5G接入網學習：什麼是C-RAN、D-RAN？

引言：隨著技術的發展，無線接入網RAN不斷演進出各種形態，C-RAN、D-RAN則是當前主流代表性的基站形態。

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1、什麼是D-RAN？

RAN（Radio Access Network）即無線接入網，我們一般都以基站直接代指整個無線接入網，因此從基站的角度來看各種不同的RAN其實是基於基站發展的不同階段演化出的不同形態。

基站一般可分為三部分：BBU（基頻處理單元）、RRU（射頻拉遠單元）和天線。

在1G和2G時代，BBU，RRU和供電單元等裝置是放在一個櫃子裡的；到了3G時代，提出了分散式基站，也就是將BBU和RRU分離，RRU甚至可以掛在天線下邊，不必與BBU放在同一個機櫃裡，這就是D-RAN（分散式無線接入網）。

4G基站基本上延續了3G的D-RAN結構；BBU單獨放在機櫃中，RRU和天線掛在鐵塔上；也就是當前最主流的接入網形態，如下所示：
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一文讓你徹底瞭解LTE基站

2、從D-RAN到C-RAN

隨著網路的演進和技術的發展（主要是運營商維護成本太高），C-RAN接入架構應運而生。

C-RAN（Centralized RAN）集中化無線接入網；繼續採取BBU和RRU分離的方案，但是RRU無限接近於天線，這樣大大減少了通過饋線（天線與RRU的連線）的衰減；同時BBU遷移並集中於CO（中心機房），形成BBU基頻池；而CO與RRU通過前傳網路連線。這樣非常有利於小區間協同工作。

C-RAN是基於集中化處理、共同作業無線電、實時雲端計算的綠色無線接入網架構，其基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸，直接在遠端天線與集中化的中心節點間傳遞無線訊號，以構建覆蓋上百個基站服務區域，甚至上百平方公里的無線接入系統。C-RAN架構適用於協同技術，能夠減少干擾，降低功率，提升頻譜效率。實現動態智慧化組網，有利於降低成本，便於維護和減少運營支出。目前的研究內容包括C-RAN的架構和功能，如BBU基頻池、RRU(射頻拉遠模組)介面定義以及基於C-RAN的更緊密共同作業(如基站族、虛擬小區等)。
如下圖所示為不同接入架構形態的對比：
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可以看出，C-RAN是對分散式基站的進一步演進，將BBU處理資源集中化、開放化和雲端計算化為資源池，通過高頻寬低時延的光纖或光傳輸網連線遠端無線射頻單元，每個BBU能連線10-100個RRU。

基於C-RAN的組網架構，使其具有如下優勢：

無線效能方面

BBU集中化使得BBU之間的延遲大大降低，確保了小區的邊緣吞吐率
RRU到使用者的距離大大縮短，從而降低了發射功率；（這意味著使用者終端電池壽命的延長和無線接入側功耗的降低）
RRU到使用者的距離大大縮短，從而降低了發射功率；（這意味著使用者終端電池壽命的延長和無線接入側功耗的降低）
所有基站共用一個基頻池，處理資源得到最優利用。

成本方面

機房數量、站址配套、站址租賃等費用大幅度降低，節省了建設和運營成本；
無線側管理趨於統一，削減了擴容與升級成本。

3、C-RAN網路演進

C-RAN架構也在不斷演進，主要是成本和技術的原因；現網大量使用D-RAN，改成C-RAN需要成本，並且C-RAN許多技術也不夠成熟，無法一步到位。

3.1 RRU拉遠

RRU拉遠是根據建網需求在某地建站時不再在站址建設BBU機房，而是通過附近其他站點（信源站點）機房拉出光纖到本站的方式組網。
這是對D-RAN改造最少的方式，兼顧了成本和效率，技術上也較成熟。
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RRH：和RRU是一個東西，都是射頻單元，不過RRH一般用於室內。
D-RoF：數位光載無線通訊；指RRU到BBU之間的傳輸，一般利用光纖進行回傳。
CSG：基站側閘道器，這個裝置主要是用於承載網層面，最終將資訊傳回IP/MPLS網路。

3.2 BBU集中

BBU集中是RRU拉遠的進一步演進，更加強調BBU的集中部署。中心機房將部署更多的BBU，形成BBU池，可以支援更多站點。
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從RRU到BBU之間的傳輸叫做「前傳」，一般採用CPRI/eCPRI介面；這一部分通常使用光纖進行傳輸。有時間我們再聊聊「前傳、中傳、回傳以及對應介面等」內容。

3.3 BBU虛擬化

BBU虛擬化意味著不需要專用的BBU基頻處理單元，使用通用伺服器就可以虛擬出BBU來完成大部分的BBU日常功能處理。這種虛擬化的方式簡化了網路管理，並使得資源池和無線資源得到了有效協調。
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4、5G中RAN物理結構

5G中對BBU進行了拆分，引入了分佈單元DU和集中單元CU的概念，使得RAN組網方式能夠更加靈活。5G中RAN並不是只有C-RAN架構，D-RAN也在大量的使用，特別是早期部署的時候。

DU和CU的布放決定著接入網架構；根據對DU和CU的功能劃分以及對4G網路的繼承，一般DU分佈單元都是放在BBU盒中，CU可放在BBU盒中或通過虛擬化實現。

CU：集中單元，非實時的慢速處理模組（比如切換、RRC連線管理），Non Realtime；這個模組有可能進行集中雲化。
DU：分佈單元，實時的快速處理模組（比如編解碼、快速排程），Realtime，這部分功能很難雲化，仍然放在接近站點的位置

所以前面關於C-RAN的演進並不完全對應5G的RAN架構（有相同也有差異），這裡將5G的接入網架構劃分為4類：

CU非雲化的D-RAN
CU 和DU 都放在BBU盒子中，放在站點，這就是我們最熟悉的3G/4G的基站形態，也就是RRU+BBU(含CU和DU)；這種方式就是傳統的D-RAN，強調基頻和射頻模組的分離布放。
CU非雲化的C-RAN
CU 和DU 都放在BBU盒子中，BBU盒子找個機房，集中堆放，達到節約空間、機房設施，同時還能讓集中堆放的BBU資源共用，相互協同。這種方式就是傳統的C-RAN，強調BBU的集中部署。
CU雲化的D-RAN
DU 都放在BBU盒子中，CU 部分通過雲化方式實現（在資料中心通過虛擬化NFV技術實現），這就是CU的雲化。而BU的BBU盒子繼續放置在站點的方式就是CU雲化的D-RAN。
CU雲化的C-RAN
CU通過虛擬化部署在資料中心，DU的BBU盒子集中放置的函數就是雲化的C-RAN。

個人能力水平有限，如有不足之處，望海涵。