5g-C-RAN-无线云网络总体技术报告
云无线接入网的系统架构和技术演进
云无线接入网的系统架构和技术演进闫实;王文博【摘要】云无线接入网(cloud radio access network,C-RAN)被认为是有望解决第五代移动通信(5G)技术服务需求问题的核心技术方案之一,已有研究表明C-RAN 具有显著的技术优势,能有效提升网络的谱效率和能效率.总结了C-RAN的研究现状,给出了其系统架构和核心关键技术挑战,并讨论了C-RAN架构相比传统方案具有的优势和性能提升.【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2014(030)003【总页数】6页(P49-53,66)【关键词】云无线接入网;5G;系统架构;技术演进【作者】闫实;王文博【作者单位】北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室北京100876;北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室北京100876【正文语种】中文1 引言随着第四代移动通信（4G）技术在全球的加速部署和商业运作，人们对于数据业务的需求越来越高。
然而，在网络系统容量越来越高、用户体验越来越好的背后，移动网络运营商用于建设、运营、升级无线网络的支出不断增加，而收入却增加缓慢。
为了应对即将在2020年到来的移动互联网数据爆炸，同时保持移动运营商的持续盈利和长期增长，全球范围内的通信技术人员都在寻找新一代能够以低成本为用户提供无线业务的方法。
其中，无线接入网（RAN）的绿色、低成本、灵活部署成为革新的重要方面。
数据业务流量增长曲线如图1所示。
无线接入网是移动通信系统的重要组成部分，提供某个设备（如移动电话、一台计算机或任何远程控制机）与核心网（CN）的接入，可以向用户提供不间断高质量的数据服务。
传统的无线接入网在运维过程中存在着如下五大挑战[1]：图1 数据业务流量增长示意·大量基站导致高额能耗；·网络的CAPEX/OPEX（capital expenditure/operating expense，资本支出/运营成本）逐年增高；·大容量、低成本的需求；·导致基站利用率低下的潮汐效应；·互联网业务爆炸性增长对核心网的巨大压力。
5G移动通信网络关键技术综述
5G移动通信网络关键技术综述一、本文概述随着科技的飞速发展，5G移动通信网络已成为全球通信行业的热点话题。
作为下一代移动通信技术，5G以其高速率、低时延、大连接数等特性，为各行各业带来了前所未有的机遇和挑战。
本文旨在对5G移动通信网络的关键技术进行综述，以期为读者提供全面、深入的理解。
文章首先介绍了5G移动通信网络的发展历程和现状，分析了5G相较于4G的主要优势和创新点。
随后，文章重点探讨了5G网络中的关键技术，包括新型无线传输技术、网络架构优化、频谱共享与资源管理、边缘计算与云计算融合等方面。
通过对这些关键技术的深入剖析，本文旨在揭示5G移动通信网络的核心竞争力和未来发展潜力。
文章还将对5G技术在不同行业中的应用进行简要概述，分析其在智慧城市、工业互联网、自动驾驶等领域的应用前景。
文章总结了5G 移动通信网络的关键技术及其发展趋势，并对未来研究方向进行了展望。
通过本文的综述，读者可以更加全面地了解5G移动通信网络的关键技术及其在各行业中的应用前景，为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
二、5G网络特点与优势5G移动通信网络，作为下一代移动通信技术，其在网络特点与优势上相较于前代技术有着显著的进步。
5G网络的最大特点便是其超高速度的数据传输能力。
理论上，5G网络的最大传输速度可以达到10Gbps，这比4G的1Gbps的速度有了极大的提升，为用户提供了更为流畅的网络体验。
5G网络具有极低的网络延迟。
在理想情况下，5G网络的延迟可以低于1毫秒，这对于需要实时反馈的应用，如自动驾驶、远程医疗等来说，是至关重要的。
5G网络还具有更大的网络容量和更高的连接密度。
随着物联网和智能家居的快速发展，大量的设备需要接入网络，5G网络的设计使得其能够支持每平方公里超过百万个设备的连接，满足了未来社会的需求。
同时，5G网络的覆盖范围更广，无论是在城市还是乡村，5G网络都能提供稳定的服务。
5G网络的优势不仅体现在技术上，还体现在商业模式和产业链的创新上。
C-RAN组网方式的5G网络智能传输系统分析特性
输系统应用过程中，与之相关的架构设置是否有效，关系着系 统的应用效果。因此，在提升5G网络智能传输系统应用水平的 过程中，需要技术人员给予C-RAN组网方式的高效利用足够的 重视，充分发挥其在集中化处理、系统架构合理设置等方面的 应用优势，避免影响5G网络时代的数据传输效果。
2.2 完善组网方案 C-RAN组网方式在系统架构搭建、数据信息高效处理等方 面的应用优势显著。因此，为了增强5G网络智能传输系统运行 中的承载效果，满足信号高效传输要求，提高频谱资源利用效 率，则需要技术人员对组网方案的不断完善进行充分考虑。在 此期间，应做到：①提高对 C-RAN组网方式科学应用的关注 度，从成本经济性、可行性及适用性等方面入手，确保5G网络 智能传输系统形成中所需的组网方案，确保该系统在实践应用 中能够取得良好的成效；②将完善后的 C-RAN组网方案实施到 位，为5G网络智能传输系统中的数据信息传递及处理效率提高 提供技术支持，保持带宽资源良好的利用状况，给予系统运行 质量提高及承载网性能的不断优化更多保障；③通过对光纤直 连方案、彩光+无源波分复用（WDM）方案、有源WDM方案 合理选择及高效利用的综合考虑，能够使5G网络智能传输系统 应用中的组网效果更加明显，全面提高收发信号的传输效率， 确保通信领域发展后的业务活动开展有效性。
2 C-RAN组网方式支持下的5G网络智能传输系统研究 2.1 考虑5G网络的承载需求 在构建5G网络智能传输系统的过程中，技术人员可借助
C-RAN组网方式的应用优势，设置好性能可靠的系统架构，实 现对数据信息的高效处理。同时，应充分考虑5G网络在带宽、 智能化及低时延等方面的实际需求，并从设备合理设置、科学 规划及性能评估等方面入手，高效地完成5G网络智能传输系统 构建工作，为信号传输效果增强提供专业支持，实现对这类系 统的科学应用。同时，通过对5G承载网实际需求的分析及考 虑，也能从智能控制、极低的传送时延提供及用户体验效果增 强等方面入手，为功能强大的5G网络智能传输系统形成提供参 考依据，并在C-RAN组网方式的作用下，优化系统架构的使用 功能，扩大信号覆盖范围，更好地应对5G时代的形势变化。
5g-C-RAN-无线云网络总体技术报告
业务支持角度
基于 CU/DU 分离架构的 C-RAN 网络，可以有效的支持多连接，基站间协同等技术，更好 的提高网络吞吐量，降低干扰，提升用户体验，有效支持增强移动带宽业务；同时，通过将 多个 DU 或者 RRU 连接到一个 CU，由 CU 进行区域物联网的集中管控，可实现对机器通信和 物联网的支持； 最后， 将 RAN 的实时处理 DU 和非实时处理功能单元 CU 部署在更加靠近用户 的位置，并配置相应的服务器和业务网关，满足特定的时延和可靠性需求，C-RAN 可有效的 支持低时延、高可靠业务。
基于时延差异性的部署优化对于语音业务带宽和时延要求不高实时功能du可以部署在站点侧非实时功能可以部署在中心机房而对于大带宽低时延业务如视频或者虚拟现实一般需要高速传输网络或者光纤直接连接rru和中心机房并在中心机房部署缓存服务器以降低时延并提升用户体验
5G C-RAN 无线云网络总体技术报告
（v1.0）
RAN-PNF 拓展编排方案
结合 RAN 侧特点， 文中提出了针对 RAN-PNF 的轻度编排方案和 DU/RRU 的功能抽象建议。 RAN 由 CU VNF 和 DU PNF 等共同构成。扩展管理的目标是，使得不属于 NFVI 且不能被 VIM 管理的 PNF 支持配置管理和业务的“轻度编排” 。初步研究结论，虽然 PNF 不能像 VNF 那样 软硬完全解耦，但可实现轻度的功能和资源分离，并且可对 PNF 处理资源进行抽象表述。文 中阐述了四种潜在的方案，经对比分析两种较为可行的管理路径是： 1）NM->EM->PNF； 2）NM->EM-&g少无线云化在现网落地的阻力， 对现网无线机房和传输组网延迟进行了调研， 分析 CU 部署位置及设备规格需求。通过对全国 10 省的传送网延时的统计分析，建议 CU 机房可 规划在骨干汇聚机房位置（县/区级） 。根据实测统计，从该位置到基站的单向延迟基本可以 控制在 3ms 内，1 个 CU 机房可以对应 1000～3000 不等数量的小区，这一比例与各省规划建 设原则相关，随更加深入的调研，后续还会有所更新。另外，对机房部署可行性评估，还需 结合 CU 计算资源占用比来估算，也还需进一步增强。 根据无线网络云化资源共享需求， 需考虑网络软件层、 硬件层、 和虚拟化层的解耦策略。 文中针对无线网特征， 给出了几类可行的解耦方案建议， 考虑核心网业务下沉以及 MEC 的共 平台部署需求，优先推进软/虚间完全或部分解耦。
C-RAN与5G网络部署的方式
C-RAN与5G的网络部署方式众所周知，4G+网络已经实现C-RAN部署，遗憾的是没有大规模的推广，原因在于4G网络已经成熟，要想实现C-RAN就需要重新部署站点，成本更大，违背的C-RAN的初衷。
但是5G的来临，站点的规划、选择、建设都是重新开始，这就意味着C-RAN将在5G中崭露头角。
下面就谈谈C-RAN的概念、目标以及在5G中的部署方式。
1.什么是C-RAN？百科定义：C-RAN是基于集中化处理(Centralized Processing)，协作式无线电(CollaborativeRadio)和实时云计算构架(Real-time Cloud Infrastructure)的绿色无线接入网构架(Clean system)。
其本质是通过实现减少基站机房数量，减少能耗，采用协作化、虚拟化技术，实现资源共享和动态调度，提高频谱效率，以达到低成本，高带宽和灵活度的运营。
总结一下：通过C 集中化、C协作化、C绿色节能、C云计算的无线接入组网来达到降本增效！更浓缩的说就是：4C组网，降本增效。
相较于C-RAN的集中化、协作化和绿色节能方面在中移动4G+现网的推进，无线云化的概念也逐渐被业界广泛的接纳，C-RAN在引入网络功能虚拟化NFV框架后，实现软、硬、虚三层解耦，带来了无线资源MANO（管理与编排）的优势。
另一方面，面向5G，基于集中/分布单元CU/DU的RAN网络两级架构也已经被业界所认可，这一网络架构与无线云化的结合，构成了5G C-RAN的两个基本要素。
因此通过NFV软/硬/虚解耦的编排调度、CU/DU的无线组网方式实现5G C-RAN。
当然5G C-RAN最终的目的也是一样的，较少站点机房数量，实现集中化处理和协调式调度，最终实现资源共享，降本增效。
2. 5G C-RAN和4G C-RAN的区别是什么？上面阐述了C-RAN的含义和目的，相信大家应该有了一个基本的了解。
那有人问道，既然C-RAN在4G中也有实现，那么C-RAN在4G和5G中到底有什么区别呢？答案是：网络部署的形式不一样。
面向5G的C-RAN架构分析
Telecom Power Technology
通信技术
的C-RAN架构分析
李晓宇，罗海港，李超杰，王洪慈
（中国通信建设集团设计院有限公司，北京
网络多样化的应用场景和业务需求给无线接入网（RAN）提出了更严格的要求，然而目前传统的分布式无
的高规格需求，因此C-RAN应运而生。
主要分析了
部署形态及给运营商带来的效益，以期为相关行业人员提供一定的参考。
C-RAN；CU-DU；演进方向；部署形态
Analysis of C-RAN Architecture for 5G
LUO Hai-gang，LI Chao-jie
China Communication Construction Group Design Institute Co.
The diversified application scenarios and business requirements of
）. However，at present
is not enough to support the high specification requirements of
driving force. Mainly analyzes the evolution direction and advantages of C-RAN architecture
AAU
DU/CU核心网AAU
DU CU
AAU 接入机房
核心网
AAU
核心网
核心网DU CU
中传
DU/CU
网络部署形态。
面向5G规模演进的C-RAN架构部署方案
——————————收稿日期：2019-09-030引言移动互联网的快速发展和物联网业务的快速增长，使传统通信网络却处于进退两难尴尬境地：一方面，为了应对爆发式增长的数据流量，需要加大网络基础设施建设，这不仅耗费大量的投资成本，同时也造成包括无线机房、无线设备、传输设备、后备电源、空调等设备重复投资和能源消耗；另一方面，网络的扩容，数据流量增长并没有给运营商带来相应的收入回报，实际收入增长缓慢。
同时，以高清视频、网购、VR/AR 、网联无人机等为代表的新型互联网业务均需更低的网络时延从而确保更好的用户体验，这类业务单纯提升速率已不能满足不同场景下的低时延需求，还必须将内容进一步下沉至边缘网络，因此，兼顾业务时延和计算能力需求，构建MEC 核心能力，分场景灵活部署MEC 是未来运营商拓展新业务模式，提升产业价值的重要解决方案。
在面向RAN2020的演进过程中，接入网侧新引入面向5G 规模演进的C-RAN 架构部署方案5G Scale EvolutionC-RAN架构，从而构建实时功能与非实时资源的灵活部署，功能模块化，协同弹性化，RAN切片化的能力。
虚拟化、集中化、可编排等方面的突破性创新不仅有利于实现MEC下沉部署，而且可支持多样的5G业务应用以及灵活、自动化的运维管理需求；另一方面，通过采用BBU集中化模式，不仅可以有效减少基站机房数量，降低能耗，提升站点主设备及配套资源利用效率，而且有利于协作化、虚拟化技术的部署实施，实现资源协作，提高频谱效率，以实现低成本、高带宽和灵活度的运营方式［1-2］。
现阶段，如何提前开展面向5G 系统演进及业务部署的C-RAN组网架构部署规划是运营商需要迫切考虑的问题。
1C-RAN规划概述1.1C-RAN原理架构C-RAN通过集中化的基带处理、高速的光传输网络和分布式的远端无线模块，形成集中化处理（Cen⁃tralized processing）、协作化无线电（Collaborative Ra⁃dio）、云计算化（real-time Cloud Computing Infrastruc⁃ture）的绿色清洁（Clean）无线接入网构架。
《迈向5G-C-RAN：需求、架构与挑战》白皮书
迈向5G C-RAN：需求、架构与挑战Toward 5G C-RAN: Requirements, Architecture and Challenges目录前言 (1)1需求 (2)1.1灵活的无线资源管理需求 (2)1.2空口协调和站点协作需求 (2)1.3功能灵活部署及边缘计算的需求 (2)1.4增强网络自动化管理的需求 (3)25G C-RAN的概念 (4)2.1C-RAN的基本概念 (4)2.2C-RAN产业推进目标 (7)3关键技术的考虑 (9)3.1无线可编排技术 (9)3.2无线协议栈功能 (10)3.3虚拟层能力提升 (11)3.4设备形态的思考 (12)4总结 (14)缩略语 (15)参考文献 (17)致谢 (18)前言自从2009年，中国移动首次提出C-RAN概念，已有7年。
期间中国移动一直保持着每隔几年发布一个版本的C-RAN白皮书，向业界通报C-RAN进展并呼吁业界共同参与C-RAN的研发。
这期间，中国移动始终坚定不移地在推进C-RAN集中化部署和协作化技术在现网中的应用，并研究无线云网络，为最终实现无线通信网的“Open & Soft”的目标而奋斗。
自从中国移动的网络进入4G时代，前传网络对传输资源消耗过高而相对应传输资源有限的网络现实，使得C-RAN在中国移动网络的应用受到了一定限制，其发展也相对迟缓。
而从2014年起，通过引入无源波分设备WDM（Wavelength-division Multiplexing）和CPRI（Common Public Radio Interface，通用公共无线电接口）压缩技术，一定程度上解决了前传网络的光纤资源消耗过多的问题。
继而，在2015年至2016年年中，中国移动在一年的时间内发起了多省的C-RAN规模部署的验证工作。
通过福建、江苏、安徽三省的规模部署和长期运维验证，不仅证明了C-RAN组网方式在综合成本、无线协作化抗干扰、降低能耗等方面优势明显，也证明了C-RAN采用无源WDM（彩光）传输方案的10站以下的小规模集中，降低了对机房的配电、空间、可靠性等要求，通过长期运维，在运维难度、故障率等都未明显上升。
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RAN-NFVI 特殊能力拓展
给出 RAN-NFVI 特殊的能力扩展建议。包含加速器能力与高精度时间同步能力。对加速 能力的需求来自网络传输负荷与重复密集型计算。 在传输方面， 包含加速器对 OVS 能力的卸 载，在网卡上完成数据的分流，不仅节省计算资源，也可以提升分流速度；在密集型计算方 面，CU 功能中包含 PDCP 功能的重复的加解密的算法，对计算资源消耗较大，卸载至加速器 中，提高载波功耗比。新增逻辑单元 CU 的时间同步精度需求为±1ms，需要 1588+SyncE 等 方式进行时间同步。
NFVI 平台性能调优方案
考虑将 NFV 运用到无线领域，给出对 NFVI 平台的性能增强建议。包含：实时性能，网 络传输能力两方面。对实时性能的优化包含针对 Host OS 与 Guest OS 的实时优化，提高系 统的中断响应时间与系统的线程调度机制，以及针对硬件 BIOS 的配置调优，通过关掉支持 降频等设置，保障系统性能。针对系统的网络传输能力，包含跨机房的网络连接以及机房内 部的网络连接方式。其中，跨机房的网络连接采用 EVPN 的方式进行连接，机房内部的网络 连接多指 Openstack 内部的网络连接， 当前多采用 OVS+DPDK 与 SR-IOV 的方式， 来减少添加 了虚拟化层后对传输带来的性能损失，为提供网络传输速度。
功能切分设计满足灵活部署需求
无线接入网络功能从接入网的功能特性和业务的需求出发， 明确了接入网的两大设计原 则： – 实时功能和非实时功能分级； – 用户面功能和控制面功能按需灵活部署。 文中给出了总体方案建议。 根据功能的实时性要求将无线接入网功能划分为实时功能和 非实时的功能，DU 负责空口 TTI 级别的实时功能处理，CU 负责集中协同管理。对于非实时 功能， 控制面功能可以通过集中部署简化网络管理和提升资源效率， 而用户面功能可以通过 分布式部署满足不同业务的时延需求。
切片设计满足差异化 QoS 需求
文中给出了支持端到端切片的无线接入网功能设计的方案建议。 首先， 分解无线接入网 切片需求。一方面从端到端切片的整体需求分解而来，包括切片感知与关联、隔离与定制、
SLA 保障等，另一方面从接入网本身诉求出发，满足其资源效率需求。再次，明确无线网支 持切片的细分功能。 无线接入网切片应具有通过差异化的无线接入服务满足差异化需求的能 力，可以分解为核心网实例选择、无线接入网网络运维和无线接入网资源管理。最后，强调 无线接入网资源管理的分层设计是无线网切片的核心。 在 5G 差异化灵活空口设计的基础上， 通过跨切片统一的调度功能来支持不同类型切片的业务资源隔离和 QoS 保障需求。 Nhomakorabea1
摘要
面对移动互联网业务的冲击，传统移动通信网络正处于进退两难的尴尬境地：一方面， 为了应对爆发式增长的数据流量， 需要加大网络基础设施的建设， 这耗费了大量的投资成本； 另一方面，网络的扩容，数据流量的增长并没有给运营商带来成比例的收入回报，实际收入 增长缓慢。 为了保持持续盈利和长期增长， 移动运营商必须寻找低成本为用户提供无线业务 的方法。再者，面向 5G 应用场景，运营商需要拓展已有的商业模式，拓展业务模式支持垂 直行业应用场景的接入需求。这就势必造成了 5G 无线网必将支持多类业务的需求。 无线云网络 C-RAN 作为 5G 接入网的关键架构，通过在虚拟化、集中化、可编排等方面 的突破性创新，可以更好的支持多样的 5G 业务需求、部署组网需求，以及灵活、自动化的 运维管理需求。因此技术报告总体分四个大部分，对 5G C-RAN 的应用场景和技术方案进行 了梳理： 第一部分主要针对 C-RAN 应用场景从几个方面进行了细节分解，并给出了应用建议。
RAN-VNF 软件对其它组件的实现需求
文中总结了无线接入网的实现需求， 承上启下针对其它组件给出了需求建议。 可以分为 NFVI 层需求、传输网需求和编排器需求。其中 NFVI 层可使用 COTS 硬件，能够支持跨异构 COTS 硬件的资源池化，管理虚拟化资源（计算/存储/网络） ，并将虚拟化资源分配给应用。 传输网络应具备支持云化网络的能力和统计复用的能力， 满足业务的带宽和时延要求， 并提 供安全可靠的传输。 无线业务编排器需要具备按需自动生成部署和按设备的能力选择不同的 硬件部署的能力并且需要具备性能和故障管理功能。 第三部分是对底层平台技术的集中梳理，RAN-NFVI 是服务于无线网络功能虚拟化的基 础设施平台的简称，通过虚拟化层完成对硬件资源的抽象，形成虚拟计算资源、虚拟存储资 源、虚拟网络资源和虚拟加速器资源。从如下几个方面阐述无线云 RAN-NFVI 的技术特征和 方案建议。
组网场景角度
实际应用组网时， C-RAN 云网络亦满足灵活的组网需求， 包括例如高速铁路、 高速公路、 超密集网络覆盖、异频异构等组网场景。
网络运营维护角度
基于 NFV/SDN 的 C-RAN 无线云网络可根据业务负载检测情况， 通过预置策略自动化地完 成适合不同制式的处理资源规划及调整。此类典型场景包括：CU 自动故障报警、节能、以 及频谱资源的灵活分配， 其实质在于充分利用基于 NFV 网络的优势， 即不需要运营商施工建 设、设备商做任何，或者只需很少的软件开发，通过一些编排和配置就可以完成处理资源调 整，进而实现网络规划调整。 第二部分重点阐述了无线接入网的网络功能（NF）切分原则，并为支持切片和灵活部署 功能，对无线网网络功能做了概要性设计。
业务支持角度
基于 CU/DU 分离架构的 C-RAN 网络，可以有效的支持多连接，基站间协同等技术，更好 的提高网络吞吐量，降低干扰，提升用户体验，有效支持增强移动带宽业务；同时，通过将 多个 DU 或者 RRU 连接到一个 CU，由 CU 进行区域物联网的集中管控，可实现对机器通信和 物联网的支持； 最后， 将 RAN 的实时处理 DU 和非实时处理功能单元 CU 部署在更加靠近用户 的位置，并配置相应的服务器和业务网关，满足特定的时延和可靠性需求，C-RAN 可有效的 支持低时延、高可靠业务。