5G无线网络架构及规划_5g无线网规划与部署-程序员宅基地

技术标签: 5G  架构  网络  

网络传输过程中的噪声:噪声分两种,一种是有源噪声(外部),一种是无源噪声(热噪声)
5G通信网络架构
移动通信网络有由三部分构成
接入网:
是离用户端最近的末端网络(无线基站就属于接入网),负责把用户端(手机)的数据接收上来,以及将承载网传递过来的数据送达用户端。
承载网:
负责数据的汇聚传输,将接入网的数据传递到核心网中去。
核心网:
就是数据的处理中心,负责管理传递上来的数据,对数据进行分拣处理,再将数据交给承载网,由承载网再将数据送达接收方的接入网。
手机——接入网——承载网——核心网——承载网——接入网——手机
信号源——信号编码——信号加密——信道编码——数字调制——
信道(会有噪声干扰)
——数字调制——信道译码——信号解密——信号译码——信宿

接入网:基站
BBU:基带处理单元(信号处理器)
RRU:射频拉远单元(信号放大器)
Ran:移动网络。Lan:本地网络
AAU:集成了BBU和RRU,信号的接收处理,与放大转发合并
DU:主要对应链路层的MAC和RLC,其功能是选择传输通道的策略
CU:主要对应PDCP,其功能是对传输过程中的信号进行增强、控制、管理等
4G:主要的特点是SingleRan,集成了2G/3G/4G多种标准。最早是由华为退出,使得2G/3G网络向4G网络演进的过程非常平滑,节约了很多成本
D-RAN:BBU和RRU分离,但距离拉进,馈线成本降低,信号损耗降低
C-RAN:把原来的机房集中到中心机房,使得信号可以集中处理,也为云产生提供基础,信号之间的交叉地带选择可以更加便捷,减少空调成本及排放污染。四个特点:Centralization(集中化)、Cloud(云化)、Cooperation(协作)、Clean(清洁)
5G:主要特点是绝大部分是微基站,很平稳的选择信号交叉地带的信源。BBU和RRU集成到天线的位置,形成AAU(集成信号处理器)
5G的C-RAN:(速率要求高,时延要求低,连接要求多)
    被重构为三个部分:CU、DU、AAU
    AAU和DU之间被称为"前传";DU和CU之间被称为"中传";CU到核心网之间被称为"回传"
    
5G的切片:把物理的网络,逻辑的切分成多个逻辑网络,不同的逻辑网络服务于不同的场景。好处在于:优化了网络资源的分配,实现最大化成本效率,满足多元化的要求


承载网
前传:主要指基站信号传输到中心机房的过程的前半部分(接入用户数据),其传输方式主要分为:
1.光纤直连:成本高
2.无源WDM方式:成本低,但只支持点对点,维护成本高,故障排除难
3.有源WDM/OTN方式:组网灵活,支持全拓扑结构(点对点,星型,环形等)。其中BIDI光模块是国内应用最为广泛的技术(),较低成本
4.SPN切片分组网络:2019年中国移动提成。分为切片分组层(SPL),切片通道层(SCL),切片传送层(STL)。特点是带宽大,时延低,效率高
中传:主要指信号在传输过程中,需要进行流量监控,差错处理等增强操作的过程
回传:主要指信号回传到中心机房的过程
中传+回传方案:分组增强型OTN(光传送网)+IPRAN(IP化无线接入网)方案


核心网
4G时代的核心网架构:包括MME(移动管理实体)、SGW(服务网关)、PGW(PDN网关)
5G时代三朵云架构愿景:接入云、控制云和转发云。接入云未来发展前景最广泛(5G基站覆盖面小,用户基数大);转发云正在发展中,其中具有代表的是阿里数据中、腾讯数据中心、华为数据中心;控制云较为成熟,运营商可以便捷的对用户的各种行为进行批量操作和管理
接入云:实现控制和承载的分离,接入资源的协同管理,满足未来的多部署场景
转发云:转发功能靠近基站,业务能力与转发功能相结合
控制云:网络控制功能集中,网元(网络中单个处理单元)功能虚拟化


5G规划目标

覆盖规划
———————————————————————————————————————————
|                 区域类型                 |        穿透损耗要求       |   面覆盖概率   |   线覆盖率   |   点覆盖率  |
———————————————————————————————————————————
|                 密集市区                 | 穿透墙体、信号到室内|    95%-98%    |           -        |          -         |
———————————————————————————————————————————
|                 一般市区                 | 穿透墙体、信号到室内|    90%-95%    |           -        |          -         |
———————————————————————————————————————————
|                    郊区                     | 穿透墙体、信号到室内|    80%-90%    |           -        |          -         |
———————————————————————————————————————————
|                 重要道路                 |穿透汽车、火车等,车内|           -           |   70%-95%  |          -         |
———————————————————————————————————————————
| 重要办公楼、交通枢纽、高校|        室内分布覆盖        |          -            |         -          |  90%-100% |
———————————————————————————————————————————
|                 宾馆酒店                 |       室内分布覆盖        |          -            |         -           |  50%-90%  |
———————————————————————————————————————————
规划包括:选址、站点获取、实地勘察、系统设计、工程安装、测试优化
规划要考虑的是:覆盖面、容量、质量、成本等

容量规划
满足当前需求、兼顾后期发展
满足总体需求、同时满足局部需求
网络容量分上下行吞吐量,通常合计规划
网络容量警戒线,一般设置为容量的50%-70%
5G网络的容量目标指的是网络建成后,达到的数据吞吐量能力。
容量目标规划既要满足当前的网络容量、覆盖和质量要求,又必须兼顾后期的网络发展。网络总体上满足客户需求,在各个区域上也要分别满足。不应出现局部密集、市区的用户多、数据吞吐量不能满足需求,但是总体容量满足需求的情况。
网络容量分上下行吞吐量。在移动通信网络的容量计算中,通常将上下行的吞吐量合计。
在网络容量利用率的计算中,要划定一个基本的网络容量警戒线,一般设置为容量的50%-70%。

质量规划
    eMBB
    mMTC:
     速率要求最低
     按3GPP对loT业务的目标速率要求,业务速率可以高至1Mbit/s
    uRLLC
对于mMTC业务场景,3GPP对mMTC的速率没有过多要求,因为在5G的三大应用场景中,mMTC的速率要求最低。按3GPP对IoT(物联网)业务的目标速率,mMTC场景的业务速率可以高至1Mbit/s。另外,参照3GPP,NB-IoT(窄带物联网)规划给出的建议值为160bit/s。因此,综合现有的IoT业务和未来的IoT业务需求,在规划中以1Mbit/s的边缘速率作为初始规划的速率要求。
对于uRLLC场景,更多的是强调业务的可靠性要求。uRLLC高可靠低时延业务:主要面向对及时响应要求较高的场景,如车联网、自动驾驶和工业控制生产制造流程、智能电网配电自动化等场景。ITU对5G理想状况的端到端时延要求为1ms,典型端到端时延为5-10ms,大约为4G的十分之一。而3GPP针对不同业务类型,在时延、可用性、可靠性以及体验数据速率等指标上给出了更为明确的要求:
对于URLLC,用户面上行时延目标是0.5ms,下行也是0.5ms。
对工业实时控制或者智能电网、智能交通系统等,要求通信服务可用性与可靠性达到“六个九”标准。

成本规划
网络建设投资及运营维护成本
网络建设投资和运维成本之间取得最佳平衡

覆盖、容量、质量和成本这4个目标间是相互关联、相互制约的。
除了网络建设投资外,还必须权衡今后网络的运营维护成本。就全局而言,单方面追求降低网络建设资并不合理,成本控制既要考虑网络初期建设成本,也要考虑后续网络发展中产生的优化、扩容、升级等方面的成本。有时降低网络建设投资会导致网络运维成本的增加,因此网络建设方案必须在网络建设投资和运维成本之间取得最佳平衡。

5G规划流程
需求分析
网络规模估算
站址规划
无线网络仿真
无线参数规划

总结
移动通信网络架构分为:接入网、承载网、核心网
接入网C-RAN架构优点:节约成本、智能负载、高性能
承载网负责接入网到核心网的连接,包括:前传、中传、回传
5G核心网特征:核心功能下沉、网元云化
5G网络规划主要包括:覆盖、容量、质量、成本规划

默写(面试版知识点)
1.请简述移动通信网络三个部分
接入网:功能是将用户接入网络  主要组成部分是基站;
承载网:功能是汇聚基站的用户信息,集中处理,转发  主要组成部分是中心机房
核心网:主要组成部分是服务器,提供网络,提供用户管理等功能
手机——接入网——承载网——核心网——承载网——接入网——手机
信号源——信号编码——信号加密——信道编码——数字调制——
信道(会有噪声干扰)
——数字调制——信道译码——信号解密——信号译码——信宿

2.5G基站的主要特点
速度快,时延低,宽带大,以微基站为主,成本高,集成了BBU和RRU形成了AAU,缩短馈线(减少成本),4G/5G可以自由切换(下沉)

3.5G在传输过程中的分层:切片
AAU、DU、CU:前传、中传、回传
AAU:集成了BBU和RRU,信号的接收处理,与放大转发合并
DU:主要对应链路层的MAC和RLC,其功能是选择传输通道的策略
CU:主要对应PDCP,其功能是对传输过程中的信号进行增强、控制、管理等
前传:主要指基站信号传输到中心机房的过程的前半部分(接入用户数据),其传输方式主要分为:
1.光纤直连:成本高
2.无源WDM方式:成本低,但只支持点对点,维护成本高,故障排除难
3.有源WDM/OTN方式:组网灵活,支持全拓扑结构(点对点,星型,环形等)。其中BIDI光模块是国内应用最为广泛的技术(),较低成本
4.SPN切片分组网络:2019年中国移动提成。分为切片分组层(SPL),切片通道层(SCL),切片传送层(STL)。特点是带宽大,时延低,效率高
中传:主要指信号在传输过程中,需要进行流量监控,差错处理等增强操作的过程
回传:主要指信号回传到中心机房的过程
中传+回传方案:分组增强型OTN(光传送网)+IPRAN(IP化无线接入网)方案

4.请简述中国未来5G的发展愿景
接入云、转发云、控制云
接入云:实现控制和承载的分离,接入资源的协同管理,满足未来的多部署场景
转发云:转发功能靠近基站,业务能力与转发功能相结合
控制云:网络控制功能集中,网元(网络中单个处理单元)功能虚拟化

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