù)，這些任務(wù)級(jí)聯(lián)到聚合位置的“中央辦公室”數(shù)據(jù)中心，這些數(shù)據(jù)中心為環(huán)境執(zhí)行許多非實(shí)時(shí)任務(wù)。這些反過來又級(jí)聯(lián)到部署人工智能和大數(shù)據(jù)分析處理的區(qū)域數(shù)據(jù)中心。其結(jié)果是一個(gè)跨越 RAN、核心和互聯(lián)網(wǎng)的分布式數(shù)據(jù)中心架構(gòu)。

5G RAN 最終想法

5G RAN架構(gòu)和演進(jìn)是滿足低延遲、高帶寬和更高容量等多種業(yè)務(wù)需求的關(guān)鍵。但這不僅僅是部署更新的天線。為增強(qiáng)現(xiàn)有服務(wù)和引入新服務(wù)而劃分頻譜對(duì)移動(dòng)運(yùn)營商和設(shè)備制造商來說都是挑戰(zhàn)和機(jī)遇。伴隨RAN位置的微型數(shù)據(jù)中心對(duì)于支持uRLLC應(yīng)用至關(guān)重要。需要解決新的業(yè)務(wù)和成本模式 - 微型數(shù)據(jù)中心意味著服務(wù)器和電力，因此與這些新站點(diǎn)相關(guān)的空間和電力成本對(duì)于經(jīng)濟(jì)高效地支持這些新服務(wù)的能力至關(guān)重要。

5G RAN將主要分三個(gè)階段部署。第一階段涉及5G非獨(dú)立模式將使用現(xiàn)有的4G LTE核心和天線，其中LTE基站將繼續(xù)管理控制平面，而5G輔助節(jié)點(diǎn)將為增強(qiáng)服務(wù)提供增加的帶寬和容量。第二階段涉及添加微型數(shù)據(jù)中心，以提高智能和低延遲處理。第三階段涉及通過部署5G核心并移除LTE RAN和核心組件來完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

RAN的轉(zhuǎn)型已經(jīng)開始，從技術(shù)和商業(yè)模式的角度來看，其演變對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)未來的成功至關(guān)重要。

審核編輯：郭婷