RAN在5G中的重要性分析

在 5G 入门系列的第1 部分中，我介绍了整体 5G 架构，并概述了每个组件。在本专栏中，我将深入探讨5G的无线接入网络（RAN）。

RAN在5G中的重要性

5G的关键驱动力是物联网（IoT）。当然，现有的智能手机服务和应用程序将更快，功能更丰富地迁移到5G。移动行业和标准组织将这些服务分类如下：

增强型移动宽带 （eMBB）。目前为LTE提供的服务，但速度更快，分辨率更高，功能更丰富。示例包括高分辨率或 3D 视频和增强现实应用程序。5G被指定为10Gbps的宽带接入。

超可靠和低延迟通信 （uRLLC）。需要高可靠性和一定精度的实时处理和毫秒级响应的服务。这里的例子包括自动驾驶、智能城市、智能电网和工业物联网应用。

大规模机器类型通信 （mMTC）。具有大量传感器的服务通过物联网网关向云应用程序和 AI 发送信息。示例涉及零售、智能城市、农业物联网应用，其中数千个传感器（mMTC 包含每平方公里多达 100 万台设备！）可能向云 AI 和机器学习应用程序提供信息，以优化城市和零售规划、功率优化或除草剂或杀虫剂的应用。

所有这些都意味着RAN必须更快，更高容量和更智能。5G是网络基础设施的全面数字化转型。然而，涉及推出5G RAN的渐进步骤在很大程度上被采用为迈向5G的第一步。这个增量步骤通常被称为“非独立”或5G NSA。

5G NSA意味着正在部署的天线和基站将提供5G频率范围，但RAN将与现有的4G LTE核心网络配合使用。这允许升级RAN，而无需在LTE内核中进行太多更改。

5G 新无线电 （NR）

在第1 部分中，我介绍了为支持 5G 服务和应用而引入的三个无线电频段。通常，第 1 部分中描述的低频段和中频段频率范围与 4G LTE 频率范围重叠并扩展以实现兼容性。这将提供支持 eMBB 应用所需的更多带宽。该频段有时被称为5G“新无线电”或5G NR。

第二个范围的工作频率在 24GHz 和 52 GHz 之间。这个范围称为“毫米波”或毫米波。毫米波频谱将支持uRLLC和mMTC应用。然而，这并非没有挑战。预计各国之间的可用频率范围会有所不同，这使得设备制造变得困难。智能手机和物联网设备制造商可能会遇到困难，制造一种简单明了、易于编程的设备或传感器，该设备或传感器可以根据其运营所在的国家或地区的频谱分配轻松配置。

第 1 步：5G NSA

5G NSA的通用图如下所示。在此图中，LTE节点用作主节点（MeNB），5G节点用作辅助节点（En-gNB）。

主LTE和辅助5G节点都与演进分组核心（S-GW/P-GW）直接接口。但是，只有主 LTE 节点具有与 MME 的控制平面连接。

使用 5G NSA 架构，支持 5G 的设备可以利用 5G RAN 的带宽处理用户平面流量，但控制平面（承载信道设置/拆卸）仍由 LTE 主节点负责。在某些情况下，用户平面流量也可能从 5G RAN 节点传递到 LTE 主节点，以实现回退场景。

随着时间的推移，随着下一代核心的部署，MeNB和EPC组件将被移除，这将导致5G独立（5G SA）架构。

云 RAN （C-RAN） 的角色

为了支持uRLLC之类的东西，你需要接近边缘的实时智能。这意味着微型数据中心将与RAN集成以提供这些功能。事实上，正如Part 1谈到网络切片的概念一样，RAN智能也有切片的概念。RAN实时功能包括网络调度、链路适配、功率控制、干扰协调、重传、调制和编码。这意味着RAN站点将包括具有高性能和低延迟的专用硬件，以便有效地执行需要近距离的服务。

RAN非实时功能包括小区选择和切换、加密和多连接收敛。这些非实时功能可以在使用标准处理器和服务器的集中位置执行。其结果是一种架构，其中在RAN中部署了微型数据中心，这些数据中心具有专门的硬件来执行延迟和实时敏感任务，这些任务级联到聚合位置的“中央办公室”数据中心，这些数据中心为环境执行许多非实时任务。这些反过来又级联到部署人工智能和大数据分析处理的区域数据中心。其结果是一个跨越 RAN、核心和互联网的分布式数据中心架构。

5G RAN 最终想法

5G RAN架构和演进是满足低延迟、高带宽和更高容量等多种业务需求的关键。但这不仅仅是部署更新的天线。为增强现有服务和引入新服务而划分频谱对移动运营商和设备制造商来说都是挑战和机遇。伴随RAN位置的微型数据中心对于支持uRLLC应用至关重要。需要解决新的业务和成本模式 - 微型数据中心意味着服务器和电力，因此与这些新站点相关的空间和电力成本对于经济高效地支持这些新服务的能力至关重要。

5G RAN将主要分三个阶段部署。第一阶段涉及5G非独立模式将使用现有的4G LTE核心和天线，其中LTE基站将继续管理控制平面，而5G辅助节点将为增强服务提供增加的带宽和容量。第二阶段涉及添加微型数据中心，以提高智能和低延迟处理。第三阶段涉及通过部署5G核心并移除LTE RAN和核心组件来完成数字化转型。

RAN的转型已经开始，从技术和商业模式的角度来看，其演变对于物联网未来的成功至关重要。

审核编辑：郭婷