1、獲取報(bào)告1、2、3、每周群內(nèi)7+報(bào)告；當(dāng)日華爾街日?qǐng)?bào)、4、行研報(bào)告均為公開(kāi)利歸原作者所有，起點(diǎn)財(cái)經(jīng)僅分發(fā)做內(nèi)部學(xué)習(xí)。掃一掃關(guān)注 回復(fù)：加入“起點(diǎn)財(cái)經(jīng)”群。本屬于中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化，并受法律保護(hù)。、摘編或利用其它方式使用本文字或者觀點(diǎn)的，應(yīng)注明“來(lái)源：中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化”。上述者，本將其相關(guān)法律責(zé)任。要 點(diǎn)5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是為多種不同類型的業(yè)務(wù)提供滿意的服務(wù)。這些典型業(yè)務(wù)通常分為三大類：增強(qiáng)的移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)、面向垂直行業(yè)的大規(guī)模通信業(yè)務(wù)、低時(shí)延高可靠業(yè)務(wù)。不同的業(yè)務(wù)對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)空口能力、架構(gòu)等的設(shè)計(jì)和部署需求存在一定的差異，其差異性主要體現(xiàn)在時(shí)延、空口傳輸以及回傳能力等方面。在Rel-15的NR標(biāo)準(zhǔn)

2、中g(shù)NB的形態(tài)已經(jīng)支持了類似于4G eNB的務(wù)和部署場(chǎng)景的需求。以及CU/DU分離兩種類型以滿足不同類型業(yè)本課題以3GPP Rel-15中CU/DU所涉及的相關(guān)規(guī)范和為基礎(chǔ)，本首先介紹了5G中CU/DU的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展，在此基礎(chǔ)上分析了CU/DU的適用場(chǎng)景以及對(duì)于操作維護(hù)的需求。隨后CU-CP/UP分離架構(gòu)以及基于CU/DU底層切分兩個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行了研究，主要著標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展，適用場(chǎng)景及主要功能和過(guò)程等方面開(kāi)展了相關(guān)的分析。在全文的最后給出了CU/DU架構(gòu)和部署方式的總結(jié)。研究： 中國(guó)電信、中國(guó)信息通信、中國(guó)網(wǎng)絡(luò)通信有限公司、中國(guó)移動(dòng)通信公司、大唐電信科技產(chǎn)業(yè)（電信科學(xué)技術(shù)）、技術(shù)、上海諾基亞貝爾、愛(ài)立信（

3、中國(guó)）通信、中興通訊無(wú)線通信技術(shù)(中國(guó))、烽火科技、聯(lián)發(fā)博動(dòng)科技（北京）項(xiàng)目參加人：、黃蓉、劉子實(shí)，、華、完成日期：2018 年 10 月II目次12344.14.1.14.1.24.1.34.24.34.3.14.3.24.44.555.15.1.15.1.25.25.2.15.2.25.2.35.35.45.4.15.4.25.4.2.15.4.2.25.4.2.366.16.26.2.16.2.26.2.36.36.46.4.16.4.2范圍 .參考文獻(xiàn) .縮略語(yǔ) .CU/DU 分離架構(gòu)概述 .CU/DU 引入的背景介紹 .5G 多樣的業(yè)務(wù)需求 .組網(wǎng)和性能需求 .差異化的商業(yè)需求和 I

4、CT 融合需求 .1135557899CU/DU 分離架構(gòu)的.標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展情況概述 .基于面和用戶面分離的 CU/DU 架構(gòu) .基于底層切分的 CU/DU 架構(gòu) .CU/DU 合設(shè)和分離的適用場(chǎng)景 .CU/DU 對(duì)于操作維護(hù)的需求 .11121313141414151717192022242425基于面和用戶面分離的 CU/DU 架構(gòu)和部署研究 .部署場(chǎng)景分析 .部署場(chǎng)景分析 .引入CP/UP 分離的利弊分析.主要的信令過(guò)程 .空閑態(tài)和連接態(tài)間的轉(zhuǎn)換 .Xn 切換過(guò)程 .CU-UP 變更過(guò)程.架構(gòu)及接口研究 .安全性分析 .對(duì)于 CU-CP 影響分析 .對(duì)于 CU-UP 的影響分析 .密鑰推導(dǎo)2

5、5PDCP COUNT 翻轉(zhuǎn)25計(jì)數(shù)值檢查26基于底層切分方案的 CU/DU 架構(gòu)研究 .引入背景 .潛在RAN 側(cè)劃分方案介紹 .方案 1：物理層劃分方案 1 .方案 2：物理層劃分方案 2 .方案 3：物理層劃分方案 3 .26262727282929303030底層切分方案的一些.接口劃分方案對(duì)比 .前傳帶寬計(jì)算參數(shù)集合 .帶寬計(jì)算方法 .III6.4.2.16.4.2.26.4.37下行方向計(jì)算方法30上行方向計(jì)算方法33評(píng)估結(jié)果35總結(jié)與展望36IV5G CU/DU 設(shè)備應(yīng)用研究1范圍本課題以3GPP Rel-15中CU/DU所涉及的相關(guān)規(guī)范和為基礎(chǔ)，主要考慮在SA場(chǎng)景中展開(kāi)CU/D

6、U部署方案以及設(shè)備技術(shù)要求的研究工作。結(jié)合上述兩個(gè)方向以及R15的WI/SI標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展，本研究課題涉及的內(nèi)容如下：1CU/DU分離與合設(shè)的適用場(chǎng)景研究：研究CU與DU部署場(chǎng)景與規(guī)模，研究不同業(yè)務(wù)對(duì)于CU和DU的規(guī)模和部署位置的需求，分析CU/DU架構(gòu)對(duì)于不同業(yè)務(wù)性能的影響（如面和用戶面時(shí)延、系統(tǒng)容量等）2CU/DU以及DU和AAU的同步方式、同步以及抖動(dòng)等要求的分析和研究3F1（CU-DU）和E1（CU的CP-UP）接口對(duì)于傳輸、關(guān)鍵過(guò)程的需求研究4DU和AAU前傳接口需求分析：研究對(duì)于前傳接口的需求，包括傳輸距離、時(shí)延、光纖容量等需求5CU/DU 的操作維護(hù)要求的分析和研究：研究CU/DU對(duì)于

7、的需求2參考文獻(xiàn)下列文件中的條款通過(guò)本研究課題的而成研究課題的條款。凡是注日期的文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本研究課題，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本研究課題達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的文件，其最新版本適用于本研究課題。13GPP TR 38.913,Study on Scenarios and Requirements for Next Generation AccessTechnologies; v14.3.023GPP TR 38.801, Study on new radio access technology: Radio acc

8、ess architecture andinterfaces3R3-160766, NEC,KDDI, "Motivation of Functionality Splitting in RAN architecture",RAN3#91bis Bangalore, India, 11th 15th April 201614R3-160622,Intel,"Fronthaul and RAN Functional Split Aspects of the Next GenerationRadio Access Network",RAN3#91bis Ba

9、ngalore, India, 11th15th April 20165R3-160670,ATT,"Flexible Split of Next Generation RAN ArchitectureFunctions",RAN3#91bis Bangalore, India, 11th15th April 20166R3-160775,CATT,"Consideration on RAN architecture in 5G NR",RAN3#91bisBangalore, India, 11th15th April 20167R3-160843,E

10、ricsson,"RANinternalarchitecture",RAN3#91bisBangalore,India,11th15th April 20168中國(guó)移動(dòng)，“5G C-RAN無(wú)線云網(wǎng)絡(luò)總體技術(shù)報(bào)告”9R3-160843,Ercisson,"RAN internal architecture", RAN3#91bis Bangalore, India,11th15th April 201610 RP-170818,NTTo,New WID on CU-DU lower layer split for New Radio,3GPPTSG RAN

11、 Meeting #75 Dubrovnik, Croatia, March 6 - 9, 201711 3GPP TS 38.300,NR; Overall description; Stage-212 3GPP TR 38.816,Study on CU-DU lower layer split for NR,v15.0.013 RP-171905,Ericsson,Revision of SI on separation of CP and UP for split option 2 ofNR,3GPP TSG RAN Meeting #77 Sapporo, Japan, Septem

12、ber 11 - 14, 201714 3GPP TS 38.401,NG-RAN; Architecture description15 3GPP TR 38.806,Study of separation of NR Control Plane (CP) and User Plane (UP) forsplit option 216 3GPP TS 38.410,NG-RAN; NG general aspects and principles17 3GPP TS 38.460,NG-RAN; E1 general aspects and principles18 3GPP TS 38.4

13、61,NG-RAN; E1 layer 119 3GPP TS 38.462,NG-RAN; E1 signalling transport20 3GPP TS 38.463,NG-RAN; E1 Application Protocol (E1AP)21 中國(guó)移動(dòng)，“C-RAN無(wú)線接入網(wǎng)綠色演進(jìn)白皮書"，V1.5.0，2018年8月22 RP-170252，NTTo，Motivation for WI on CU-DU lower layer split for NR，RAN #75, Dubrovnik,Croatia,March 6-9,201723 R3-161380，NTT

14、O, INC., KT, Softbank, TIM, Verizon, SKT, DeutscheTelekom, CMCC, AT&T， Motivation for standard interface between central and2distributed units，TSG-RAN Working Group 3 meeting #92 Nanjing, China, 23th to 27th,May 20163縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本研究課題。5GC5G5G Core Network網(wǎng)AMFAccess and Mobility Management Functio

15、n接入和移動(dòng)管理功能CS配置的調(diào)度Configured SchedulingDCIntra-E-UTRA Dual Connectivity雙連接DCI下行信息Downlink Control InformationMNMaster Node主節(jié)點(diǎn)MR-DC多制式雙連接Multi-RAT Dual ConnectivityNCGINR小區(qū)全球識(shí)別碼NR Cell Global IdentifierNCRNeighbour Cell Relation鄰小區(qū)關(guān)系NE-DCNR-E-UTRA 雙連接NR-E-UTRA Dual ConnectivityNGAPNG應(yīng)用協(xié)議NG Application

16、 ProtocolNGEN-DCNG-RAN E-UTRA-NR雙連接NG-RAN E-UTRA-NR Dual ConnectivityNR-RANNG無(wú)線接入網(wǎng)NG Radio Access NetworkNRNR無(wú)線接入NR Radio AccessPCH尋呼信道Paging ChannelPDCCHPhysical Downlink Control ChannelPrimary Synchronisation Signal物理下行信道PSS主同步信號(hào)PUCCH物理上行信道Physical Uplink Control ChannelQFI服務(wù)質(zhì)量流IDQoS Flow IDRACH隨機(jī)

17、接入信道Random Access ChannelSCGSecondary Cell Group輔小區(qū)組SDAP服務(wù)數(shù)據(jù)調(diào)整協(xié)議Service Data Adaptation ProtocolSMF會(huì)話管理功能Session Management Function3SN輔節(jié)點(diǎn)Secondary NodeURLLCUltra-Reliable and Low Latency高可靠低時(shí)延通信CommunicationsXnAPXn應(yīng)用協(xié)議Xn Application ProtocolXn-CXn面Xn-Control planeXn-UXn用戶面Xn-User plane44CU/DU 分離架構(gòu)概

18、述4.1 CU/DU 引入的背景介紹在3GPP的需求TR38.913中明確提出了支持多種靈活的RAN側(cè)分割方案，將CU/DU分離式部署作為5G需支持的關(guān)鍵特征之一。在3GPP TR38.801中主要認(rèn)為引入CU/DU分離有如下幾個(gè)方面的好處：1.硬件實(shí)現(xiàn)靈活，可以節(jié)省成本。2.CU和DU分離的架構(gòu)下可以實(shí)現(xiàn)性能和負(fù)荷管理的協(xié)調(diào)、實(shí)時(shí)性能優(yōu)化并易于實(shí)現(xiàn)NFV/SDN功能。3.功能分割可配置能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求，如傳輸時(shí)延的多變性。本章節(jié)主要從5G多樣的業(yè)務(wù)需求、組網(wǎng)性能和支持性商業(yè)模式/ICT融合等幾個(gè)角度介紹在標(biāo)準(zhǔn)中引入CU/DU分離的主要和。4.1.15G 多樣的業(yè)務(wù)需求ITU為5G定

19、義了eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、mMTC（海量大連接）、uRLLC （低時(shí)延高可靠）三大場(chǎng)景。實(shí)際上不業(yè)往往在多個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)上存在差異化要求，因而5G系統(tǒng)還需支持可靠性、時(shí)延、吞吐量、計(jì)費(fèi)、安全、可用性的定制組合；不同的業(yè)務(wù)對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)空口能力、架構(gòu)等存在一定的差異，這些差異主要體現(xiàn)在時(shí)延、空口傳輸以及回傳能力等方面：1.eMBB典型應(yīng)用包括4K、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、會(huì)診、教育等。相對(duì)于與以往3G/4G的典型業(yè)務(wù)而言，其對(duì)于用戶體驗(yàn)帶寬、時(shí)延等都有明顯的差異：-對(duì)于慢速移動(dòng)用戶，用戶的體驗(yàn)速率要達(dá)到 1 Gbps量級(jí)-對(duì)于高速移動(dòng)或者信噪比比較惡劣的場(chǎng)景，用戶的體驗(yàn)速率至少要達(dá)到100Mbps-業(yè)

20、務(wù)密度最高可達(dá)每平方公里Tbps量級(jí)-對(duì)于高速移動(dòng)用戶，最高需要支持500km/h的移動(dòng)速率5-用戶平面的延時(shí)需要在4ms量級(jí)2.uRLLC典型應(yīng)用包括工業(yè)、配電自動(dòng)化、無(wú)人機(jī)、面向自動(dòng)駕駛的V2X應(yīng)用、運(yùn)動(dòng)、觸覺(jué)交互等。當(dāng)前一些新務(wù)對(duì)于時(shí)延和可靠性都提出嚴(yán)苛的要求。這類業(yè)務(wù)最低要求支持小于1ms的空口時(shí)延以及在一些場(chǎng)景里達(dá)到較高的傳輸可靠性。傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為這些特殊場(chǎng)景通信的可靠性需求，因此為了滿足此類業(yè)務(wù)的需求，蜂窩網(wǎng)和傳輸網(wǎng)的可靠性和實(shí)時(shí)性都著極大的挑戰(zhàn)。3.mMTC典型應(yīng)用包括智慧城市、智能家居、工業(yè)信息化、智能物流等。這類應(yīng)用對(duì)連接密度要求較高，同時(shí)呈現(xiàn)行業(yè)多樣性和差異化。該類型

21、業(yè)務(wù)是5G新拓展的場(chǎng)景，重點(diǎn)解決傳統(tǒng)移動(dòng)通信無(wú)法很好支持地物聯(lián)網(wǎng)及垂直行業(yè)應(yīng)用。這類業(yè)務(wù)具有小數(shù)據(jù)包、低功耗、海量連接等特點(diǎn)。這類終端分布范圍廣、數(shù)量眾多，不僅要求網(wǎng)絡(luò)具備超千億連接的支持能力，滿足100萬(wàn)/km2連接數(shù)密度指標(biāo)要求，而且還要保證終端的超低功耗和超低成本。因此5G網(wǎng)絡(luò)中支持如此巨大的數(shù)目需要設(shè)計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以降低網(wǎng)絡(luò)部署成本。考慮到不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，時(shí)延、容量、頻譜效率等需求都有很大的差異，因此需要一種靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)去滿足不同的業(yè)務(wù)需求。考慮到在未來(lái)的5G部署應(yīng)用中，如圖 1所示需要考慮對(duì)多種混合業(yè)務(wù)的支持，實(shí)現(xiàn)在無(wú)線側(cè)動(dòng)態(tài)共享無(wú)線，引入CU/DU分離架構(gòu)也是有必要的8。6圖

22、 1 基于業(yè)務(wù)特性實(shí)現(xiàn) CU 按需部署4.1.2組網(wǎng)和性能需求基于5G的總體需求，考慮到5G組網(wǎng)和設(shè)備性能提升，業(yè)界的一些公司認(rèn)為CU/DU分離可以有助于或者如下方面的性能：1解決前傳接口的帶寬：目前基于CPRI實(shí)現(xiàn)BBU和RRU分離時(shí)，采用理想前傳，每10MHz單天線端口所需CPRI帶寬為614.4Mbps。當(dāng)信號(hào)帶寬和天線端口都增加時(shí)，CPRI接口的帶寬需求也線形增加。如200MHz且256天線端口下，所需CPRI帶寬為2560Gbps。如果采用ITU規(guī)定的5G系統(tǒng)最大帶寬1GHz，且采用256天線，則CPRI帶寬需求為12800Gbps。因此，對(duì)現(xiàn)有RAN架構(gòu)進(jìn)行分離可以有效降低前傳(F

23、ront-haul)的帶寬需求2處理效率：文稿4提出采用CU/DU分離可以使得CU可提升協(xié)作處理的性能和以實(shí)現(xiàn)集中化和。相對(duì)于傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)，集中處理可以提升無(wú)線在協(xié)作處理效率和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的提升，同時(shí)可以降低CAPEX/OPEX和設(shè)備能耗。此外，5G系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的3G和4G系統(tǒng)是不同的，5G為多個(gè)頻率(高低頻以及非頻段)且多層重疊(multi-tiered，如宏蜂窩+微小區(qū))，因此要在如此復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中獲得更大的性能增益，就需要處理單元實(shí)現(xiàn)干擾管理和話務(wù)聚合作用。其次，由于5G的帶寬大，天線數(shù)目多，因此某些條件下無(wú)法完全集中化管理，7比如多天線處理、前傳壓縮等功能還需要在遠(yuǎn)端分布單元中實(shí)

24、現(xiàn)。從而采用RAN架構(gòu)分離便于在各種場(chǎng)景下提供更大的靈活性。再有，實(shí)現(xiàn)多連接時(shí)，UE到網(wǎng)絡(luò)的連接來(lái)自多個(gè)頻率下的多個(gè)傳輸點(diǎn)，為了防止話務(wù)在前傳上多次轉(zhuǎn)發(fā)，采用單元來(lái)集中進(jìn)行話務(wù)處理就更為有效。3有利于無(wú)線側(cè)NFV實(shí)現(xiàn)：文稿5提出在5G系統(tǒng)中若支持網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)時(shí)，基于集中硬件池中可以較為方便的支持一些功能的實(shí)現(xiàn)。基于無(wú)線側(cè)NFV，可以實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)景中的靈活硬件部署，從而實(shí)現(xiàn)成本節(jié)省。并且靈活的功能分割便于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)按需配置。可配置的功能分割可以適應(yīng)于不同場(chǎng)景，如傳輸時(shí)延變化等。4降低信令開(kāi)銷及切換時(shí)延：文稿6提出為了實(shí)現(xiàn)5G的性能目標(biāo)，需要增加帶寬、提高頻譜效率并增加站址密度。帶寬

25、增加意味著需要采用高頻段，而這會(huì)降低小區(qū)覆蓋，從而需要增加傳輸接收點(diǎn)。而TRP的增加對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)很大，比如信令開(kāi)銷、不同TRP以及節(jié)點(diǎn)間的移動(dòng)管理和協(xié)調(diào)等。從網(wǎng)的角度看，RAN CU內(nèi)部的移動(dòng)性不可見(jiàn)，從而降低網(wǎng)的信令開(kāi)銷和復(fù)雜度。此外有利于集中時(shí)信令較少及切換時(shí)延降低，由于當(dāng)UE在CU內(nèi)部移動(dòng)時(shí)，如果每個(gè)TRP都采用的連接，則切換和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)會(huì)非常頻繁。而采用CU將協(xié)議和安全協(xié)議集中化后，UE在CU的TRP間移動(dòng)時(shí)，UE的信令過(guò)程和數(shù)據(jù)中斷會(huì)降低。4.1.3差異化的商業(yè)需求和 ICT 融合需求未來(lái)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不單服務(wù)于個(gè)人，還會(huì)服務(wù)于一些垂直行業(yè)（如公共安全，智能工廠，智能醫(yī)療，V2X等），商業(yè)模

26、式差異化顯著。商業(yè)模式的差異化，要求未來(lái)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠支持快速?gòu)椥缘臄U(kuò)容，以統(tǒng)一的架構(gòu)靈活支持不業(yè)用戶和業(yè)務(wù)的快速交付，如支持E2E網(wǎng)絡(luò)切片等。此外，為了更好和OTT (Over The Top)相互促進(jìn)，運(yùn)營(yíng)商需要通過(guò)ICT技術(shù)的融合，如：，提升未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的彈性和敏捷性，應(yīng)對(duì)未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性發(fā)展。ICT技術(shù)的融合，一方面實(shí)現(xiàn)了軟硬件解耦，降低成本，另一方面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能解耦和軟件化，支持網(wǎng)絡(luò)功能可編排和可定制8。84.2 CU/DU 分離架構(gòu)的對(duì)于CU/DU分離架構(gòu)，在標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，一些問(wèn)題也同時(shí)被提出。文稿結(jié)合早期的3G題9：的分離架構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用，分析了在5G階段采用CU/DU分離

27、架構(gòu)的問(wèn)1兩級(jí)節(jié)點(diǎn)之間的流控要求較高：在3G系統(tǒng)中，RNC與eNodeB之間的與RNC中的RLC終結(jié)點(diǎn)相分離，從而對(duì)NodeB和RNC之間的流控要求比較高。2存在多廠家互操作問(wèn)題：LTE架構(gòu)下，RAN只包含單一的邏輯節(jié)點(diǎn)eNodeB，S1和X2都終結(jié)在eNodeB上，便于實(shí)現(xiàn)多廠家的互操作。LTE架構(gòu)也顯示出了高度的靈活性，比如采用集中基帶處理實(shí)現(xiàn)CoMP等功能，必要的話，也可以對(duì)進(jìn)一步集中和虛擬化。需要注意的是，LTE階段引入的一些新功能如MBMS、eNB/CSG、SON增強(qiáng)、MIMO增強(qiáng)、CoMP、eICIC以及網(wǎng)絡(luò)切片等功能最終都在LTE網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)了，這些功能的引入都不需要對(duì)RAN架構(gòu)進(jìn)

28、行根本性的變化。因此，LTE的扁平架構(gòu)不僅有利于了新增功能的標(biāo)準(zhǔn)化工作，同時(shí)也簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和方便了異廠家互操作。3影響算法設(shè)計(jì)：3G當(dāng)初也考慮過(guò)Iub接口的協(xié)議分割問(wèn)題，但是也同樣證明沒(méi)有效率，會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題，如內(nèi)部調(diào)度算法難以實(shí)施、Iub接口時(shí)延對(duì)性能的。LTE系統(tǒng)中，一些空口設(shè)計(jì)比較嚴(yán)格，如DL HARQ ACK固定為4ms使得基帶處理集中化比較，從而對(duì)某些場(chǎng)景下inter-eNB CA的部署帶來(lái)影響。也正是由于這入了雙連接的概念。另外， 物理小區(qū)號(hào)PCI 與PSS/SSS 以及個(gè)，PDCCH/CRS/MIB/SIB以及切換算法、密鑰變化等密切相關(guān)，從而對(duì)容量和數(shù)等帶來(lái)影響。還有，CRS

29、/PSS/SSS/MIB采用固定周期傳送也對(duì)能耗帶來(lái)很大影響。而對(duì)這些設(shè)計(jì)進(jìn)行改變來(lái)實(shí)現(xiàn)后向兼容的難度很大，幾乎不可能，因此對(duì)靈活部署帶來(lái)很大影響。4.3 標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展情況概述3GPP在Rel-14 5G的SI階段CU/DU分離架構(gòu)開(kāi)展了技術(shù)研究和性能評(píng)估，共計(jì)提出了8種CU/DU分離的劃分方案，相關(guān)研究成果寫入到TR38.801中。在3GPP Rel-159階段SI階段的研究結(jié)果選擇了Option2作為后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)化的方案。在該方案中，在CU和DU之間新定義了一個(gè)F1的新接口，用于傳輸面配置信息、用戶信令以及用戶面數(shù)據(jù)等信息。在CU內(nèi)部面和用戶面在部署時(shí)也可以分離，以滿足不同類型業(yè)務(wù)對(duì)于時(shí)延和集中

30、管理的差異。標(biāo)準(zhǔn)中定義CU-CP和CU-UP之間的接口為E1接口。一個(gè)邏輯DU可以支撐多個(gè)物理小區(qū)，但是邏輯上只能屬于一個(gè)CU，為了可擴(kuò)展性考慮能分別為CU-CP和CU-UP提供多個(gè)傳輸點(diǎn)。在5G的SI階段，CU/DU劃分共有8種大的劃分方案。High- RLCRRCRFDataOption 1Option 4Option 5Option 6Option 7Option 8Option 2Option 3PDCPLow-PHYRFData圖 2 八種CU/DU劃分方案其中Option 1到Option 4被定義為劃分方案(High Layer Split)，而Option 5到Option 8

31、被定義為底層的劃分方案(Lower Layer Split)。這八種劃分方案從實(shí)現(xiàn)的角度都是可行的，但是為了減少后續(xù)開(kāi)發(fā)的復(fù)雜度，無(wú)法同時(shí)支持上述八種方案，如所示。因此在Rel-15 WI開(kāi)始時(shí)確定了Option2-1作為劃分方案的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象。而對(duì)于底層切分方案，考慮到各個(gè)廠家在物理層實(shí)現(xiàn)上差異較大較為難以標(biāo)準(zhǔn)化，因此在2017年11月完成底層切換方案的研究中確定標(biāo)準(zhǔn)化任何一種劃分方案，由廠家在部署中實(shí)現(xiàn)決定。在Option2-1中，CU完成RRC、PDCP層的功能和小區(qū)調(diào)度，在DU中完成RLC，MAC，PHY的功能和單小區(qū)調(diào)度。在標(biāo)準(zhǔn)討論過(guò)程中，劃分方案采用Option2-1還是Option

32、3-1是存在爭(zhēng)議的。其中Option3-1是基于ARQ進(jìn)行的劃分，其特點(diǎn)為：-Low RLC包含分段和拼接功能，位于DU；-High RLC包含ARQ以及重排序功能，位于CU其中Option2-1的優(yōu)勢(shì)在于：-PDCP-RLC劃分方案可以復(fù)用3GPP Rel-12標(biāo)準(zhǔn)化方案中已有的LTE雙連接架構(gòu)和接口-LTE-NR緊互操作的對(duì)齊以及功能劃分至少在用戶面上對(duì)4G向5G的遷移有利-與option 3-1相比（ARQ在CU側(cè)），Option 2-1沒(méi)有RLC PDU重傳的時(shí)延。當(dāng)CU/DU之間傳輸時(shí)延較大時(shí)，Option2-1可以有效提升用戶吞吐量。10High- PHYLow- MACHigh-

33、 MACLow- RLCHigh- RLCRRCLow-PHYHigh- PHYLow- MACHigh- MACLow- RLCPDCP而認(rèn)為option 3-1更優(yōu)的觀點(diǎn)如下：-在非理想傳輸條件下，由于ARQ和重排序在CU側(cè)，option 3-1具有更好的傳輸可靠性；-ARQ在CU側(cè)可以提供集中化以及增益；-傳輸網(wǎng)絡(luò)的錯(cuò)誤可以通過(guò)CU端到端的ARQ機(jī)制進(jìn)行修復(fù)，這種機(jī)制可以給重要數(shù)據(jù)以及面信令提供保護(hù)；-由于沒(méi)有RLC狀態(tài)信息因此沒(méi)有UE上下文，沒(méi)有RLC功能的DU可以處理連接態(tài)的UE；-由于沒(méi)有ARQ協(xié)議，DU可以減少運(yùn)算和緩沖的需求；而最終3GPP選擇了標(biāo)準(zhǔn)化相對(duì)簡(jiǎn)單且性能更加的Opt

34、ion2-1方案作為劃分的最終方案。4.3.1基于面和用戶面分離的 CU/DU 架構(gòu)在Rel-14階段CU/DU分離的研究基礎(chǔ)上，在Rel-15愛(ài)立信提出了CU中面和用戶面分離的研究課題及后續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作13。在Rel-14階段3GPP RAN3中達(dá)成的結(jié)論是CU中的CP和UP進(jìn)行分離，但是具體的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方案待定。在這個(gè)架構(gòu)里面，DU負(fù)責(zé)RLC/MAC/PHY三層，而CU-CP負(fù)責(zé)PDCP/RRC的面實(shí)例，而CU-UP負(fù)責(zé)PDCP和SDAP用戶面實(shí)例。這個(gè)部署方案提供了不同場(chǎng)景和性能的中如何靈活將不同的RAN功能分配到不同的地理位置中。例如CU-CP可以部署在靠近DU的位置，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)延的降低

35、；同樣CU也可以部署在數(shù)據(jù)中心，提供云架構(gòu)的效果。該研究課題主要研究?jī)?nèi)容包括：-基于TR38.801，研究CP/UP分離的應(yīng)用場(chǎng)景，完成可行性和增益評(píng)估-確定具體的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)方案，如引入CP/UP之間的接口等-研究和標(biāo)準(zhǔn)化CP/UP對(duì)于一些主要過(guò)程和接口的標(biāo)準(zhǔn)化影響基于該研究課題的成果，3GPP R15階段對(duì)基于CU-DU分離方案2的CU-CP和CU-UP分離方案進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，定義了CU-CP和CU-UP之間的標(biāo)準(zhǔn)化接口E1，以及涉及到E1接口的相關(guān)過(guò)程，相關(guān)規(guī)范包括TS38.460，TS38.461，TS38.462，TS38.463協(xié)議17181920。114.3.2基于底層切分的 CU/

36、DU 架構(gòu)在3GPP Rel-14階段中NR SI階段對(duì)CU-DU的底層分離方案也做了初步的研究和性能評(píng)估。在Rel-15階段，以NTTo為首的運(yùn)營(yíng)商提出了CU-DU的底層分離方案進(jìn)行了深入研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作，方案主要聚焦于CU-DU分離方案6和方案7，并對(duì)各個(gè)方案對(duì)前傳帶寬的需求進(jìn)行了分析10。其中對(duì)于Option 7，即物理層的劃分方案，在標(biāo)準(zhǔn)討論初期根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同，又劃分出三個(gè)子方案，如圖3所示。D圖 3 三種物理層劃分方案其中對(duì)上下行分別使用不同的方案（例如Option 7-1用于上行，Option 7-2可用于下行）。CU和DU間的傳輸帶寬可以使用一定的壓縮技術(shù)進(jìn)行減少。在2017

37、年11月的美國(guó)會(huì)議中根據(jù)RAN1的相關(guān)結(jié)論，標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)為所有的劃分方案僅僅是一個(gè)參考方案，主要考慮到標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)現(xiàn)上順序可能無(wú)法按照?qǐng)D中所示進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且不同類型的業(yè)務(wù)如mMTC等其物理層處理功能和過(guò)程與eMBB可能會(huì)存在差異。124.4 CU/DU 合設(shè)和分離的適用場(chǎng)景CU/DU合設(shè)部署方式在4G LTE網(wǎng)絡(luò)中已廣泛采用，它部署、運(yùn)維管理簡(jiǎn)單，具備成本優(yōu)勢(shì)，且能較好滿足不同類型業(yè)務(wù)的綜合需求，包含5G eMBB大帶寬業(yè)務(wù)和uRLLC低時(shí)延業(yè)務(wù)。然而，在多小區(qū)連接協(xié)作、雙連接時(shí)的傳輸迂回等方面，尚存在一些不足之處。和傳統(tǒng)的CU/DU合設(shè)相比，CU/DU分離架構(gòu)下，CU集中部署，可以連接多個(gè)DU。CU

38、/DU分離能進(jìn)一步eMBB場(chǎng)景下的性能：-移動(dòng)性優(yōu)化：切換信令和切換時(shí)延減少，鄰區(qū)管理更簡(jiǎn)單-小區(qū)協(xié)作：適合宏微和協(xié)同，如負(fù)載均衡、干擾協(xié)調(diào)等-數(shù)據(jù)分流：解決雙連接場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)迂回問(wèn)題-CU集中部署后，具備增益，且能自動(dòng)彈性收縮CU/DU分離架構(gòu)帶來(lái)上述優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也引入了一些：如不能滿足uRLLC場(chǎng)景的時(shí)延需求，此時(shí)，需要CU UP功能進(jìn)一步下沉到DU處；信令時(shí)延增加；設(shè)備成本和運(yùn)維管理復(fù)雜度增大；CU集中后對(duì)可靠性要求高等。因此，在架構(gòu)選擇時(shí)，需要根據(jù)具體的場(chǎng)景，結(jié)合CU/DU分離和合設(shè)各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行選擇，差異化部署。4.5 CU/DU 對(duì)于操作維護(hù)的需求傳統(tǒng)的為設(shè)備，一套操作維護(hù)系統(tǒng)可

39、以管理所有參數(shù)，所有統(tǒng)一運(yùn)維。CU/DU分離的架構(gòu)出現(xiàn)后，在實(shí)際的部署中可能會(huì)出現(xiàn)CU/DU合設(shè)及分設(shè)的不同場(chǎng)景，同時(shí)CU不斷向虛擬化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)運(yùn)維系統(tǒng)不再適用，以上給5G系統(tǒng)帶來(lái)全新的操作維護(hù)層面的需求：1.5G場(chǎng)景及部署的多樣性，使得CU/DU合設(shè)及分離的架構(gòu)將同時(shí)存在，無(wú)線作為網(wǎng)絡(luò)的操作維護(hù)單元，需支持管理CU/DU分離和合設(shè)形態(tài)的網(wǎng)元，保證不同情無(wú)線系統(tǒng)的可維護(hù)性及可配置性。2.對(duì)于CU/DU合設(shè)形態(tài)，與傳統(tǒng)形態(tài)類似，因此網(wǎng)絡(luò)的管理形態(tài)也類似于傳統(tǒng)的EMS系統(tǒng)，將CU/DU合一設(shè)備作為網(wǎng)元管理。133.對(duì)于CU/DU分離形態(tài)，需要配置相同的gNB ID，實(shí)現(xiàn)CU、DU對(duì)象的關(guān)聯(lián)。

40、分離后CU、DU各自為網(wǎng)元，功能及形態(tài)可能均不相同，因此系統(tǒng)需要具備分別管理配置性能、告警數(shù)據(jù)的能力。4.對(duì)于CU/DU分離形態(tài)，且CU采用部署的方案作為VNF網(wǎng)元，則需要虛擬化操作運(yùn)維系統(tǒng)MANO來(lái)管理CU，CU側(cè)系統(tǒng)需要支持更大體量的設(shè)備以及數(shù)據(jù)云化處理、切片的靈活管理，DU側(cè)系統(tǒng)需要支持差異化配置、空口靈活調(diào)度，傳統(tǒng)的DU系統(tǒng)需要與MANO協(xié)調(diào)工作，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維更加靈活化。5面和用戶面分離的 CU/DU 架構(gòu)和部署研究基于5.1 部署場(chǎng)景分析本節(jié)主要分析了CU-CP和CU-UP分離的部署場(chǎng)景，其中，DU，CU-CP和CU-UP代表不同的邏輯實(shí)體，并且“分布實(shí)體”，“中心UP實(shí)體”和“中

41、心CP實(shí)體”代表的實(shí)體可以部署在不同的物理站點(diǎn)。5.1.1部署場(chǎng)景分析1)場(chǎng)景1：CU-CP和CU-UP集中式本場(chǎng)景為專有的CU-CP和CU-UP可能位于共有或分離的中心實(shí)體，該場(chǎng)景為CU-DU分離的基本場(chǎng)景。CU-CP集中部署來(lái)協(xié)調(diào)操作多個(gè)DU，CU-UP集中部署用來(lái)為雙連接配置下的用戶面業(yè)務(wù)提供中心的終止點(diǎn)。圖 4為該應(yīng)用場(chǎng)景的一個(gè)示例。NG-CNG-UCentralCP entityCentralUP entityCU-CPE1CU-UPXn-CXn-UF1-CF1-UDistributedentityDUgNB圖 4CU-CP 和 CU-UP 集中式示意圖142)場(chǎng)景2: CU-CP分

42、布式和CU-UP集中式CU-CP以分布的方式與DU共同部署，并且CU-CP管理操作單個(gè)DU。CU-UP集中部署用來(lái)為雙連接配置下的用戶面業(yè)務(wù)提供中心的終止點(diǎn)。對(duì)于該場(chǎng)景，由于CU-CP和DU共同部署，到UE的信令時(shí)延和F1-C信令時(shí)延將降低。圖 5為該場(chǎng)景的一個(gè)示例。NG-UNG-CCentralUP entityDistributedentityCU-UPXn-UCU-CPXn-CF1-CgNB圖5CU-CP 分布式和 CU-UP 集中式示意圖3)場(chǎng)景3: CU-CP集中式和CU-UP分布式CU-CP集中部署來(lái)協(xié)調(diào)操作多個(gè)DU，CU-UP以分布的方式與單個(gè)DU共同部署。圖6為該應(yīng)用場(chǎng)景的一個(gè)

43、示例。NG-CCentral CP entityCU-CPXn-CNG-UgNBF1-CDistributed entityE1CU-UPLowLatDUXn-UF1-U圖6 CU-CP 集中式和 CU-UP 分布式示意圖5.1.2引入 CP/UP 分離的利弊分析上述三種CU-CP和CU-UP分離應(yīng)用場(chǎng)景，以下分析上述三種應(yīng)用場(chǎng)景的一些共有的好處：15DU1靈活的操作和管理負(fù)責(zé)的網(wǎng)絡(luò)，支持不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌托碌姆?wù)需求；2與SDN概念對(duì)齊，并基于部分架構(gòu)的解耦，使得用戶和平面實(shí)體之間以及網(wǎng)絡(luò)抽象的無(wú)線接入的功能分解;3對(duì)于純粹CP或UP過(guò)程處理的功能，和用戶平面功能操作;制定和實(shí)現(xiàn)4支持多運(yùn)營(yíng)

44、商協(xié)同工作的能力（例如CU CP和CU-UP可以由不同的運(yùn)營(yíng)商提供）；5分離的CU-CP和CU-UP的gNB提供了基于場(chǎng)景和期望的性能來(lái)優(yōu)化不同的RAN功能的位置的可能性。例如，CU-CP可以放置在靠近DU的位置，以便為為關(guān)鍵CP過(guò)程提供低時(shí)延。CU-UP可以集中于區(qū)域或數(shù)據(jù)中心，這樣有利于云技術(shù)實(shí)施。額外的CU-UP可以部署在靠近DU的位置，以便為uRLLC業(yè)務(wù)提供本地的終結(jié)點(diǎn)。6具有單獨(dú)的CU-CP和CU-UP的gNB部署提供了基于場(chǎng)景和期望的性能來(lái)優(yōu)化不同RAN功能的位置的可能性。例如，CU-CP可以放置在靠近DU的位置，以便為關(guān)鍵CP過(guò)程提供短延遲。 CU-UP可以集中在區(qū)域或數(shù)據(jù)中心

45、，從而有利于云實(shí)施。另外的CU-UP也可以放置在靠近DU的位置，以便為URLLC流量提供本地終結(jié)點(diǎn)。7對(duì)于網(wǎng)絡(luò)切片，支持無(wú)線和提高利用率。一個(gè)切片實(shí)例可能覆蓋的區(qū)域包括幾十到幾百個(gè)gNB。集中的RRM可以提供切片級(jí)別的并同時(shí)提高利用率。另一方面，分離的CU-CP和CU-UP引入了新的邏輯節(jié)點(diǎn)，這樣可能使得網(wǎng)絡(luò)化和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更復(fù)雜，從而維護(hù)網(wǎng)絡(luò)成本也會(huì)增加。此外，根據(jù)部署場(chǎng)景和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，和用戶面信令消息以及CU-CP和CU-UP之間的延遲會(huì)增加。對(duì)于上述三種應(yīng)用場(chǎng)景其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)，具體分析結(jié)果如下：1 場(chǎng)景1優(yōu)點(diǎn)分析-優(yōu)點(diǎn)：集中的CU-CP可以為多個(gè)DU提供有效的負(fù)載均衡和無(wú)線協(xié)調(diào)。由于CU-CP

46、和CU-UP可以在虛擬的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)，該場(chǎng)景最大化利用云技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于CU-CP和CU-UP部署在同一個(gè)物理站點(diǎn)的情況，E1接口上的信令將處于gNB內(nèi)部，不需要在傳輸網(wǎng)絡(luò)上傳輸。2 場(chǎng)景2優(yōu)缺點(diǎn)分析：-優(yōu)點(diǎn)用戶面功能利用云技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并同時(shí)保證了用戶面過(guò)程的低時(shí)延。-缺點(diǎn)：本地的和用戶面功能之間的E1信令需要通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸，例如分布式實(shí)體和數(shù)據(jù)中心之間。與場(chǎng)景1相比，該場(chǎng)景可能帶來(lái)更高的E1接口的16面時(shí)延。額外的時(shí)延受傳輸網(wǎng)的特性所影響，但仔細(xì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和合適的傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可以限制該時(shí)延。3 場(chǎng)景3優(yōu)缺點(diǎn)分析：-優(yōu)點(diǎn)：集中的CU-CP可以為多個(gè)DU提供有效的負(fù)載均衡和無(wú)線協(xié)調(diào)，并且也可以利用云技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)并同時(shí)保證用戶面業(yè)務(wù)的低時(shí)延，這對(duì)于某些應(yīng)用很重要。-缺點(diǎn)：與場(chǎng)景1相比，該場(chǎng)景可能帶來(lái)更高的面時(shí)延。額外的時(shí)延受傳輸網(wǎng)的特性所影響，但仔細(xì)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和合適的傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可以限制該時(shí)延。5.2 主要的信令過(guò)程5