在我們的 5G 入門系列的第 1 部分中，我描述了整體 5G 架構(gòu)并提供了每個組件的概述。在本專欄中，我將深入探討 5G 的無線電接入網(wǎng)絡(luò) （RAN）。

RAN 在 5G 中的重要性

5G 的關(guān)鍵驅(qū)動力是物聯(lián)網(wǎng) （IoT）。當(dāng)然，現(xiàn)有的智能手機(jī)服務(wù)和應(yīng)用程序?qū)⒏?、更豐富地遷移到 5G。移動行業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)組織將這些服務(wù)分類如下：

增強型移動寬帶 （eMBB）。當(dāng)前為 LTE 提供服務(wù)，但速度更快、分辨率更高且功能更豐富。示例包括高分辨率或 3D 視頻和增強現(xiàn)實應(yīng)用。5G 被指定為 10Gbps 的寬帶接入。

超可靠和低延遲通信 （uRLLC）。在毫秒級的實時處理和響應(yīng)中需要高可靠性和一定精度的服務(wù)。這里的例子包括自動駕駛、智慧城市、智能電網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

大規(guī)模機(jī)器類型通信 （mMTC）。具有大量傳感器的服務(wù)通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)向云應(yīng)用程序和人工智能發(fā)送信息。示例涉及零售、智慧城市、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，其中數(shù)千個傳感器（mMTC 包含每平方公里多達(dá) 100 萬臺設(shè)備?。┛赡苷谙蛟?AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用提供信息，以優(yōu)化城市和零售規(guī)劃、電力優(yōu)化或使用除草劑或殺蟲劑。

這意味著 RAN 必須更快、容量更大、更智能。5G是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型。然而，涉及推出 5G RAN 的增量步驟被廣泛用作邁向 5G 的第一步。這個增量步驟通常被稱為“非獨立”或 5G NSA。

5G NSA 意味著正在部署的天線和基站將提供 5G 頻率范圍，但 RAN 將與現(xiàn)有的 4G LTE 核心網(wǎng)絡(luò)一起工作。這允許升級 RAN，而無需在 LTE 核心內(nèi)進(jìn)行太多更改。

5G 新無線電 （NR）

在第 1 部分中，我介紹了為支持 5G 服務(wù)和應(yīng)用而引入的三個無線電頻段。通常，第 1 部分中描述的低頻段和中頻段頻率范圍與 4G LTE 頻率范圍重疊并擴(kuò)展以實現(xiàn)兼容性。這將增加支持 eMBB 應(yīng)用所需的帶寬。該頻段有時被稱為 5G“新無線電”或 5G NR。

第二個范圍在 24GHz 和 52GHz 之間運行。這個范圍稱為“毫米波”或毫米波。毫米波頻譜將支持 uRLLC 和 mMTC 應(yīng)用。然而，這并非沒有挑戰(zhàn)。預(yù)計不同國家/地區(qū)的可用頻率范圍會有所不同，這使得設(shè)備制造變得困難。智能手機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商可能會遇到困難，制造一種直接、易于編程的設(shè)備或傳感器，它可以很容易地配置為其所在國家或地區(qū)的頻譜分配。

第一步：5G NSA

下圖為 5G NSA 的概略圖。在此圖中，LTE 節(jié)點作為主節(jié)點（MeNB），5G 節(jié)點作為輔助節(jié)點（En-gNB）。

主 LTE 和輔助 5G 節(jié)點都具有與演進(jìn)分組核心 （S-GW/P-GW） 的直接接口。然而，只有主 LTE 節(jié)點具有到 MME 的控制平面連接。

使用 5G NSA 架構(gòu)，支持 5G 的設(shè)備可以將 5G RAN 的帶寬用于用戶平面流量，但控制平面（承載信道設(shè)置/拆除）仍由 LTE 主節(jié)點負(fù)責(zé)。也可能存在用戶平面流量也從 5G RAN 節(jié)點傳遞到 LTE 主節(jié)點以用于回退場景的情況。

隨著時間的推移，隨著下一代核心的部署，MeNB 和 EPC 組件將被移除，這將產(chǎn)生 5G Stand Alone （5G SA） 架構(gòu)。

云 RAN （C-RAN） 的作用

為了支持像 uRLLC 這樣的東西，您需要接近邊緣的實時智能。這意味著微型數(shù)據(jù)中心將與 RAN 集成以提供這些功能。事實上，正如第 1 部分所說的網(wǎng)絡(luò)切片的概念，RAN 智能也有切片的概念。RAN實時功能包括網(wǎng)絡(luò)調(diào)度、鏈路適配、功率控制、干擾協(xié)調(diào)、重傳、調(diào)制和編碼。這意味著 RAN 站點將包括具有高性能和低延遲的專用硬件，以便有效地執(zhí)行需要近距離的服務(wù)。

RAN非實時功能包括小區(qū)選擇和切換、加密和多連接收斂。這些非實時功能可以在具有標(biāo)準(zhǔn)處理器和服務(wù)器的集中位置執(zhí)行。結(jié)果是一種架構(gòu)，其中在 RAN 內(nèi)部署了具有專用硬件的微型數(shù)據(jù)中心，以執(zhí)行延遲和實時敏感任務(wù)，這些任務(wù)級聯(lián)到聚合位置的“中央辦公室”數(shù)據(jù)中心，執(zhí)行許多非實時任務(wù)為環(huán)境。這些依次級聯(lián)到部署人工智能和大數(shù)據(jù)分析處理的區(qū)域數(shù)據(jù)中心。結(jié)果是一個跨越 RAN、Core 和 Internet 的分布式數(shù)據(jù)中心架構(gòu)。

5G RAN 最后的想法

5G RAN 架構(gòu)和演進(jìn)是滿足圍繞低延遲、更高帶寬和更高容量的許多服務(wù)要求的關(guān)鍵。但這不僅僅是部署更新的天線。為增強現(xiàn)有服務(wù)和引入新服務(wù)而進(jìn)行的頻譜劃分為移動運營商和設(shè)備制造商等帶來了挑戰(zhàn)和機(jī)遇。伴隨 RAN 位置的微數(shù)據(jù)中心對于支持 uRLLC 應(yīng)用程序至關(guān)重要。需要解決新的業(yè)務(wù)和成本模型——微型數(shù)據(jù)中心意味著服務(wù)器和電力，因此與這些新站點相關(guān)的空間和電力成本對于經(jīng)濟(jì)高效地支持這些新服務(wù)的能力至關(guān)重要。

5G RAN 將主要分三個階段部署。涉及 5G 非獨立模式的第一階段將使用現(xiàn)有的 4G LTE 核心和天線，其中 LTE 基站將繼續(xù)管理控制平面，而 5G 輔助節(jié)點將為增強服務(wù)提供增加的帶寬和容量。第二階段涉及添加微型數(shù)據(jù)中心以提高智能和低延遲處理。第三階段涉及通過部署 5G 核心并移除 LTE RAN 和核心組件來完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

RAN 的轉(zhuǎn)型已經(jīng)開始，從技術(shù)和商業(yè)模式的角度來看，它的演變對于未來物聯(lián)網(wǎng)的成功至關(guān)重要。

審核編輯：郭婷