2020年5G无线网络架构及虚拟化技术（中国电信）.pdf

让客户尽情享受信息生活 5G无线网络架构及其虚拟化技术 中国电信股份有限公司技术创新中心中国电信股份有限公司技术创新中心 汇报提纲 5G无线网络CU DU分离架构15G无线网络CU DU分离架构1 无线网络虚拟化技术2无线网络虚拟化技术2 做世界级综合信息服务提供商 5G无线网络CU DU功能划分 基带非实时处理位于集中单元节点 Central Unit CU 而基带实时处理位于分布单元节点 Distributed Unit DU DU需要较高的实时性与传统BBU类似将采用专用硬 DU需要较高的实时性 与传统BBU类似 将采用专用硬 件平台 支持高密度数学运算能力 CU的实时性要求较低 可采用虚拟化技术 采用通用处 理平台 3GPP TR 38 801 不同划分方案的目标 引入CU DU架构的好处 尽可能的减少传输带宽需求 尽可能的满足协议层之间传输时延的要求 由于集中程度不同 协作化算法 如联合调度 联合接收 联合 发送 的支持程度和所获增益不同 不同划分方案的目标 引入CU DU架构的好处 CU集中虚拟化可充分利用硬件资源 方便 网络扩缩容和迁移等 CU作锚点 更有利于实现多RAT融合和无 缝移动性管 做世界级综合信息服务提供商 发送 的支持程度和所获增益不同 CU节点的虚拟化资源集中程度不同 对通用平台服务器要求不同 缝移动性管理 有利于支持灵活的资源协调和配置 不同CU DU功能划分方案对比 2 Protocol Split option Required bandwidth Max allowed one way latency ms Option 1 DL 4Gb s UL 3Gb 10ms ItemsAssumptionApplicability Channel Bandwidth 100MHz DL UL All options 计算带宽的假设条件 UL 3Gb s Option 2 DL 4016Mb s UL 3024 Mb s 1 5 10ms Option 3 lower than option 2 1 5 10ms Modulation 256QAM DL UL Number of MIMO layer 8 DL UL IQ bitwidth 2 7 16 bit DL Option 7a Option 3 lower than option 2 for UL DL 1 5 10ms Option 4 DL 4000Mb s UL 3000Mb s approximate 100us O ti5 DL 4000Mb hddf 2 10 16 bit UL Option 7b Option 7c 2 16bit DL UL Option 8 Option 5 DL 4000Mb s UL 3000 Mb s hundreds of microseconds Option 6 DL 4133Mb s UL 5640 Mb s 250us Number of antenna port 32 DL UL Option 7b Option 7c UL UL 5640 Mb s Option 7a DL 10 1 22 2Gb s UL 16 6 21 6Gb s 250us Option 7b DL 37 8 86 1Gb s UL 53 8 86 1 Gb 250us Option 8 3GPP TR38 801 Annex A UL 53 8 86 1 Gb s Option 7c DL 10 1 22 2Gb s UL 53 8 86 1Gb s 250us Option 8 DL 157 3Gb s 250us 做世界级综合信息服务提供商 p UL 157 3Gb s CU DU分离架构标准化进展 SI阶段 完成8种方案的评估分析 2017年3月冻结 Option1 4为高层划分方案 Option5 8为低层划分方案 评估分析给出了8种方案对传输网络带宽和时延要求 WI阶段 确定Option2为高层划分方案 2017年4月开始 3G确定Oi2CC划分为C之间的划分方案作 3GPP确定Option2 PDCP RLC划分 为CU DU之间的划分方案 作 为R15 NR WI阶段的标准化工作重点 在R15阶段DoCoMo牵头底层划分方案的SI研究希望打开DU和 在R15阶段 DoCoMo牵头底层划分方案的SI研究 希望打开DU和 AAU之间的接口 目前3GPP已确定相关文档编号 接口和功能划分的细节还在讨论中 TS 38 401NG RAN Architecture description TS 38 470NG RAN F1 general aspects and principles TS 38 471NG RAN F1 layer 1TS 38 471NG RAN F1 layer 1 TS 38 472NG RAN F1 signalling transport TS 38 473NG RAN F1 Application Protocol XnAP TS 38 474NG RAN F1 data transport 做世界级综合信息服务提供商 TS 38 474NG RAN F1 data transport TS 38 475NG RAN F1 interface user plane protocol CU DU分离架构与接口 架构特点 CU DU通过F1接口进行连接 5GC NGNG 控制面消息采用SCTP 用户面消息采用GTP U 一个CU可以控制多个DU 现阶段一个逻辑DU仅 能连接到个 Xn NG RAN gNB CU gNB gNB CU gNB 能连接到一个CU 不标准化独立的DU ID CU可以分裂成CU C和CU P两个部分 C和P的 部分接进行连接 gNB DUgNB DU F1F1 gNB DUgNB DU F1F1 部分采用E1接口进行连接 Xn和NG接口都终结于gNB CU中 架构黑盒 CU和DU的结构对外不可见 外部仅 能实体 Central UP entityCentral CP entity NG CNG U NG CNG U CP UP分离的CU架构 能看见一个gNB实体 独立网管接口 CU和DU都具有独立的OMC接口 3G中 仅有RNC有OMC接口 Distributed entity Xn CXn U F1 CF1 U E1 NG RAN Node Xn UXn CCU CCU U 5G中要求CU和DU异厂家且DU发起F1接口建立 促 使CU和DU具有独立接口 Distributed entity NG RAN Node NR mode DU 2017年6月3GPP TR38 401 2017年6月 VDF和Ericsson推动CU侧 做世界级综合信息服务提供商 2017年6月 3GPP TR38 401 开始定义5G RAN架构的标准 年 月 和推动侧 CP UP分离SI立项通过 CU DU分离架构的驱动力 云化和虚拟化趋势 PDCP RRCCU设备 基带非实时处理 PDCP F1 通用硬件平台 NFV虚拟化实现 MAC RLC F1F1 PHY CPRI或eCPRI RF DU设备 基带实时处理 专用硬件平台 时延 eMBB 百微妙级 uRLLC 几十微妙 时延 eMBB 几毫秒 前传带宽 eMBB 约二十几Gbps 100MHz 中传带宽 eMBB 几Gbps 100MHz 做世界级综合信息服务提供商 中传带宽 eMBB 几Gbps 100MHz CU DU分离架构的驱动力 更好适应5G业务发展 用户面集中 更好的DC 分流 用户面集中 更好的DC 分流 4G 5G 其他接入方式之间的 边缘计算使能新业务的敏捷 部署 边缘计算使能新业务的敏捷 部署 RAN的控制面用户面锚点可 支持更智能的网络运维 支持更智能的网络运维 网络功能的管理和专用硬件解耦 Cloud和NFV使能高效的资 源管理 Cloud和NFV使能高效的资 源管理 通过高层切分CU侧主要包含4G 5G 其他接入方式之间的 DC 是提升用户体验 并在 5G部署初期保持更好的业务 连续性的重要手段 RAN的控制面 用户面锚点可 以和分布式网关 甚至是 Application共部署 提供更开 放的接口 使能更多的 Application 网络功能的管理和专用硬件解耦 网元集中管理可以使网络的管理 更智能 通过高层切分 CU侧主要包含 的是RAN非实时处理部分 可以 云化部署 通过更灵活的Scale in Scale out 以及支持和其他 VNF共部署 提升计算资源的利 效率 OSS 用效率 RAN RT RAN RT RAN RT RAN RT RAN RT RAN RT RAN NRTRAN NRTACAC LTWiLTWi ii 5 5 GG gNBeNB Logical NE management centralized in CULogical NE management centralized in CU RANRAN RANRAN RAN NRTRAN NRTD GWD GW APP Server APP Server EFEFiiGG DUDUDU Hardware managementHardware management E9000Scale OutE9000Scale Out 云化之后 CU的处理能力可以更云化之后 CU的处理能力可以更 RANRAN RTRT RANRAN RTRT 避免用户面数据流在基站之间 迂回 避免用户面数据流在基站之间 迂回 避免由于数据迂回产生额外的避免由于数据迂回产生额外的 增加 删除 更换BBU不再和重新配 置eNB gNB网元相对应 增加 删除 更换BBU不再和重新配 置eNB gNB网元相对应 CU 部分在云上可以存储更多的管理 测量和性能统计信息 为后续产生更 容易的Scale out CU 部分在云上可以存储更多的管理 测量和性能统计信息 为后续产生更 容易的Scale out 通过云化 CU的处理和硬件解耦 只要有足够的计算资源 CU的 Scale in和Scale out可以自动进 通过云化 CU的处理和硬件解耦 只要有足够的计算资源 CU的 Scale in和Scale out可以自动进 通过业务边缘部署大幅缩短E2E时 延 通过业务边缘部署大幅缩短E2E时 延 通过集中和云化 RAN方便提供开通过集中和云化 RAN方便提供开 时延 智能的运维特性提供了条件 行 放接口 时延 智能的运维特性提供了条件 行 放接口 做世界级综合信息服务提供商 CU DU分离架构下的5G NSA到SA演进 做世界级综合信息服务提供商 汇报提纲 5G无线网络CU DU分离架构1 无线网络虚拟化技术2 做世界级综合信息服务提供商 什么是虚拟化 一套机制实现资源M N的映射 提供给不同客户端以满足不同的需求套机制实现资源的映射 提供给不同客户端以满足不同的需求 做世界级综合信息服务提供商 IT领域的虚拟化 虚拟化是指将物理 CPU内存网卡CPU 内存 网卡 等计算机资源通过 一定的方法生成虚 拟的CPU内存拟的CPU 内存 网卡 提供给不同 的客户端 hypervisor 虚拟化技术实现在相同的物理 服务器上运行多个不同的操作服务器上运行多个不同的操作 系统 它们既共享底层的物理 硬件 同时又被隔离在不同的 虚拟机上 做世界级综合信息服务提供商 虚拟机上 不同的虚拟化类型 做世界级综合信息服务提供商 CPU虚拟化 做世界级综合信息服务提供商 内存虚拟化 做世界级综合信息服务提供商 IO虚拟化 做世界级综合信息服务提供商 虚拟化的好处 共享 Run multiple operating system on one physical server 封装 The entire virtual server is merely an ima。