5G中CU-DU架構(gòu)、設(shè)備實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用探討

【摘要】目前5G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)架構(gòu)已經(jīng)初步成型，相關(guān)工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)向具體的部署與應(yīng)用，因此從接入網(wǎng)的架構(gòu)演變出發(fā)，首先簡(jiǎn)要介紹了5G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)CU-DU架構(gòu)以及其主要優(yōu)勢(shì)，然后重點(diǎn)探討了面向?qū)嵱玫腃U-DU設(shè)備方案、部署方案和應(yīng)用建議，并探討了CU-DU架構(gòu)面向未來(lái)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備以及結(jié)合MEC與人工智能等方面的演進(jìn)方向，為業(yè)界理解5G接入網(wǎng)架構(gòu)以及其長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)提供技術(shù)思路。

【關(guān)鍵詞】5G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)；接入網(wǎng)架構(gòu)；集中式單元；分布式單元；5G組網(wǎng)；5G網(wǎng)絡(luò)部署

doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2018.01.000 中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-1010(2018)01-0000-00

引用格式：閆淵,陳卓. 5G中CU-DU架構(gòu)、設(shè)備實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用探討[J]. 移動(dòng)通信, 2017,42(1): 00-00.

Discussion on CU-DU architecture, equipment implementation and application in 5G

YAN Yuan, CHEN Zhuo

(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100053, China)

[Abstract] 5G RAN architecture is to be finalized in standard and accordingly the emphasis of wireless communication industry has changed to the development and deployment of products. This paper focuses on the CU-DU architecture of 5G RAN in terms of product implementation, deployment alternatives and application advices. Besides, the standard evolution of CU-DU architecture and its potential combination with Big Data, AI and MEC are also discussed, which is aimed to provide a long-term view for the industry.

[Key words] 5G RAN; RAN Architecture; CU; DU; 5G group; 5G deployment

1 引言

為了應(yīng)對(duì)未來(lái)爆炸性的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)和海量的設(shè)備連接，滿(mǎn)足不斷涌現(xiàn)的各類(lèi)新業(yè)務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景[1-2]，全球范圍內(nèi)普遍認(rèn)為5G將在2020年左右開(kāi)始有效商用。就占據(jù)網(wǎng)絡(luò)主體的接入網(wǎng)而言，5G接入網(wǎng)設(shè)計(jì)必須考慮滿(mǎn)足5G關(guān)鍵性能指標(biāo)需求、網(wǎng)絡(luò)商業(yè)運(yùn)營(yíng)能力和具備持續(xù)演進(jìn)能力這三個(gè)方面的因素。正是基于這樣的考慮，5G接入網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)在于通過(guò)增強(qiáng)基站間的協(xié)作控制、優(yōu)化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分發(fā)管理、支持多網(wǎng)融合與多連接、支撐靈活動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)功能和拓?fù)浞植�，以及促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放等幾個(gè)方面，來(lái)提升網(wǎng)絡(luò)靈活性、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能以及用戶(hù)體驗(yàn)和業(yè)務(wù)的有效結(jié)合。

當(dāng)前，5G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)初步成型，相關(guān)工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)向具體的部署與應(yīng)用。本文從接入網(wǎng)的架構(gòu)演變出發(fā)，首先簡(jiǎn)要介紹了5G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)CU-DU架構(gòu)以及其主要優(yōu)勢(shì)，然后重點(diǎn)探討了面向?qū)嵱玫腃U-DU設(shè)備方案、部署方案和應(yīng)用建議，并嘗試探討了基于現(xiàn)有的CU-DU架構(gòu)，在面向未來(lái)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備以及結(jié)合MEC與人工智能等方面的演進(jìn)方向。

2 CU-DU架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)介紹

無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)最主要的構(gòu)成部分就是基站系統(tǒng)。從無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的角度而言，基站系統(tǒng)包括射頻和基帶功能，而后者又由物理層、第二層（MAC、RLC、PDCP等子層）以及第三層（如RRC）等協(xié)議功能層構(gòu)成。從接入網(wǎng)架構(gòu)角度而言，3G系統(tǒng)中接入網(wǎng)邏輯節(jié)點(diǎn)由NodeB和RNC組成，4G邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)更加扁平化，僅包含eNB節(jié)點(diǎn)。而5G接入網(wǎng)架構(gòu)在設(shè)計(jì)之初，相對(duì)于4G接入網(wǎng)而言，有了幾個(gè)典型的需求[3]，如下：

（1）接入網(wǎng)支持DU（Distributed Unit，分布式單元）和CU（Central Unit，集中單元）功能劃分，且支持協(xié)議棧功能在CU和DU之間遷移。

（2）支持控制面和用戶(hù)面分離。

（3）接入網(wǎng)內(nèi)部接口需要開(kāi)放，能夠支持異廠商間互操作。

（4）支持終端同時(shí)連接至多個(gè)收/發(fā)信機(jī)節(jié)點(diǎn)（多連接）。

（5）支持有效的跨基站間協(xié)調(diào)調(diào)度。

依托5G系統(tǒng)對(duì)接入網(wǎng)架構(gòu)的需求，5G接入網(wǎng)邏輯架構(gòu)中，已經(jīng)明確將接入網(wǎng)分為CU和DU邏輯節(jié)點(diǎn)[4]，CU和DU組成gNB基站，如圖1所示。其中，CU是一個(gè)集中式節(jié)點(diǎn)，對(duì)上通過(guò)NG接口與核心網(wǎng)（NGC）相連接，在接入網(wǎng)內(nèi)部則能夠控制和協(xié)調(diào)多個(gè)小區(qū)，包含協(xié)議棧高層控制和數(shù)據(jù)功能，涉及的主要協(xié)議層包括控制面的RRC功能和用戶(hù)面的IP、SDAP（業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)應(yīng)用單元）、PDCP（分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議）子層功能；DU是分布式單元，廣義上，DU實(shí)現(xiàn)射頻處理功能和RLC（無(wú)線(xiàn)鏈路控制）、MAC（媒質(zhì)接入控制）以及PHY（物理層）等基帶處理功能；狹義上，基于實(shí)際設(shè)備實(shí)現(xiàn)，DU僅負(fù)責(zé)基帶處理功能，RRU（遠(yuǎn)端射頻單元）負(fù)責(zé)射頻處理功能，DU和RRU之間通過(guò)CPRI（Common Public Radio Interface）[5]或eCPRI[6]接口相連。在后文中，為了和具體設(shè)備對(duì)應(yīng)，DU采用狹義定義。CU和DU之間通過(guò)F1接口連接。CU/DU具有多種切分方案，不同切分方案的適用場(chǎng)景和性能增益均不同，同時(shí)對(duì)前傳接口的帶寬、傳輸時(shí)延、同步等參數(shù)要求也有很大差異。

圖1 接入網(wǎng)CU-DU邏輯架構(gòu)

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)CU-DU架構(gòu)的好處在于能夠獲得小區(qū)間協(xié)作增益，實(shí)現(xiàn)集中負(fù)載管理；高效實(shí)現(xiàn)密集組網(wǎng)下的集中控制，比如多連接、密集切換；獲得池化增益，使能NFV/SDN，滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)商某些5G場(chǎng)景的部署需求。需要注意的是，在設(shè)備實(shí)現(xiàn)上，CU和DU可以靈活選擇，即二者可以是分離的設(shè)備，通過(guò)F1接口通信；或者CU和DU也完全可以集成在同一個(gè)物理設(shè)備中，此時(shí)F1接口就變成了設(shè)備內(nèi)部接口，如圖2所示。CU之間通過(guò)Xn接口進(jìn)行通信。

圖2 CU-DU分離和一體化實(shí)現(xiàn)

3 CU-DU設(shè)備實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用探討3.1 4G BBU設(shè)備實(shí)現(xiàn)方案

3G系統(tǒng)中，接入網(wǎng)的邏輯節(jié)點(diǎn)由NodeB和RNC兩級(jí)邏輯節(jié)點(diǎn)組成，而4G的接入網(wǎng)邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)更加扁平化，僅包含eNodeB節(jié)點(diǎn)[7]。在具體的商用設(shè)備實(shí)現(xiàn)中，eNodeB邏輯實(shí)體一般又分為RRU（Remote Radio Unit，射頻拉遠(yuǎn)單元）和BBU（Building Baseband Unit，基帶處理單元）兩個(gè)物理實(shí)體。其中，RRU負(fù)責(zé)完成模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換和中射頻信號(hào)處理，并一般在室外天面上近天線(xiàn)部署，以降低RRU和天線(xiàn)之間的饋線(xiàn)損耗；BBU則負(fù)責(zé)完成eNodeB無(wú)線(xiàn)協(xié)議相關(guān)的數(shù)字處理功能，一般部署在室內(nèi)機(jī)房中。BBU和RRU之間采用高速光纖直連，并通過(guò)傳輸協(xié)議（如CPRI）交互數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在商用的4G BBU一般基于電信級(jí)專(zhuān)用架構(gòu)、并采用專(zhuān)用芯片實(shí)現(xiàn)，以保證對(duì)某些惡劣部署環(huán)境的良好適應(yīng)性及高的運(yùn)營(yíng)商級(jí)可靠性，例如，BBU年故障率一般低于2%，其中斷服務(wù)時(shí)間應(yīng)小于3 min/年，并且能在-℃~55℃的環(huán)境溫度下長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作，并且由于是深度定制化的設(shè)備，其體積和功耗都較小，降低了對(duì)站址機(jī)房的部署條件要求，如目前4G成熟的單站BBU一般高度不超過(guò)3 U，深度小于450 mm，且滿(mǎn)載功耗小于500 W[8]。BBU上述規(guī)格，保證了其對(duì)各種機(jī)房環(huán)境的良好適應(yīng)性，甚至在一些無(wú)法提供機(jī)房的站址，BBU也可安裝在室外機(jī)柜中并正常工作。

常見(jiàn)的，4G BBU一般由主控傳輸板和基帶處理板組成。一個(gè)BBU中，主控傳輸板一般1~2塊，主處理芯片通常是ASIC或?qū)Ｓ肅PU、和交換芯片，完成RRC、RRM等層3協(xié)議和信令處理功能，以及S1/X2接口功能和傳輸功能。此外，還負(fù)責(zé)時(shí)鐘同步、O&M管理、與基帶處理板之間的數(shù)據(jù)交換轉(zhuǎn)發(fā)功能；基帶處理板一般多塊，主處理芯片通常是集成硬件加速器ASIC、DSP和FPGA，具有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力，以負(fù)責(zé)完成PDCP/RLC/MAC/PHY，以及無(wú)線(xiàn)資源和用戶(hù)調(diào)度等L1和L2功能，以及與RRU之間的高速CPRI接口功能。這種主控+基帶架構(gòu)的好處在于后續(xù)需要擴(kuò)容支持更多小區(qū)，或需要引入如CoMP對(duì)處理能力要求很高的新功能時(shí)，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)新增基帶處理板實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，不同設(shè)備商對(duì)BBU的主控傳輸板和基帶處理板之間的功能劃分可能有所不同。4G BBU架構(gòu)如圖3所示：

圖3 4G BBU架構(gòu)

3.2 5G CU-DU設(shè)備實(shí)現(xiàn)方案

如前所述，5G接入網(wǎng)邏輯架構(gòu)中，已經(jīng)明確將接入網(wǎng)分為CU和DU邏輯節(jié)點(diǎn)。而在具體的設(shè)備實(shí)現(xiàn)中，主要存在如下兩種方式：CU/DU合設(shè)方案以及CU/DU分離方案。

CU/DU合設(shè)方案類(lèi)似4G中的BBU設(shè)備，在單一物理實(shí)體中同時(shí)實(shí)現(xiàn)CU和DU的邏輯功能，并基于電信專(zhuān)用架構(gòu)采用ASIC等專(zhuān)用芯片實(shí)現(xiàn)�？紤]到4G BBU多采用主控傳輸板+基帶處理板組合的方式，類(lèi)似的，5G BBU也可類(lèi)似沿用CU板+DU板的架構(gòu)方式，以同樣保證后續(xù)擴(kuò)容和新功能引入的靈活性。CU板和DU板的邏輯功能劃分可以遵循3GPP標(biāo)準(zhǔn)劃分，即CU板和DU板之間的邏輯接口是F1接口。不過(guò)，考慮到此合設(shè)設(shè)備中，F(xiàn)1接口是BBU內(nèi)部接口，CU板和DU板的邏輯功能劃分也可采用非標(biāo)實(shí)現(xiàn)方案。此種CU/DU合設(shè)設(shè)備（即5G BBU設(shè)備）的好處和4G BBU類(lèi)似，可靠性較高、體積較小、功耗較小、且環(huán)境適配性較好，對(duì)機(jī)房配套條件要求較低。

CU/DU分離方案則存在兩種類(lèi)型的物理設(shè)備：獨(dú)立的DU設(shè)備和獨(dú)立的CU設(shè)備。按照3GPP的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)，DU負(fù)責(zé)完成RLC/MAC/PHY等實(shí)時(shí)性要求較高的協(xié)議棧處理功能，而CU負(fù)責(zé)完成PDCP/RRC/SDAP等實(shí)時(shí)性要求較低的協(xié)議棧處理功能，因此有如下考慮：

（1）對(duì)DU設(shè)備：由于DU的高實(shí)時(shí)性要求，且5G NR中由于Massive-MIMO技術(shù)（如64T64R）和大帶寬（如100 MHz載波帶寬）的引入，吞吐量相比4G有數(shù)十倍到百倍量級(jí)的提升，且物理層涉及大量并行的密集型復(fù)數(shù)矩陣運(yùn)算以及百Gbps級(jí)別的高速數(shù)據(jù)交換，使得信號(hào)處理復(fù)雜度相比4G也有高達(dá)百倍量級(jí)的提升，因此考慮到專(zhuān)用芯片采用了特定設(shè)計(jì)的專(zhuān)用加速器，其芯片面積、功耗和處理能力都顯著優(yōu)于通用芯片，DU一般采用電信專(zhuān)用架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，主處理芯片采用集成硬件加速器的專(zhuān)用芯片，以滿(mǎn)足5G層1和層2的高處理能力要求和實(shí)時(shí)性要求。此外，專(zhuān)用架構(gòu)對(duì)所部署機(jī)房的配套條件也具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。另一方面，考慮到設(shè)備型號(hào)需要盡可能少，以降低硬件開(kāi)發(fā)成本及提高設(shè)備出貨量，建議獨(dú)立的DU設(shè)備和CU/DU合設(shè)方案中的BBU設(shè)備采用同一款硬件和板卡，具體的，可有如下兩種方案：保持BBU中板卡不變，移除CU相關(guān)的軟件功能，僅支持DU相關(guān)的軟件功能；或者去掉BBU中的CU板，僅保留DU板并僅支持DU相關(guān)的軟件功能。

（2）對(duì)CU設(shè)備：CU對(duì)實(shí)時(shí)性要求相對(duì)較低，因此可基于通用架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，使用CPU等通用芯片。當(dāng)然，也可沿用傳統(tǒng)的專(zhuān)用架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。兩種架構(gòu)各有優(yōu)劣：通用架構(gòu)擴(kuò)展性更好，更易于虛擬化和軟硬解耦，便于池化部署、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容和備份容災(zāi)，后續(xù)也可基于同樣的虛擬化硬件平臺(tái)，擴(kuò)展支持MEC（multi-access edge computing，多接入邊緣計(jì)算），以及NGC等需要下沉的相關(guān)功能。然而，由于其是通用架構(gòu)，對(duì)機(jī)房環(huán)境的要求較高，長(zhǎng)期可靠工作時(shí)溫度需保持在5℃~40℃之間，尺寸和功耗較大，如單機(jī)柜深度一般在1 m左右，且需預(yù)留數(shù)kw的供電能力。而CU如基于電信級(jí)專(zhuān)用架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，對(duì)部署機(jī)房的環(huán)境要求則相對(duì)較低，但后續(xù)擴(kuò)展性較差。

綜上所述，5G CU-DU架構(gòu)會(huì)存在兩種設(shè)備型態(tài)：BBU設(shè)備和獨(dú)立CU設(shè)備。其中，BBU設(shè)備一般基于專(zhuān)用芯片采用專(zhuān)用架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，可用于CU/DU合設(shè)方案，同時(shí)完成CU和DU所有的邏輯功能，或在CU/DU分離方案中用作DU，負(fù)責(zé)完成DU的邏輯功能；獨(dú)立CU設(shè)備可基于通用架構(gòu)或?qū)Ｓ眉軜?gòu)實(shí)現(xiàn)，只用于CU/DU分離方案，負(fù)責(zé)完成CU的邏輯功能。

3.3 CU-DU部署方案

DU物理設(shè)備型態(tài)是BBU設(shè)備，其部署位置也和現(xiàn)有的4G BBU類(lèi)似，一般部署在接入機(jī)房（即站址機(jī)房和4G BBU共機(jī)房），近天面部署。這樣做的一個(gè)好處為：5G由于天線(xiàn)數(shù)增多、帶寬增大，BBU和RRU之間的CPRI帶寬在百Gbit·s-1量級(jí)，如BBU和RRU之間距離較近，如在數(shù)百米以?xún)?nèi)，則可使用短距高速光模塊，以降低部署成本。此外，和4G BBU共站址機(jī)房的另一個(gè)好處是便于后續(xù)4/5G BBU融合及4/5G協(xié)同技術(shù)的引入。

傳輸網(wǎng)（如PTN）可分為三級(jí)架構(gòu)：接入環(huán)、匯聚環(huán)和核心環(huán)，相應(yīng)的，CU部署位置也有四種：接入機(jī)房、匯聚機(jī)房、骨干匯聚機(jī)房和核心機(jī)房，如圖4所示：

圖4 CU部署位置示意圖

不同部署位置特點(diǎn)如下：

（1）接入機(jī)房：和現(xiàn)有的4G BBU部署位置類(lèi)似，建議使用CU/DU合設(shè)方案（即使用5G BBU設(shè)備），CU管理和其同框的DU通過(guò)機(jī)框背板通信，時(shí)延基本可忽略。

（2）匯聚機(jī)房：CU所轄區(qū)域面積適中，如小于40 km左右，CU管理數(shù)十個(gè)到上百個(gè)DU，CU與DU間通過(guò)傳輸網(wǎng)（如PTN）進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，時(shí)延大約在數(shù)百微秒量級(jí)。

（3）骨干匯聚機(jī)房：CU所轄區(qū)域?yàn)榈乜h級(jí)，如小于100 km左右，CU管理數(shù)百個(gè)DU，CU與DU間通過(guò)傳輸網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，大部分時(shí)延能控制在3 ms以?xún)?nèi)。

（4）核心機(jī)房：CU省級(jí)集中，需管理數(shù)千個(gè)DU，CU與DU間通過(guò)傳輸網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，但時(shí)延較大，惡劣時(shí)能達(dá)到10 ms量級(jí)。

實(shí)際中，CU的部署位置主要考慮兩方面的因素：對(duì)無(wú)線(xiàn)性能的影響及部署的工程可行性和性?xún)r(jià)比。

對(duì)無(wú)線(xiàn)性能的影響：

（1）對(duì)eMBB業(yè)務(wù)（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)），為了保證5G的無(wú)線(xiàn)性能和時(shí)延要求，CU與DU間的單向時(shí)延最好控制在3 ms以?xún)?nèi)，因此比較上述4種CU的位置，當(dāng)CU部署在核心機(jī)房時(shí)，不能滿(mǎn)足時(shí)延要求，而CU部署在接入機(jī)房、匯聚機(jī)房和骨干匯聚機(jī)房是能滿(mǎn)足時(shí)延要求的。

（2）對(duì)時(shí)延極其敏感的ULRRC業(yè)務(wù)（低時(shí)延高可靠業(yè)務(wù)），如空口數(shù)據(jù)面時(shí)延需要控制在0.5 ms以?xún)?nèi)時(shí)[9]，CU只能部署在接入機(jī)房才能滿(mǎn)足時(shí)延要求。

對(duì)部署施工和性?xún)r(jià)比的影響：

（1）由于核心機(jī)房條件非常好，且5G核心網(wǎng)設(shè)備多會(huì)采用虛擬化架構(gòu)，因此CU部署在核心機(jī)房便于CU虛擬化和池化，部署最為便利且性?xún)r(jià)比高。

（2）對(duì)骨干匯聚機(jī)房和普通匯聚機(jī)房，由于CU虛擬化后對(duì)機(jī)房條件要求較高，如面積、供電和環(huán)境溫度等，CU部署在骨干匯聚機(jī)房時(shí)施工難度較小，且池化規(guī)模較大。此外，由于CU和DU間需要數(shù)據(jù)路由，傳輸網(wǎng)的層3功能需要和CU部署在同一位置級(jí)別，因此CU部署在骨干匯聚機(jī)房時(shí)，對(duì)傳輸網(wǎng)的壓力也較小。而部署在普通匯聚機(jī)房時(shí)，施工難度和傳輸改造難度相對(duì)較大。

（3）當(dāng)CU部署在接入機(jī)房時(shí)，由于此時(shí)采用一般CU和DU合設(shè)的BBU設(shè)備，對(duì)機(jī)房的環(huán)境適配性較好，因此部署難度和4G部署B(yǎng)BU相同，對(duì)機(jī)房條件無(wú)額外要求。

綜上所述，當(dāng)對(duì)業(yè)務(wù)時(shí)延要求較高時(shí)，可考慮部署在接入機(jī)房，采用合設(shè)設(shè)備，對(duì)時(shí)延要求滿(mǎn)足較好，且部署難度很低。而當(dāng)對(duì)業(yè)務(wù)時(shí)延要求較低時(shí)，可考慮接入機(jī)房或骨干匯聚機(jī)房，在這兩個(gè)位置部署，能滿(mǎn)足時(shí)延和性能要求，且更具實(shí)際的工程可行性。

4 CU-DU后續(xù)演進(jìn)

4.1 CU-DU的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)化方向討論

當(dāng)前，業(yè)界正在探討CU-DU架構(gòu)的后續(xù)發(fā)展。其中，從邏輯功能上講，主要是進(jìn)一步優(yōu)化無(wú)線(xiàn)功能在CU-DU和RRU上的邏輯分布。而從邏輯架構(gòu)上而言，最重要的考慮是將CU的控制面功能和數(shù)據(jù)面功能進(jìn)一步劃分，形成控制面節(jié)點(diǎn)和用戶(hù)面節(jié)點(diǎn)，如圖5所示。相比圖1中的CU-DU架構(gòu)，圖5的好處在于能夠更好地實(shí)現(xiàn)控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的思想，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)資源的統(tǒng)一集中控制單元（即CP，無(wú)線(xiàn)資源控制面）與無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)的處理單元（即UP，用戶(hù)數(shù)據(jù)面）之間的適當(dāng)分割，使得CP和UP更加專(zhuān)注各自的功能特點(diǎn)，從而在設(shè)備平臺(tái)設(shè)計(jì)方面更有效率。

圖5 CU進(jìn)一步劃分成CP-UP的邏輯架構(gòu)

4.2 CU-DU的后續(xù)設(shè)備討論

基于CU-DU架構(gòu)的靈活性，CU-DU后續(xù)實(shí)際設(shè)備也可能有不同的型態(tài)，來(lái)適配5G多樣化的基站架構(gòu)和業(yè)務(wù)需求：

（1）5G會(huì)有多種業(yè)務(wù)的需求，因此，一個(gè)邏輯CU也可能分離部署在多個(gè)物理CU實(shí)體上，例如對(duì)eMBB的業(yè)務(wù)，可能選擇位于骨干匯聚機(jī)房的CU物理實(shí)體，而對(duì)URLLC業(yè)務(wù)，則可能選擇位于接入機(jī)房的BBU上的CU板提供CU相關(guān)服務(wù)。

（2）如4.1節(jié)所討論的，根據(jù)CU-CP和CU-UP切分和不同的功能特點(diǎn)，CU-CP可以在通用平臺(tái)上采用虛擬化架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，而CU-UP則下沉到BBU設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，可以利用BBU專(zhuān)用架構(gòu)上的硬件加速器實(shí)現(xiàn)一些處理復(fù)雜度較高的功能，如PDCP加解密等，從而優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)，并降低用戶(hù)面時(shí)延。

（3）由于5G的兩個(gè)顯著特征是：多天線(xiàn)和大帶寬，這兩點(diǎn)都會(huì)顯著增大DU與RRU間的前傳帶寬，如仍采用傳統(tǒng)的CPRI方案，則帶寬可能高達(dá)數(shù)百Gpbs，因此對(duì)DU進(jìn)行切分[8]，把一部分的物理層的功能上移到RRU部分，即采用eCPRI方案，可以顯著降低DU和RRU間的前傳帶寬。

（4）5G的高低頻間需要緊密協(xié)同，因此，高頻的DU可以連接到和低頻的同一個(gè)CU上，或者高頻采用了eCPRI方案的RRU連接到和低頻的同一個(gè)BBU上，以滿(mǎn)足高低頻協(xié)作要求。

4.3 CU-DU的后續(xù)可擴(kuò)展性討論

基于CU-DU架構(gòu)，5G接入網(wǎng)將具備很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。大體而言，有如下思考：

（1）基于CU，引入大數(shù)據(jù)與人工智能，構(gòu)建智能網(wǎng)絡(luò)：在設(shè)備實(shí)現(xiàn)上，基于CU，可與無(wú)線(xiàn)大數(shù)據(jù)、人工智能深度耦合。例如，通過(guò)CU上對(duì)網(wǎng)絡(luò)和用戶(hù)相關(guān)的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，可實(shí)現(xiàn)基站性能相關(guān)算法的快速迭代，持續(xù)提升網(wǎng)絡(luò)性能。同時(shí)，在人工智能的輔助下，也可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維，降低運(yùn)維成本，提高網(wǎng)優(yōu)效率，降低網(wǎng)優(yōu)成本。

（2）基于CU，引入MEC共部署，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新、快速上線(xiàn)，使能數(shù)字化服務(wù)：CU在實(shí)現(xiàn)上的另外一種思路是與MEC（移動(dòng)邊緣計(jì)算）的結(jié)合。具體而言，MEC可依托CU實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)能力開(kāi)放，支撐創(chuàng)新業(yè)務(wù)快速、貼近用戶(hù)部署，通過(guò)數(shù)字化服務(wù)創(chuàng)收。同時(shí)，CU與MEC的集成，通過(guò)MEC對(duì)創(chuàng)新業(yè)務(wù)的有效支撐，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)快速上線(xiàn)和快速更新。

5 結(jié)論

移動(dòng)通信已經(jīng)深刻地改變了人們的生活，但人們對(duì)更高性能移動(dòng)通信的追求從未停止。未來(lái)爆炸性的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)、海量的設(shè)備連接、不斷涌現(xiàn)的各類(lèi)新業(yè)務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景，將為5G系統(tǒng)提供廣闊的應(yīng)用前景。其中，從歷代移動(dòng)通信系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，5G接入網(wǎng)的架構(gòu)以及其部署將是重中之重。本文在介紹5G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)CU-DU架構(gòu)以及其主要特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了面向?qū)嵱玫腃U-DU設(shè)備方案、部署方案和應(yīng)用建議，并提出了CU-DU架構(gòu)面向未來(lái)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備以及結(jié)合MEC與人工智能等方面的演進(jìn)方向，希望能為業(yè)界理解5G接入網(wǎng)架構(gòu)以及其長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)提供技術(shù)思路。

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作者簡(jiǎn)介

閆淵：碩士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，現(xiàn)任中國(guó)移動(dòng)通信有限公司研究院無(wú)線(xiàn)與終端技術(shù)研究所項(xiàng)目經(jīng)理，曾長(zhǎng)期負(fù)責(zé)TD-LTE基站架構(gòu)、站型規(guī)劃與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定等工作，從事5G基站架構(gòu)研究與產(chǎn)品規(guī)劃等工作。

陳卓：高級(jí)工程師，博士，現(xiàn)任中國(guó)移動(dòng)通信有限公司研究院無(wú)線(xiàn)與終端技術(shù)研究所5G項(xiàng)目經(jīng)理，從事移動(dòng)通信新技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究，主要負(fù)責(zé)中國(guó)移動(dòng)5G無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域的技術(shù)研究與標(biāo)準(zhǔn)化、5G技術(shù)發(fā)展策略等方面的工作。

作者：閆淵 陳卓 來(lái)源：《移動(dòng)通信》2018年1月