5G接入网学习：什么是C-RAN、D-RAN？

引言：随着技术的发展，无线接入网RAN不断演进出各种形态，C-RAN、D-RAN则是当前主流代表性的基站形态。

文章目录

• • 1、什么是D-RAN？
  • 2、从D-RAN到C-RAN
  • 3、C-RAN网络演进
  • 4、5G中RAN物理结构

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1、什么是D-RAN？

 RAN（Radio Access Network）即无线接入网，我们一般都以基站直接代指整个无线接入网，因此从基站的角度来看各种不同的RAN其实是基于基站发展的不同阶段演化出的不同形态。

 基站一般可分为三部分：BBU（基带处理单元）、RRU（射频拉远单元）和天线。

 在1G和2G时代，BBU，RRU和供电单元等设备是放在一个柜子里的；到了3G时代，提出了分布式基站，也就是将BBU和RRU分离，RRU甚至可以挂在天线下边，不必与BBU放在同一个机柜里，这就是D-RAN（分布式无线接入网）。

 4G基站基本上延续了3G的D-RAN结构；BBU单独放在机柜中，RRU和天线挂在铁塔上；也就是当前最主流的接入网形态，如下所示：

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2、从D-RAN到C-RAN

 随着网络的演进和技术的发展（主要是运营商维护成本太高），C-RAN接入架构应运而生。

 C-RAN（Centralized RAN）集中化无线接入网；继续采取BBU和RRU分离的方案，但是RRU无限接近于天线，这样大大减少了通过馈线（天线与RRU的连接）的衰减；同时BBU迁移并集中于CO（中心机房），形成BBU基带池；而CO与RRU通过前传网络连接。这样非常有利于小区间协同工作。

 C-RAN是基于集中化处理、协作无线电、实时云计算的绿色无线接入网架构，其基本思想是通过充分利用低成本高速光传输，直接在远端天线与集中化的中心节点间传递无线信号，以构建覆盖上百个基站服务区域，甚至上百平方公里的无线接入系统。C-RAN架构适用于协同技术，能够减少干扰，降低功率，提升频谱效率。实现动态智能化组网，有利于降低成本，便于维护和减少运营支出。目前的研究内容包括C-RAN的架构和功能，如BBU基带池、RRU(射频拉远模块)接口定义以及基于C-RAN的更紧密协作(如基站族、虚拟小区等)。
 如下图所示为不同接入架构形态的对比：

 可以看出，C-RAN是对分布式基站的进一步演进，将BBU处理资源集中化、开放化和云计算化为资源池，通过高带宽低时延的光纤或光传输网连接远端无线射频单元，每个BBU能连接10-100个RRU。

基于C-RAN的组网架构，使其具有如下优势：

无线性能方面

• BBU集中化使得BBU之间的延迟大大降低，确保了小区的边缘吞吐率
• RRU到用户的距离大大缩短，从而降低了发射功率；（这意味着用户终端电池寿命的延长和无线接入侧功耗的降低）
• RRU到用户的距离大大缩短，从而降低了发射功率；（这意味着用户终端电池寿命的延长和无线接入侧功耗的降低）
• 所有基站共享一个基带池，处理资源得到最优利用。

成本方面

• 机房数量、站址配套、站址租赁等费用大幅度降低，节省了建设和运营成本；
• 无线侧管理趋于统一，削减了扩容与升级成本。

3、C-RAN网络演进

 C-RAN架构也在不断演进，主要是成本和技术的原因；现网大量使用D-RAN，改成C-RAN需要成本，并且C-RAN许多技术也不够成熟，无法一步到位。

3.1 RRU拉远

 RRU拉远是根据建网需求在某地建站时不再在站址建设BBU机房，而是通过附近其他站点（信源站点）机房拉出光纤到本站的方式组网。
 这是对D-RAN改造最少的方式，兼顾了成本和效率，技术上也较成熟。

RRH：和RRU是一个东西，都是射频单元，不过RRH一般用于室内。
D-RoF：数字光载无线通信；指RRU到BBU之间的传输，一般利用光纤进行回传。
CSG：基站侧网关，这个设备主要是用于承载网层面，最终将信息传回IP/MPLS网络。

3.2 BBU集中

 BBU集中是RRU拉远的进一步演进，更加强调BBU的集中部署。中心机房将部署更多的BBU，形成BBU池，可以支持更多站点。

 从RRU到BBU之间的传输叫做“前传”，一般采用CPRI/eCPRI接口；这一部分通常使用光纤进行传输。有时间我们再聊聊“前传、中传、回传以及对应接口等”内容。

3.3 BBU虚拟化

 BBU虚拟化意味着不需要专用的BBU基带处理单元，使用通用服务器就可以虚拟出BBU来完成大部分的BBU日常功能处理。这种虚拟化的方式简化了网络管理，并使得资源池和无线资源得到了有效协调。

4、5G中RAN物理结构

 5G中对BBU进行了拆分，引入了分布单元DU和集中单元CU的概念，使得RAN组网方式能够更加灵活。5G中RAN并不是只有C-RAN架构，D-RAN也在大量的使用，特别是早期部署的时候。

 DU和CU的布放决定着接入网架构；根据对DU和CU的功能划分以及对4G网络的继承，一般DU分布单元都是放在BBU盒中，CU可放在BBU盒中或通过虚拟化实现。

CU：集中单元，非实时的慢速处理模块（比如切换、RRC连接管理），Non Realtime；这个模块有可能进行集中云化。
DU：分布单元，实时的快速处理模块（比如编解码、快速调度），Realtime， 这部分功能很难云化，仍然放在接近站点的位置

 所以前面关于C-RAN的演进并不完全对应5G的RAN架构（有相同也有差异），这里将5G的接入网架构划分为4类：

1. CU非云化的D-RAN
   CU 和DU 都放在BBU盒子中，放在站点， 这就是我们最熟悉的3G/4G的基站形态，也就是RRU+BBU(含CU和DU)；这种方式就是传统的D-RAN，强调基带和射频模块的分离布放。

2. CU非云化的C-RAN
   CU 和DU 都放在BBU盒子中，BBU盒子找个机房，集中堆放，达到节约空间、机房设施，同时还能让集中堆放的BBU资源共享，相互协同。这种方式就是传统的C-RAN，强调BBU的集中部署。

3. CU云化的D-RAN
   DU 都放在BBU盒子中，CU 部分通过云化方式实现（在数据中心通过虚拟化NFV技术实现），这就是CU的云化。而BU的BBU盒子继续放置在站点的方式就是CU云化的D-RAN。

4. CU云化的C-RAN
   CU通过虚拟化部署在数据中心，DU的BBU盒子集中放置的函数就是云化的C-RAN。

个人能力水平有限，如有不足之处，望海涵。

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