5G的BBU为什么重构为CU/DU形式呢?

      从模拟通信到数字通信,从文字传输、图像传输、再到视频传输,移动通信技术极大地改变了人们的生活方式。前四代移动通信网络技术只是专注于移动通信,而5G在此基础上还包括了低时延高可靠和海量物联网的应用场景。面对更加丰富的业务应用,5G不只是简单的升级了技术,而是对整体通信网络架构进行了变革:核心网侧UP/CP(用户面/控制面)分离,将用户面抽象出来下沉到距离站点更近的位置,满足低时延业务需求;无线侧BBU分离为CU/DU(分布单元/集中单元),把非实时功能和实时功能分离。为了满足多种多样的网络计算需求,5G将更多的使用云化及网络虚拟化(在一台硬件设备上虚拟出多台设备)等软件技术。

       2/3G向4G的架构变革中撤销了BSC/RNC,基站直接连接核心网,构建扁平化网络,带来了时延的降低。4G网络扁平化同时也带来了一些问题,尤其是站间信息交互的低效。基站数量多了之后,每个基站都要独立和周围的基站建立连接交换信息,如果数量更多的话,连接数将呈指数级增长。这个问题导致了4G基站间干扰难以协同,或者说因为协同需要消耗掉大量资源。而2G和3G网络架构,因为有中心控制器这个中心节点存在,所有基站的信息一目了然。

       随着AAS(有源天线系统)技术的成熟,5G基站首先把BBU的一部分物理层处理功能下沉到RRU,RRU和天线(64/32通道)结合成为AAU;然后再把BBU拆分为CU和DU,同时CU还融合了一部分从核心网下沉的功能,作为集中管理节点存在。CU/DU分离的初衷,就是为了希望可以通过该架构利用一个CU来控制多个DU,实现基带处理资源的共享。

      CU/DU具有多种切分方案,不同切分方案的适用场景和性能增益均不同,同时对前传接口的带宽需求、传输时延、同步等参数有很大差异。

      数据通过通信协议栈,各层会在上一层的基础之上附加本层的功能,这样层层加码下来,数据量急剧增加。CPRI协议在BBU和RRU之间传输的物理层数据不但包含了承载的数据,还含有大量物理层信息,数据量巨大。5G为了支撑eMBB业务载波带宽大幅扩展,基站承载的数据流量达到了10Gbps的级别。巨大的前传数据流量对前传资源消耗巨大,需要考虑新的前传切分方案,CPRI协议升级为eCPRI。CU/DU的切分方案中,把对时延敏感的MAC层、RLC层功能模块放在DU近天线部署,采用专用硬件;把对时延低敏感的PDCP层、RRC层功能模块放在CU上移到汇聚机房,采用虚拟化通用硬件实现,减少DU/AAU间eCPRI接口的数据量。此外,CU/DU的切分还要考虑对载波聚合、COMP等技术的支持。

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