5G无线网络架构及虚拟化技术(中国电信)

<7>
CU/DU分离架构的驱动力：更好适应5G业务发展
用户面集中，更好的DC 分流： 边缘计算使能新业务的敏捷 部署：
RAN的控制面、用户面锚点可 RAN的控制面 用户面锚点可 以和分布式网关，甚至是 Application共部署，提供更开 放的接口，使能更多的 Application。
APP Server
<4>
计算带宽的假设条件
Items Channel Bandwidth Modulation Number of MIMO layer IQ bitwidth Assumption [100MHz(DL/UL)] [256QAM(DL/UL)] [8(DL/UL)] [2*(7~16)bit(DL), 2*(10~16)bit(UL)] [2*16bit(DL/UL)] Number of antenna port [32(DL/UL)] Option 7a Option 7b Option 7c Option 8 Option 7b Option 7c(UL) Option 8 Applicability All options
z 3G 3GPP确定Option2（PDCP-RLC划分）为CU-DU之间的划分方案，作 确定O i 2 C C划分 为C 之间的划分方案 作 为R15NRWI阶段的标准化工作重点 z 在R15阶段，DoCoMo牵头底层划分方案的SI研究，希望打开DU和 在R15阶段 DoCoMo牵头底层划分方案的SI研究 希望打开DU和 AAU之间的接口 z 目前3GPP已确定相关文档编号，接口和功能划分的细节还在讨论中
做世界级综合信息服务提供商
<17>
ETSINFV架构
做世界级综合信息服务提供商
<18>
ETSINFV架构
¾ 基础设施层：为VNF提供部署、管理和执行环境，并实现对NFVI资源（包 含硬件资源和虚拟资源） 管 和 含硬件资源和虚拟资源）的管理和监控
z NFVI：包括硬件资源层、虚拟化层及其上的虚拟资源层，实现对虚拟网络层业务网元的承载 z VIM：实现对NFVI资源的管理、调度、编排和监控功能
•
通过业务边缘部署大幅缩短E2E时 延; 通过集中和云化，RAN方便提供开 放接口.
•
增加、删除、更换BBU不再和重新配 置eNB/gNB网元相对应. • CU 部分在云上可以存储更多的管理、 测量和性能统计信息，为后续产生更 智能的运维特性提供了条件.
•
•
•
做世界级综合信息服务提供商
<8>
CU/DU分离架构下的5GNSA到SA演进
3G中，仅有RNC有OMC接口 5G中要求CU和DU异厂家且DU发起F1接口建立，促 使CU和DU具有独立接口
gNB
gNB-CU
F1
F1
F1
F1
gNB-DU
gNB-DU
gNB-DU
gNB-DU
CP/UP分离的CU架构
Central CP entity
Xn-C
NG-C
NG-U
NG-C
CU-C
E1
NG-U
CU-U
Central UP entity
Xn-C
Xn-U
Xnty
DU
„NG-RAN NG RAN Node – NR mode“
2017年6月 3GPPTR38.401 3GPP TR38 401 2017年6月， 开始定义5GRAN架构的标准
让客户尽情享受信息生活
5G无线网络架构及其虚拟化技术
中国电信股份有限公司技术创新中心
汇报提纲
1 2
5G无线网络CU/DU分离架构 无线网络虚拟化技术
做世界级综合信息服务提供商
<2>
5G无线网络CU/DU功能划分


基带非实时处理位于集中单元节点（CentralUnit， CU），而基带实时处理位于分布单元节点（Distributed Unit，DU）。 DU需要较高的实时性 与传统BBU类似 将采用专用硬 DU需要较高的实时性，与传统BBU类似，将采用专用硬 件平台，支持高密度数学运算能力。 CU的实时性要求较低，可采用虚拟化技术，采用通用处 理平台。
<12>
不同的虚拟化类型
做世界级综合信息服务提供商
<13>
CPU虚拟化
做世界级综合信息服务提供商
<14>
内存虚拟化
做世界级综合信息服务提供商
<15>
IO虚拟化
做世界级综合信息服务提供商
<16>
虚拟化的好处
共享
Run multiple operating system on one physical server Improve the utilization of the hardware capacity
做世界级综合信息服务提供商
<3>
不同CU/DU功能划分方案对比（2）
Protocol Required Split option bandwidth [DL: 4Gb/s] Option 1 [UL: UL 3Gb/ 3Gb/s] [DL: 4016Mb/s] Option 2 [UL:3024 Mb/s] Option 3 [lower than option 2 for UL/DL] [DL:4000Mb/s] Option 4 [UL:3000Mb/s] [DL: DL 4000Mb/s 4000Mb/ ] O ti 5 Option [UL: 3000 Mb/s] [DL: 4133Mb/s] Option 6 [UL:5640 Mb/s] [DL:10.1~22.2Gb/s] Option 7a [UL:16.6~21.6Gb/s] [DL:37.8~86.1Gb/s] Option 7b [UL:53.8~86.1 UL 53 8 86 1 Gb/ Gb/s] [DL:10.1~22.2Gb/s] Option 7c [UL:53.8~86.1Gb/s] 8 [DL:157.3Gb/s] Option p [UL: 157.3Gb/s] Max. allowed one way latency [ms] [10ms] [1.5~10ms] [1.5 1.5~10ms 10ms] [approximate 100us] [hundreds h d d of f microseconds] [250us] [250us] [250us] [250us] [250us]
RANRT
RAN RANRT
DU
DU
…… DU
…… E9000
•
Hardware management
Scale Out
云化之后，CU的处理能力可以更 容易的Scale out; 通过云化，CU的处理和硬件解耦， 只要有足够的计算资源，CU的 Scale in和Scale out可以自动进 行.
•
避免用户面数据流在基站之间 迂回； 避免由于数据迂回产生额外的 时延
封装
The entire virtual server is merely an image file and a configuration file Fast deployment
隔离
Fault and security isolation Resource scheduling
硬件无关
heterogeneous system can coexist on the same physical p at o platform Build once, run everywhere Hardware and software can evolve independently
2017年6月， 年 月， VDF和Ericsson推动CU侧 和 推动 侧 CP/UP分离SI立项通过
<6>
做世界级综合信息服务提供商
CU/DU分离架构的驱动力：云化和虚拟化趋势
RRC PDCP F1 RLC MAC PHY
CPRI或eCPRI CU设备
基带非实时处理
通用硬件平台，NFV虚拟化实现
<5>
做世界级综合信息服务提供商
CU/DU分离架构与接口
架构特点
z CU/DU通过F1接口进行连接
控制面消息采用SCTP 用户面消息采用GTP-U
NG-RAN
Xn gNB
gNB-CU
5GC NG NG
z 一个CU可以控制多个DU，现阶段一个逻辑DU仅 能连接到 个 能连接到一个CU z 不标准化独立的DU-ID z CU可以分裂成CU-C和CU-P两个部分，C和P的 部分 部分采用E1接口进行连接 接 进行连接 z Xn和NG接口都终结于gNB-CU中 z 架构黑盒：CU和DU的结构对外不可见，外部仅 能 能看见一个gNB实体 实体 z 独立网管接口：CU和DU都具有独立的OMC接口
3GPPTR38.801AnnexA
做世界级综合信息服务提供商
CU/DU分离架构标准化进展
¾ SI阶段：完成8种方案的评估分析（2017年3月冻结）
z Option1-4为高层划分方案，Option5-8为低层划分方案 z 评估分析给出了8种方案对传输网络带宽和时延要求
¾ WI阶段：确定Option2为高层划分方案（2017年4月开始）
IT领域的虚拟化
虚拟化是指将物理 CPU、内存、网卡 内存 网卡 等计算机资源通过 一定的方法生成虚 拟的CPU、内存、 内存 网卡，提供给不同 的客户端。
hypervisor
虚拟化技术实现在相同的物理 服务器上运行多个不同的操作 系统，它们既共享底层的物理 硬件，同时又被隔离在不同的 虚拟机上
做世界级综合信息服务提供商