5G架構變遷,給連接器帶來了哪些挑戰?

通信 MWC 技術 物聯網 運營商 上海 路由器 國際電子商情 2019-07-06
5G架構變遷,給連接器帶來了哪些挑戰?

“一般情況下,如果我們開車速度是60公里/小時,剎車傳輸時延60毫秒,那麼剎車制動距離就是1米。但5G提供了很低的延遲,自動駕駛把時延控制到1毫秒,制動距離就能縮短到大約17毫米——這才能滿足應用環境需求。”TE Connectivity數據與終端設備事業部工程總監陳家輝在MWC會前的溝通會上這樣說。

5G架構變遷,給連接器帶來了哪些挑戰?

上述高可靠低時延通信,是5G的重要用例之一,5G能夠將時延從以往的20-50ms縮短至1ms。MWC 2019上海展會上出現的包括遠程醫療、智能製造、無人機等在內的各種5G使用場景都在此範圍內。除此之外,5G應用的重要特性還包括了eMBB(增強的移動帶寬),也就是高頻速度快,比4G快100倍;以及mMTC(海量機器類通信),或者說大規模物聯網,把終端密度提高到每平方千米100萬的程度,也是當前水平的100倍。

對5G基建的各層級供應商來說,要做到如此程度的提升都面臨不小的挑戰。從TE Connectivity作為連接器製造商的角度來看,也能管中規豹地瞭解,這其中的難度究竟體現在哪些方面,以及從中更多地理解,5G基建相較4G的一些顯著變化。

5G架構相比4G哪裡不同?

從表徵來看,5G就是低時延、高帶寬及大量設備通信。在基建架構層面,5G網絡的核心網和無線接入部分都發生了變化。核心網部分,主要是各類大數據量的應用,對核心網的處理能力提出更高的要求。這部分最大的變化就是4G的S-GW/P-GW網元在5G時代剝離出了控制面(CP)和用戶面(UP),而用戶面功能實際還下放到了接入側(下圖中的MEC)處理。

5G架構變遷,給連接器帶來了哪些挑戰?

來源:Netmanias

無線接入側的變化就相對很大了。上圖有兩個基本概念,BBU(上圖中的DU)和RRU(上圖中的RU,有時也叫RRH)。BBU就是基帶單元(baseband unit),一般生成與處理數字基頻RF信號;RRU則為射頻拉遠單元(remote radio unit)。3G時代BBU和RRU實現了設備分離;不過如上圖所示,3G、4G時期盛行的D-RAN(分佈式無線接入網),BBU和RRU還是放在同一個機櫃中的。

5G對基站數量的要求驟然變多,畢竟eMMB需要使用更高的頻率。傳統的這種D-RAN架構,每個蜂窩基站(cell site)都要求專門的BBU和RRU,另外還需要配套的電力、製冷、路由功能供應。如果按照這種架構去大規模增加基站數量,那麼基建費用和運營成本就會激增。所以不少無線技術和架構都湧現了,這其中包括了MIMO、CoMP、載波聚合、vRAN,還有現如今的C-RAN架構(雲RAN或中心化RAN)。

C-RAN的主體就是把BBU做了集中處理,移到了中心位置形成BBU池,和RRU徹底實現分離。BBU池能夠共享物理基礎設施,包括路由器這樣的網絡設備,當然還有空間、電力、製冷系統等。這是降低成本一種很好的方案,而且提升了架構的彈性。另外C-RAN也算是可持續綠色能源的一種方案,在一個BBU池中採用可再生能源總是好過分開的大量基站設備的。

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MWC展會上的長飛光纖5G前傳光模塊

這個時候,RRU就安裝在千米、萬米以外的遠程蜂窩基站上。那麼BBU到RRU之間的部分就需要有傳輸網絡了,這個傳輸網絡即是運營商常說的“前傳(fronthaul)”。而且前傳也實質上成為5G發展的一個重要焦點。我們也在MWC 2019上海展會上看到了不少前傳光纖和光模塊展示。

除了C-RAN架構將BBU做了中心化處理,遠端的RRU和外部天線也發生了變化。在5G網絡中,RRU形成了新的AAU(架構圖中的AU,有源天線單元)。這其中涉及到AAS有源天線系統,其特點就是集成了有源射頻電子元件與無源天線陣列,而不再是單獨的天線。

AAS系統的主要作用有兩個,其一是有源天線可將信號專注到一個特定的方向,這樣一來從基站抵達特定設備的信號也就更強,這就是Beamforming波束成形技術。第二,這裡的天線陣列就是MIMO天線,通過多個無線信道同時服務多用戶,實現MU-MIMO。

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