基于C-RAN的5G通信系统入网架构

朱 艳

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019）

0 引 言

在当今社会，通信网络的发展日新月异，5G移动网络时代的到来已经触手可及。目前，全球产业界和学术界都在加紧研究5G通信系统的网络架构，期望能够尽快推出5G版本的通信系统，所有与5G网络相关的研究都是学术界的热门话题[1]。在全球网络用户呈爆炸式增长以后，网络空间中的数据量逐年增加，5G通信系统提出了云无线接入网络即C-RAN方案，该方案一经推出便引起了巨大的关注。本文对基于C-RAN的5G通信系统接入网络架构进行研究，分析云无线接入网的现状及基于C-RAN无线接入网的3大网络架构。

1 云无线接入网络研究

云无线接入网络的概念最早由无线网络云的观点引出，目的是提高网络的运行速度并降低运行成本。想要在不影响网络使用的前提下减少网络运行成本，就需要在减少光纤的使用方面进行研究。该方案具备基带资源集中处理、协作式无线电、节能减排以及云计算等多种特性，在提高能源转换率及网络流量流速等方面具备较大优势[2]。C-RAN主要通过将基站的功能模块虚拟化来降低网络运营成本并节约能源，其能够兼容各种异构网络的特性并彰显其灵活性。传统的通信系统接入网络架构只考虑了提高能源利用率的问题，并没有对网络特性共存等进行研究，而C-RAN则是充分利用接入网络的特性与优势，重新定义了云网络、云平台以及云服务器之间的联系，也利用边缘节点之间的可重复数据构建了一个通信系统的专用连接通道，以此降低整个通信系统的网络传输压力。

2 基于C-RAN的5G通信系统接入网架构研究

2.1 RRU部署

在基于C-RAN的5G通信系统接入网架构中可以布置大规模的RRU系统，进而实现通信网络的无限覆盖，因此想要实现基于C-RAN的5G通信系统接入网络，就需要首先实现RRU部署的研究。5G通信系统接入网中的信息密度是有一定限度的，因此RRU部署需要使用一种基于C-RAN的部署方案，即eRRU部署方案，这是一种能够增加部分无线信号处理能力的通信系统接入网络部署架构[3]。有一些网络需求量较大，网络通信状态变化较快的区域，网络用户的信息行为十分复杂，且通信网络的覆盖需求较大，此时可以通过预先部署网络架构的方式实现eRRU部署方案及一定数量的RRU部署。因为这种方式能够适应通信网络的架构状态，所以称其为智能化的RRU部署方案，以此构建其通信系统的接入网络架构如图1所示。

图1 通信系统接入网络架构示意图

在网络流量变化较小的区域，可以将RRU部署均匀分布，以此实现那些网络流量变化迅速区域的综合部署[4]。通常情况下，RRU部署会通过基带池与网络本地云平台相连接，实现与一些网络密集区域eRRU的互联互动。当一个区域的网络数据需求量较低时，该区域的网络负载量及覆盖需求范围就会相对较小。此时如果能够满足对于该网络性能的要求，就可以实现该eRRU区域的潜在部署。通常情况下，此时该区域内所有RRU部署的资源与信息都会经由本地云平台集中管控，并在接下来都可以承担网络云平台的功能需求。当该区域的网络需求量迅速增加时，即使网络信息需求量增加，网络覆盖面积变大，其触发的5G通信系统网络架构也会自动运行，而不是直接瘫痪。

2.2 本地云平台

本地云平台的主要作用就是通过光纤将RRU部署体系与后台云服务器连接起来，负责两者之间的信息交互。该平台的功能实体主要包括感知模块、缓存模块以及多网络控制和融合实体模块。在感知模块中，网络是一个各种信息相互交融的环境，背景信息十分复杂多变。在RRU部署与后台云服务器之间存在一些网络情景信息，通过获取平台的接入方式，准确判断网络用户的功能需求，根据大数据系统获取用户的偏好类型，进而智能化地分配网络资源，以此实现用户满意度的提高，使网络向智能化的方向不断发展。在缓存模块中，互联网内部的信息资源是一种距离移动用户十分接近的的网络边缘结构，这个模块能够最大限度地减少用户使用的网络流量，提高用户的体验感受。在使用新型缓存技术的前提下，用户的移动流量会造成一定的重复下载，因此可以通过将下载内容存储在中间服务器的方式实现用户网络流量的减少，进而实现通信接入网络的节能设计[5]。在多网络控制和融合模块中，5G通信网络是一个泛技术的智能化系统，融合了多种业务体系，接入了多个技术架构，实现了网络系统的多层次覆盖，达成网络融合的整体最优效果。

2.3 后台云服务器

后台云通常是作为一个庞大的数据中心为服务器工作，这些后台云服务器通常会划分为不同类型的小型虚拟网，如虚拟物联网、虚拟尖端网以及虚拟运营ABC网等，每个虚拟网都会负责特定类型的业务。将这些虚拟网服务器划分为不同的目标类型，主要是为了能够更好地使用业务特性，开发出不同的5G通信管理系统，以满足5G用户业务的网络需求。在5G的未来构想中，物联网是一个十分重要的数据连接中心，因此物联网系统对于时延的要求非常高。在这个物联网的虚拟平台中，其对应的服务器均属于本地云平台，而物联网的管理系统就给予这些虚拟平台提高其时延和容错率的能力[6]。在不断的算法优化中，整个物联网体系所有算法的出发点都以降低时延和提高容错率为出发点，相应地，物联网系统在能耗及频谱利用率方面的需求就会相应降低。所有的5G系统都能够以自身的特色为出发点，专注提升所需功能，而不需要将系统内存浪费在不必要的方面。通过此类高配置和高处理能力的后台云服务器，基于C-RAN的5G通信系统接入网络能够在未来5G通信中实现系统功能的极大提升，为5G用户提供更好的功能性服务。

3 结 论

本文对基于C-RAN的5G通信系统接入网架构进行研究，并对其标准化体系进行了相应调研，不仅简单阐述了大众对于5G网络的愿景与需求，还总结了5G通信系统在接入网络架构特征上的特点。根据学术界的理论分析确定了5G通信系统接入网络架构的设计机理与核心组成部分，根据现有文献与上文的研究结果，简单讨论5G接入网络架构的发展前景，指明智能化才是未来网络的发展方向。