摘要：随着国内社会经济的持续化发展，相应推动了网络建设的多样化发展。人们在社会发展的过程中，逐渐感受到了网络从移动通信2G、3G、4G朝着5G的方向发展，根据有关大数据的分析总结发现，5G移动通信网络时代的到来，必定会在根本上使得社会生活的各个方面都得到一定程度上的提升。5G网络最为关键业务常常包含，增强移动宽带业务以及降低通信连接时间等，所以这也就较为明确的标志着整个5G通信的建设，对于网络基本容量、性能以及可靠性等都会产生很高的要求。本文接下来将会科学分析5G基站架构以及部署策略的探讨。
关键词：5G网络；基站架构；部署策略；全面探究
前言：需要明确了解的是，5G基站一直都是无线网络的核心设备组成部分，基站的架构以及形态组织，将会从根本上与5G网络最终的部署方案实施产生较为紧密的联系。当前状况下，整个5G无线网络的协议标准工作已经完成了一个阶段的研究，这个阶段在整个研究过程处于一个初步阶段，然而5G基站的设备仍然处于一种试验网验证以及试用的态势，所以5G基站的架构以及部署形式，还没有形成一种较为统一的形式。
15G基站架构分析
1.15G架构特点
5G演进为CU、DU和AAU三级结构。
CU（Centralized Unit）：主要包括非实时的无线高层协议栈功能，同时也支持部分核心网功能下沉和边缘应用业务的部署。
DU（Distributed Unit）：主要处理物理层功能和实时性需求的层2功能。
AAU：有源天线、原RRU及BBU的部分物理层处理功能合并为AAU。
5G建网时，CU/DU如何部署是重要影响因素，5G的基站功能重构为CU和DU两个功能实体：CU与DU功能的切分以处理内容的实时性进行区分。考虑节省RRU与DU之间的传输资源，部分物理层功能也可上移至RRU实现。原BBU基带功能部分，上移，以降低DU-RRU之间的传输带宽。未来5G建网趋势是将CU/DU分离，D-RAN和CU云化集中并存，协同组网。5G部署建议早期CU/DU合设，同时进行CU云化集中的探索，待虚拟化技术和虚拟化平台成熟后，再考虑CU集中化和云化。
1.25G基站的逻辑架构
5G基站主要用于提供5G空口协议功能，支持与UE、核心网之间的通信。按照逻辑功能划分，5G基站可分为5G基带单元与5G射频单元，二者之间可通过CPRI或eCPRI接口连接。
5G基带单元负责NR基带协议处理，包括整个用户面（UP）及控制面（CP）协议处理功能，并提供与核心网之间的回传接口（NG接口）以及基站间互连接口（Xn接口）。
5G射频单元主要完成NR基带信号与射频信号的转换及NR射频信号的收发处理功能。在下行方向，接收从5G基带单元传来的基带信号，经过上变频、数模转换以及射频调制、滤波、信号放大等发射链路（TX）处理后，经由开关、天线单元发射出去。在上行方向，5G射频单元通过天线单元接收上行射频信号，经过低噪放、滤波、解调等接收链路（RX）处理后，再进行模数转换、下变频，转换为基带信号并发送给5G基带单元。
25G部署面临的困难
从前期4G的部署经验来看，5G的部署仍然采取与现有的3/4G共站为首选，再考虑到覆盖需求进行新增补点的模式进行规划建设。在与3/4G共站建设模式下，现有基站的电力容量，天面条件，以及传输带宽必然成为影响快速部署的瓶颈。
2.1无线设备形态变化
根据主要设备生产厂家的参考数据，5G网络无线部分的基站设备形态明显有别于4G的BBU+RRU组合，主要以BBU+AAU形态出现，还有新引入的CU。
2.2电力容量不足
根据主要设备生产厂家的参考数据，5G的BBU功耗较4G的BBU高出一倍，RRU与天线的组合体AAU约1000W，较4G高出1.5倍，整体单站功耗约5000W，是原来4G的2.5倍。在3/4G共站情况下，叠加5G设备，尤其是2G尚未退网情况下，电源容量将严重不足。其次，由于AAU必须挂在抱杆上，产生额外的路径损耗，进一步增加了供电压力。同时，AAU相对于RRU较大的功耗，要求更粗的电缆线径，增加了施工的难度。根据当前无线网络运行状况来看，4G网络的叠加已经给现网带来了极大的挑战，未来再在现网叠加5G，不进行电力改造和电源扩容几乎不可能。2G设备老旧，耗电量在基站中占比非常大。考虑到2G业务基本可以由3/4G分担，加速2G网络全面退网成为必然选项，可以大大缓解基站电力不足的局面。
2.3天馈工程难度增大
1.AAU安装需要新增足够的天线包杆和空间，现有站点天面空间普遍不足，同时考虑天面租金通常按照天线数量计算，成本将大大增加。
2.由于AAU取代传统天线上塔，重量大约是传统天线的4倍，从安全角度考虑，传统的天线抱杆在结构和强度上都不能满足安装AAU条件。
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3.考虑到新增AU散热和安装空间限制，传统美化罩大多不能重用，需要定制或改造。
4.加快2G网络的全面退网可以一-定程度缓解天面空间的需求。
2.4前传光纤需求增加
前传光纤需求，5G站点光纤需求成倍增加，光纤资源挑战大。4G时代BBU集中比例约50%，光纤已显不足。同时，RRU级联+单芯双向，单天面到机房一对或一根纤，尚能节省一些光纤资源。但是，在5G时代AAU不能级联，光纤消耗更多，每AAU需一对纤，BBU集中使光纤需求显著增加。
2.5引入CU/DU分离架构
5G基站还引入了CU/DU分离架构，无线侧增加新的CU设备。与传统的基带设备不同，CU体积较大，不支持19英寸标准机柜安装，需要独立的机房空间。同时，CU的功耗远高于现有BBU，CU部署机房需要具备大容量供电能力，这些都将增加设备部署的复杂度。此外，由于CU集中管理多个DU，CU所连DU数量越多，需要的回传带宽越大，现有的传输网扩容改造的难度越大。下文将详细说明CU/DU的部署方式。
3CU/DU的部署方式
5G网络基站架构的建设，将会尽可能的支持eMBB、uRLLC、mMTC等三种应用场景。eMBB场景：高容量大带宽，增强视频、AR/VR等创新应用引领5G发展和需求，eMBB成为5G初期首选场景；uRLLC场景：超低时延，高可靠性，使行业变革，驱动车联网、无人机、工业控制、进程C疗等特殊应用成为可能；mMTC场景：广覆盖、小数据包、低成本、低功耗，智能家居，智慧城市，物联网业务激增。因为往往不同业务的实际场景对于传输宽带、时延或者连接数等属性，常常会依据不同的形式需求，而表现出了较大程度上的差异性，因此此类型的5G网络架构组网工作，应当在构建中牢牢地把握好基本差异性的应用场景灵活性，从而科学化的使得不同的基站架构部署方案都能够得到最为彻底的实现。
针对CU/DU基站分离架构工作的开展来讲，CU往往可以集中不同数量的DU，这标志着CU的基本容量如果较大，那么这样必定会使得DU的连接数量也呈现出较多的形式，这样整个5G基站架构系统也就能够很好地获得一定数量的资源，但是我们也同样需要注重的问题是，它对于回传接口的宽带要求本身也会变得越来越高。在科学化展开CU部署的时候，需要始终的基于所使用设备的基本容量，来使得传输网络中的部署位置得以明确。如果CU本身的容量需求呈现出较大的态势，即需要连接到数百个DU，那么接下来也就应当对回传的宽带要求越来越高，这样使得CU部署在汇聚机房或者是核心机房过程中，往往需要100G闪高的传输宽带予以满足。
45G基站部署站距建议
根据链路预算，5G在采用3.5GHz频段时与现有电信企业密集城区4G网络典型站距接近。因此在电信企业5G规划指标未确定的情况下，可先按照各电信企业与原自有4G共址的方式编制5G方案，对于由于现网站址蜂窝结构不完善造成的连续覆盖漏洞，通过新建站址补点解决。不同场景的参考站间距如下：
（1）密集市区
整体原则按每300米建设一个地面宏站：对于政府机关、医疗、教育等用地，远期规划按照土地面积建设相应数量楼面宏站及室内分布站，以补充宏站覆盖。
（2）一般市区和县城
整体原则按每350米建设一个地面宏站，远期规划对于住宅区、商业等用地，按照每4000平米建设一个楼面宏站及一个室内分布站，以补充地面宏站覆盖。
（3）高铁高速
高速整体原则按每800米建设-一个地面宏站，对于高铁原则按每500米建设一-个地面宏站，远期规划根据具体地势建设相应数量的楼面站，满足连续覆盖需求。
（4）交通干线和旅游环线
整体原则按每800米建设一个地面宏站，远期规划按1000米建设一个地面宏站。考虑到新建站点与道路环境的和谐统一，以新建智慧灯杆、美化树等美化方式建设。
5结语
随着5G网络技术的日益成熟，通信运营商逐步开展5G试验网建设工作，本文通过分析5G架构特点与基站的逻辑架构，分析了5G部署面临的困难，重点就CU/DU的部署方式进行探讨，最后给出了5G基站部署站距建议为5G后续网络建设提供了参考和借鉴。
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论文作者:尹树仁
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/24
标签：基站论文; 架构论文; 基带论文; 功能论文; 天线论文; 光纤论文; 网络论文; 《基层建设》2019年第29期论文;