中國聯(lián)通5g基站技術(shù)白皮書

1、中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書中國聯(lián)通2019 年 6 月微信號(hào)：binggoudaren微信號(hào)：binggoudaren目錄1引言11.11.21.3背景1技術(shù)愿景2白皮書目標(biāo)225G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)挑戰(zhàn)與基站設(shè)備演進(jìn)趨勢32.12.25G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主要挑戰(zhàn)35G 基站設(shè)備演進(jìn)趨勢435G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及基站設(shè)備功能73.13.25G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)75G 基站設(shè)備功能745G 基站設(shè)備硬件架構(gòu)124.14.24.3概述12專用硬件平臺(tái)設(shè)備12通用硬件平臺(tái)設(shè)備1555G 基站設(shè)備路標(biāo)規(guī)劃175.15.25G 網(wǎng)絡(luò)長期演進(jìn)目標(biāo)175G 基站設(shè)備演進(jìn)規(guī)劃186總結(jié)與展望22微信號(hào)：binggoudaren

2、微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書1 引言1.1 背景隨著 3GPP 公開發(fā)布第一個(gè) 5G R15 國際標(biāo)準(zhǔn)，韓國、美國等國家都相繼宣布5G 商用計(jì)劃，全球進(jìn)入 5G 商用網(wǎng)絡(luò)部署階段。6 月 6 日，工信部向中國聯(lián)通正式頒發(fā) 5G 牌照，中國正式進(jìn)入 5G 商用元年，國內(nèi) 5G 商用駛?cè)肟燔嚨?。與 4G 國際標(biāo)準(zhǔn)不同，5G 國際標(biāo)準(zhǔn)通過候選方案討論、標(biāo)準(zhǔn)討論等過程，最終形成全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而集中全球產(chǎn)業(yè)鏈加快 5G 發(fā)展。5G 標(biāo)準(zhǔn)從技術(shù)層面競爭，逐步上升到國家綜合實(shí)力的競爭，爭奪 5G 標(biāo)準(zhǔn)核心技術(shù)和重大技術(shù)創(chuàng)新是各國企業(yè)的首要目標(biāo)。5G 基站設(shè)備歷經(jīng)原型

3、設(shè)備、第一代商用設(shè)備的發(fā)展，主設(shè)備廠家正在研發(fā)第二代甚至第三代商用設(shè)備產(chǎn)品。與 4G 基站設(shè)備發(fā)展歷程相似，5G 基站設(shè)備產(chǎn)品類型充分考慮市場需求和運(yùn)營商 5G 網(wǎng)絡(luò)部署節(jié)奏，基本延續(xù)“先宏基站，后微站”的研發(fā)節(jié)奏。5G 基站設(shè)備與 4G 基站設(shè)備產(chǎn)品規(guī)劃也存在不同之處，即 5G基站設(shè)備在研發(fā)階段已經(jīng)考慮從專用硬件平臺(tái)向通用硬件平臺(tái)研發(fā)的轉(zhuǎn)變，將軟件功能與硬件逐步解耦，從而支持更靈活、高效的部署方式。隨著 5G 標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，5G 基站設(shè)備產(chǎn)品類型也將逐步豐富，從滿足 5G 首發(fā)頻段的設(shè)備要求，到逐步考慮 2G/3G/4G 系統(tǒng)重耕頻段的基站設(shè)備需求，以及從單一制式基站設(shè)備向多制式融

4、合設(shè)備演進(jìn)等。5G 基站設(shè)備形態(tài)和功能演進(jìn)需要滿足運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的要求，基站設(shè)備演進(jìn)要適應(yīng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)部署節(jié)奏，同時(shí)，基站設(shè)備研發(fā)應(yīng)謹(jǐn)慎預(yù)留運(yùn)營商后續(xù)幾年演進(jìn)所需的硬件能力，降低網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的復(fù)雜度和不可預(yù)知的支出成本。1/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書1.2 技術(shù)愿景基站設(shè)備能力演進(jìn)和設(shè)備路標(biāo)規(guī)劃一直都是運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重中之重。基站設(shè)備能力演進(jìn)要兼顧無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的實(shí)際需求以及無線新技術(shù)發(fā)展方向，無線網(wǎng)絡(luò)長期演進(jìn)目標(biāo)必須要適應(yīng)運(yùn)營商業(yè)務(wù)發(fā)展需求，詳細(xì)規(guī)劃無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)、基站設(shè)備產(chǎn)品路標(biāo)。本白皮書基于中國聯(lián)通無線網(wǎng)

5、絡(luò)長期演進(jìn)需求，按照 5G 商用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及典型部署場景要求，規(guī)劃宏基站、微基站等一系列基站產(chǎn)品，以建設(shè)業(yè)界領(lǐng)先 5G精品網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，大力推進(jìn)建設(shè)一張高效、綠色、智能的通信網(wǎng)絡(luò)。1.3 白皮書目標(biāo)本白皮書根據(jù) 5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)、關(guān)鍵技術(shù)路標(biāo)以及對(duì) 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主要挑戰(zhàn)，提出了 5G 基站設(shè)備硬件架構(gòu)、設(shè)備形態(tài)及能力要求，并對(duì) 5G 基站設(shè)備路標(biāo)做了目標(biāo)規(guī)劃。通過公開發(fā)布中國聯(lián)通 5G 基站技術(shù)白皮書，我們向業(yè)界合作伙伴，特別是主設(shè)備廠家、微站設(shè)備廠家闡述中國聯(lián)通對(duì) 5G 基站設(shè)備演進(jìn)的思路，號(hào)召合作伙伴積極響應(yīng)中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備的演進(jìn)需求，做好 5G 基站新產(chǎn)品研究工作，并加快新技術(shù)

6、、新工藝等在5G基站設(shè)備中的應(yīng)用，滿足中國聯(lián)通5G 商用建設(shè)要求。2/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書2 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)挑戰(zhàn)與基站設(shè)備演進(jìn)趨勢2.1 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主要挑戰(zhàn)5G 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)與 4G 網(wǎng)絡(luò)相比，各項(xiàng)性能指標(biāo)大幅提高，5G 基站設(shè)備單站處理能力比 4G 基站設(shè)備能力提升了幾十倍甚至上百倍。隨著 5G 基站設(shè)備能力的大幅提高，對(duì) 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也提出了更高的要求，5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將面臨新挑戰(zhàn)。 業(yè)務(wù)需求多樣化5G 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用市場已拓展到諸多垂直行業(yè)，不僅要提供 5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋，還需要提供定制化、差異

7、化的全業(yè)務(wù)服務(wù)，5G 網(wǎng)絡(luò)需要支持網(wǎng)絡(luò)切片的定制、管理等功能。 組網(wǎng)復(fù)雜難度高5G 時(shí)代將出現(xiàn) 2G/3G/4G/5G 多制式網(wǎng)絡(luò)共存的情況，網(wǎng)元數(shù)量倍增，5G 網(wǎng)絡(luò)的部署需要考慮與現(xiàn)有 2G/3G/4G 網(wǎng)絡(luò)之間的互操作、4G 網(wǎng)元的升級(jí)改造等。5G 網(wǎng)絡(luò)與其他制式網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)融合發(fā)展是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要考慮的關(guān)鍵問題之一。另外，隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)向云化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)，網(wǎng)元之間的關(guān)系更加復(fù)雜，5G 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、運(yùn)維等工作將發(fā)生根本性的變化。 新增站址需求多5G 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)很高，為了滿足各類超高帶寬、超低時(shí)延的業(yè)務(wù)需求，5G基站數(shù)量需要增加，總規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。新增站址意味著增加建設(shè)、投資、維護(hù)等費(fèi)用，

8、也給無線網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和維護(hù)都帶來成倍增加的工作難度。 配套設(shè)施改造難(1) 5G 基站對(duì)機(jī)房空間要求高?，F(xiàn)網(wǎng) BBU 設(shè)備廣泛采用 BBU 堆疊的部署方式，現(xiàn)有機(jī)房需要解決 5G BBU 設(shè)備的空間需求。3/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書(2) 5G 基站對(duì)電源的要求。5G 基站設(shè)備功耗大幅提高，現(xiàn)有機(jī)房電源將不能滿足新增 5G BBU 和 AAU 設(shè)備的供電需求，需要對(duì)電源等供電設(shè)備進(jìn)行新建或改造。(3) 5G 基站對(duì)天面的要求。5G AAU 設(shè)備由于尺寸、體積、重量等都有較大增加，AAU 設(shè)備無法與現(xiàn)網(wǎng) 2G

9、、3G、4G 設(shè)備共用天面，5G AAU 設(shè)備上塔必須使用獨(dú)立天面。(4) 5G 基站對(duì)回傳帶寬的要求。5G 基站能提供更高的峰值速率，對(duì)回傳網(wǎng)絡(luò)帶寬要求也大幅增加。因此，機(jī)房傳輸資源必須滿足 5G 回傳對(duì)纖芯數(shù)量、回傳帶寬、時(shí)延等要求。2.2 5G 基站設(shè)備演進(jìn)趨勢在無線業(yè)務(wù)寬帶化、多樣化發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從 2G、3G、到 4G 的發(fā)展歷程，網(wǎng)絡(luò)性能持續(xù)提升。5G 新技術(shù)的飛速發(fā)展也推動(dòng)基站設(shè)備的持續(xù)演進(jìn)，基站設(shè)備在硬件能力、集成度以及軟件功能等方面不斷提高，向著性能更優(yōu)、體積更小、綠色智能等方向繼續(xù)演進(jìn)。5G 商用網(wǎng)絡(luò)以面向多樣化、差異化的業(yè)務(wù)場景為目標(biāo)，需要靈活滿足高速率

10、、低時(shí)延、高流量、大連接數(shù)等性能要求。隨著 5G 基站設(shè)備的硬件能力和軟件功能進(jìn)一步快速演進(jìn)，呈現(xiàn)出通用性、擴(kuò)展性、多場景適應(yīng)性、云化、智能化等新的發(fā)展趨勢。圖 2-1 5G 基站設(shè)備演進(jìn)趨勢4/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書 多場景適應(yīng)性5G 網(wǎng)絡(luò)支持的業(yè)務(wù)已擴(kuò)展到垂直行業(yè)領(lǐng)域，5G 初期主要支持 eMBB 業(yè)務(wù)，隨著技術(shù)的發(fā)展，5G 網(wǎng)絡(luò)需要全面支持 uRLLC、mMTC 全業(yè)務(wù)場景。通過端到端的網(wǎng)絡(luò)切片管理，按需部署網(wǎng)絡(luò)資源，支撐各類垂直行業(yè)應(yīng)用以及多樣化的業(yè)務(wù)需求。 平臺(tái)通用化多種制式的通信系統(tǒng)將在 5G

11、 時(shí)代長期共存。為了進(jìn)一步降低運(yùn)營商的 CAPEX和 OPEX，基站設(shè)備硬件平臺(tái)要具備兼容不同制式系統(tǒng)的能力，基站設(shè)備可以按需開通不同制式，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)靈活部署?；驹O(shè)備硬件平臺(tái)通用化也可以提高設(shè)備資源利用率，延長設(shè)備生命周期，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。 設(shè)備高集成化隨著硬件產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，5G 芯片的處理能力要不斷提高，半導(dǎo)體工藝也需要更新?lián)Q代，通過采用高性能、高集成度的芯片（如 AISC 大規(guī)模應(yīng)用），采用更先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝技術(shù)（如 7nm 工藝），5G 基站設(shè)備的集成度不斷提高，設(shè)備體積更小、功耗更低，有利于節(jié)約機(jī)房空間，降低耗電量和 OPEX 成本。 網(wǎng)絡(luò)智能化無線網(wǎng)絡(luò)智能化是未來重要的發(fā)展方向

12、。5G 組網(wǎng)中大規(guī)模 MIMO、波束賦形等新技術(shù)將帶來網(wǎng)絡(luò)部署與運(yùn)維的難度，隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟，人工智能算法將會(huì)廣泛應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)資源管理、自動(dòng)配置與優(yōu)化、能耗智能管理等方面，從而更高效、更智能、更便捷地實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)資源的管理與網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維復(fù)雜度，降低人力成本，加快構(gòu)建智能、綠色、高效的全新通信網(wǎng)絡(luò)。 設(shè)備資源云化隨著 ICT 融合技術(shù)的發(fā)展，硬件通用化、軟件云化成為 5G 基站未來的發(fā)展趨勢。目前，5G 核心網(wǎng)采用虛擬化技術(shù)，基于通用的硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦。從發(fā)展趨勢來看，無線基站設(shè)備向著實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議各層功能與基站硬件解耦的方5/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院

13、2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書向演進(jìn)。5G 高層協(xié)議功能對(duì)實(shí)時(shí)性的要求相對(duì)寬松，易于移植到通用硬件平臺(tái)（如 X86 服務(wù)器）實(shí)現(xiàn)。未來，隨著通用硬件性能的提升以及虛擬化技術(shù)的發(fā)展，底層協(xié)議功能也有可能逐步在通用硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。6/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書3 5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及基站設(shè)備功能3.1 5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)根據(jù) 5G 與LTE 網(wǎng)絡(luò)的部署關(guān)系，3GPP 提出了獨(dú)立部署（SA）與非獨(dú)立部署（NSA）兩類 5G 組網(wǎng)架構(gòu)。SA 架構(gòu)（3GPP Option2）不依賴與

14、現(xiàn)有 LTE 網(wǎng)絡(luò)，5G 網(wǎng)絡(luò)是一張完全新建的網(wǎng)絡(luò)。如圖 3-1 所示，5G 基站（gNB）直接連接至 5G 核心網(wǎng)（5GC），都是新建的 5G 無線網(wǎng)設(shè)備和核心網(wǎng)設(shè)備。NSA 架構(gòu)基于 LTE 與NR 緊耦合架構(gòu)，3GPP 提出了多種候選架構(gòu)，目前業(yè)界主要考慮 Option3X 架構(gòu)，如圖 3-1 所示。LTE eNB 作為主基站連接到 EPC，gNB作為輔基站，核心網(wǎng)與無線基站只存在唯一的控制面連接，用戶面數(shù)據(jù)可以通過LTE 基站和 NR基站的同時(shí)發(fā)送給用戶。4G核心網(wǎng)5G核心網(wǎng)5G核心網(wǎng)5G基站5G基站5G基站LTE基站X2 Xn SA終端NSA終端SA終端圖 3-1 SA（Option

15、2）與 NSA（Option3X）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)3.2 5G 基站設(shè)備功能5G 基站設(shè)備功能基于 3GPP 國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議開發(fā)， R15 版本于 2019 年6 月凍結(jié) ASN.1，R16 版本計(jì)劃于 2020 年 6 月凍結(jié) ASN.1。按照版本和重點(diǎn)功能特性，5G 基站軟件功能規(guī)劃路標(biāo)分階段支持 R15 和R16 功能?？紤]到網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，4G 和5G 網(wǎng)絡(luò)仍將長期并存，協(xié)同發(fā)展。5G 基站功能應(yīng)包7/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudarenS1NGNG中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書括 NSA 網(wǎng)絡(luò)功能和 SA 網(wǎng)絡(luò)功能。其中 NSA 網(wǎng)絡(luò)功能用于規(guī)范在 Op

16、tion 3X 架構(gòu)下 gNB 作為輔站的基本功能；SA 網(wǎng)絡(luò)功能用于規(guī)范 gNB 獨(dú)立組網(wǎng) Option 2 架構(gòu)下的基本功能。圖 3-2 5G 基站設(shè)備功能路標(biāo)規(guī)劃3.2.1 NSA R15 版本功能要求NSA R15 版本要求采用 2018 年12 月版本。幀結(jié)構(gòu)為 2.5ms 雙周期幀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用 Option3x 架構(gòu)。3.2.1.1 上行和下行分流功能下行分流要支持靜態(tài)分流功能，也要支持按照業(yè)務(wù)流量的動(dòng)態(tài)分流功能。上行分流要支持根據(jù) NR 和 LTE 側(cè)的信道質(zhì)量動(dòng)態(tài)配置主通路，支持按照門限進(jìn)行上行分流；分流功能要支持基于 LTE 網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷情況，靈活選擇 LTE 為 NR 分

17、擔(dān)部分業(yè)務(wù)流量，充分利用 4G 網(wǎng)絡(luò)資源。3.2.1.2 自干擾規(guī)避功能由于中國聯(lián)通 5G 終端存在自干擾問題，可以通過頻域、時(shí)域調(diào)度算法解決該問題。特定的調(diào)度算法可以避免特定頻段 NR 與 LTE 共存場景（1.8GHzLTE+3.5GHz NR）下，由于二次諧波（下行）和交調(diào)（上行）對(duì) UE 造成的干擾。8/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書3.2.1.3 SSB 波束支持時(shí)域上配置 1 至 7 個(gè) SSB 波束，也可以支持靈活配置 SSB 在頻域的位置。SSB 波束可以根據(jù)部署場景配置波束類型和數(shù)量，應(yīng)支持 S

18、SB 波束的動(dòng)態(tài)配置和優(yōu)化。3.2.1.4 QoS 功能QoS 功能是為不同優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)提供差異化服務(wù)，結(jié)合核心網(wǎng)配置的 QoS 參數(shù)、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)、用戶優(yōu)先級(jí)等參數(shù)提供差異化服務(wù)。3.2.2 SA R15 版本功能要求SA R15 版本以 2018 年12 月協(xié)議版本為基礎(chǔ)，按照協(xié)議更新內(nèi)容，以 3GPP最終修訂版本為準(zhǔn)。幀結(jié)構(gòu)采用 2.5ms 雙周期幀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用 Option2 方案。3.2.2.1 切片功能切片功能是 5G 時(shí)代拓展垂直行業(yè)客戶的必備網(wǎng)絡(luò)能力，如果 5G 網(wǎng)絡(luò)不支持該功能，將無法滿足垂直行業(yè)客戶的各種差異化需求。無線接入網(wǎng)切片的基本功能集包括：核心網(wǎng) AMF 選擇/重

19、定向，業(yè)務(wù)切片感知，切片間差異化調(diào)度，切片內(nèi)流量的 Qos 差異化保障等。3.2.2.2 EPS 回落功能和 VoNREPS 回落功能是 5G SA 架構(gòu)的基礎(chǔ)語音方案。語音呼叫回落到 4G 網(wǎng)絡(luò)使用VoLTE 來承載 5G 語音。否則，SA 下無法支持語音基礎(chǔ)業(yè)務(wù)?？臻e態(tài)/連接態(tài)兩種狀態(tài)下，基于切換和基于重定向的 EPS 回落功能是語音方案的必要功能。VoNR 方案成熟后，5G 語音不需要 EPS 回落到 4G 網(wǎng)絡(luò)，可以在 5G 網(wǎng)絡(luò)直接發(fā)起語音，時(shí)延等指標(biāo)均會(huì)優(yōu)于 EPS 回落方案。9/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備

20、技術(shù)白皮書3.2.2.3SSB 波束SSB波束功能與 NSA R15 SSB 波束功能要求相同。3.2.2.4QoS 功能R15SA 功能中 QoS 參數(shù)為 5QI 參數(shù)。3.2.3 SA R16 版本功能要求SA R16 版本功能處于標(biāo)準(zhǔn)制定階段，具體功能要求將隨著標(biāo)準(zhǔn)制定進(jìn)展更新。3.2.3.1 R16 支持的兩種典型場景URLLC 類應(yīng)用場景，例如工業(yè)自動(dòng)化、電力控制等；5G車聯(lián)網(wǎng)，包括 LTE 和NR 交叉控制 LTE-V 和NR-V。3.2.3.2 R16 主要功能URLLC 增強(qiáng)功能完善物理層、高層功能，進(jìn)一步提升可靠性和低時(shí)延指標(biāo)；CA 和DC 增強(qiáng)改進(jìn) CA 性能，完善 5G

21、系統(tǒng)內(nèi)雙連接應(yīng)用場景；V2X支持增強(qiáng) V2X 型應(yīng)用場景，例如車輛編隊(duì)，遠(yuǎn)程駕駛等；IIoT支持無線以太網(wǎng)和時(shí)延敏感網(wǎng)絡(luò)；解決遠(yuǎn)端干擾的增強(qiáng)功能解決遠(yuǎn)端干擾（如大氣波導(dǎo)干擾）或動(dòng)態(tài) TDD 產(chǎn)生的干擾的增強(qiáng)功能；IAB支持無線回傳/中繼功能，適用于毫米波場景；NR 定位10/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書5G 定位精度增強(qiáng)；無線大數(shù)據(jù)支持 5GSON功能、MDT功能等。11/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書4 5G 基站設(shè)備硬件架構(gòu)4

22、.1 概述5G 基站負(fù)責(zé)與終端、核心網(wǎng)之間的通信功能?；驹O(shè)備按功能可劃分為基帶單元、射頻單元、天饋單元等幾個(gè)主要模塊，各模塊之間通過外部接口或內(nèi)部接口互連。5G 基帶單元負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn) 5G 協(xié)議物理層、MAC 層、RLC 層等協(xié)議基本功能以及接口功能，其中協(xié)議基本功能包括用戶面及控制面相關(guān)協(xié)議功能，接口功能包括基站設(shè)備與核心網(wǎng)之間的回傳接口、基帶模塊與射頻模塊之間的前傳接口、同步接口等。5G 射頻單元主要完成數(shù)字信號(hào)與射頻模擬信號(hào)之間轉(zhuǎn)換，射頻信號(hào)的收發(fā)處理功能，還需要支持上移到射頻模塊中的一部分物理層功能等。按照基站設(shè)備硬件類型劃分，5G 基站設(shè)備可分為專用硬件平臺(tái)和通用硬件平臺(tái)兩類。目前，基

23、于專用硬件的基站設(shè)備比較成熟，5G 基站設(shè)備主要基于專用硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，通過定制化芯片、器件、配套軟件等，可以高效的實(shí)現(xiàn)協(xié)議功能。5G 基站設(shè)備也可以基于通用硬件平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)部分協(xié)議功能，例如 RRC、SDAP 和 PDCP 層功能。隨著技術(shù)發(fā)展，通信系統(tǒng)的硬件與軟件功能將逐步解耦，通用硬件平臺(tái)將支持更多基帶協(xié)議功能。本章節(jié)將按照專用硬件平臺(tái)和通用硬件平臺(tái)兩部分，分別介紹基站設(shè)備硬件架構(gòu)及形態(tài)。4.2 專用硬件平臺(tái)設(shè)備目前，5G 基站設(shè)備基于專用硬件平臺(tái)，采用硬件和軟件定制開發(fā)的實(shí)現(xiàn)方案，實(shí)現(xiàn) 5G 協(xié)議規(guī)定的全部功能?；趯Ｓ糜布脚_(tái)的 5G 基站設(shè)備可劃分為BBU 設(shè)備和 AAU 設(shè)備，或者

24、 BBU 設(shè)備、RRU 設(shè)備和天線。按照基站部署場景，可以將基站劃分為宏基站設(shè)備和微基站兩種類型。宏基站主要用于提供廣覆蓋場景，微基站用于室內(nèi)、補(bǔ)盲、熱點(diǎn)等區(qū)域。12/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書4.2.1 5G 宏基站設(shè)備從設(shè)備架構(gòu)角度,5G 宏基站可分為 CU/DU 一體化、CU/DU 分離兩種類型。CU、DU 是 5G 基站設(shè)備的兩個(gè)邏輯模塊，二者共同完成 5G 協(xié)議的全部功能，實(shí)現(xiàn)類似于 4G 系統(tǒng) BBU 設(shè)備、RRU 設(shè)備和天線的功能。CU 負(fù)責(zé) RRC/SDAP/PDCP 層基帶協(xié)議處理，并提供與

25、核心網(wǎng)、等設(shè)備之間的接口，DU 完成 RLC/MAC/PHY 協(xié)議以及射頻處理功能，并提供與射頻單元之間的前傳接口（如 eCPRI 接口），CU與 DU 之間通過 F1 邏輯接互信令和用戶數(shù)據(jù)，該接口為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的邏輯接口。CU/DU 分離架構(gòu)的 5G 宏基站由 CU 設(shè)備、DU 設(shè)備、AAU 或者 RRU+天線三種類型設(shè)備構(gòu)成。CU 設(shè)備基于專有硬件平臺(tái)或者通用硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，將會(huì)支持軟件與硬件解耦。CU/DU 一體化架構(gòu)的 5G 宏基站主要采用 BBU、AAU 組成形式，或者 BBU、RRU和天線組成形式。如果采用大規(guī)模天線技術(shù)，則射頻設(shè)備和天線需要集成為 AAU設(shè)備；否則，采用 RRU 和天線

26、兩種獨(dú)立設(shè)備組成形式。5G BBU 設(shè)備與傳統(tǒng) 3G/4G BBU 類似，分為一體化板卡、機(jī)框式 BBU 兩種典型的設(shè)備形態(tài)。前者將所有的基帶處理功能、接口功能、信令處理功能等集成在單個(gè)板卡，硬件集成度及可靠性較高，功耗較低。由于單板硬件資源有限，擴(kuò)容場景需要同時(shí)增加硬件及軟件。后者由基帶板、主控板、電源等不同類型的板卡組成，可根據(jù)組網(wǎng)需求，按需配置各型號(hào)板卡組合，網(wǎng)絡(luò)部署和升級(jí)具有較強(qiáng)的靈活性。5G AAU 設(shè)備為了解決多天線設(shè)備產(chǎn)品設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，將射頻處理單元與大規(guī)模天線陣列集成在一起，從而構(gòu)成有源天線陣列，以此實(shí)現(xiàn) Massive MIMO（大規(guī)模天線）技術(shù)。采用 Massive MIMO

27、（大規(guī)模天線）技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng) BBU 和 AAU 架構(gòu)的接口傳輸能力帶來巨大挑戰(zhàn)。5G 宏基站設(shè)備已將部分基帶功能上移到 AAU，從而減小基帶單元和射頻單元之間傳輸帶寬。該接口定義為前傳接口，采用eCPRI 協(xié)議，該協(xié)議基于 IPRAN 技術(shù)實(shí)現(xiàn)，目前 eCPRI 協(xié)議提出了多種技術(shù)方案，不同方案的前傳接口需要的傳輸帶寬不同，差別在于不同方案上移的物理層功能有區(qū)別。13/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書AAU 設(shè)備目前主要適用于 3.5GHz 等中頻頻段以及 6GHz 以上的毫米波頻段，也需要考慮 2.1GHz、1.

28、8GHz 等可用于 5G 頻率重耕的頻段。對(duì)于 6GHz 以下頻段，AAU 設(shè)備主要包括 64T64R、32T32R、16T16R 三種類型，三種類型設(shè)備主要區(qū)別在于設(shè)備收發(fā)通道數(shù)的差異。64T64R AAU 設(shè)備有 64 收發(fā)通道，單 AAU 設(shè)備容量最高，優(yōu)先部署在密集城區(qū)等 5G 數(shù)據(jù)熱點(diǎn)區(qū)域。而 32T32R、16T16R 可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際業(yè)務(wù)量差異，規(guī)劃部署在密集城區(qū)、一般城區(qū)等典型場景。在地鐵、隧道、高鐵等特殊覆蓋場景需要考慮應(yīng)用 8T8R、4T4R 等較少通道數(shù) RRU 設(shè)備。雖然 8T8R和 4T4R RRU 設(shè)備的系統(tǒng)容量較小，但可以通過外接天線擴(kuò)大覆蓋范圍，適用于容量不高的覆

29、蓋場景。對(duì)于 6GHz 以上的毫米波頻段，由于電磁信號(hào)傳播特點(diǎn)，AAU 設(shè)備的通道數(shù)較少（一般低于 8 通道），需要采用大規(guī)模天線陣列技術(shù)來彌補(bǔ)電磁信號(hào)空中傳播帶來的巨大損耗。5G 毫米波 AAU 設(shè)備需要大規(guī)模天線陣列和波束賦形技術(shù)，從而提高信號(hào)覆蓋能力。對(duì)于 2.1GHz 等重耕頻段，由于可用頻段的帶寬較小（一般小于 40MHz），為了兼顧網(wǎng)絡(luò)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容量，5G 基站設(shè)備將會(huì)增加通道數(shù)，或者采用大規(guī)模天線技術(shù)。4.2.2 5G 微基站設(shè)備5G 微基站設(shè)備用于解決宏基站難以解決的室內(nèi)場景、覆蓋盲區(qū)等場景。5G微基站可劃分為室外一體化微 RRU 設(shè)備，室內(nèi)一體化微站、室內(nèi)擴(kuò)展型微站等設(shè)備形態(tài)

30、。一體化微 RRU 與宏基站 AAU/RRU 設(shè)備主要區(qū)別于發(fā)射功率，一體化微RRU 設(shè)備集成度更高。而室內(nèi)擴(kuò)展型微站，一般由交換設(shè)備和射頻遠(yuǎn)端單元組成，具備較好的擴(kuò)展性。4.2.2.1 5G 室內(nèi)微基站5G 室內(nèi)微基站設(shè)備要求參考中國聯(lián)通 5G 數(shù)字化室分技術(shù)白皮書。14/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書4.2.2.2 5G 室外微基站5G 室外微基站應(yīng)用于室外場景，主要由一體化微 RRU 設(shè)備和基帶單元組成。其中，基帶單元一般與宏基站 BBU 設(shè)備通用。一體化微 RRU 設(shè)備采用較少通道數(shù)（例如 4T4R RR

31、U 等），每通道最大發(fā)射功率不高于 10W，用于宏基站的弱覆蓋區(qū)域、業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域等。4.2.2.3 專用硬件 5G 白盒基站專用硬件白盒基站設(shè)備主要是采用統(tǒng)一的專用硬件參考設(shè)計(jì)架構(gòu)，白盒基站廠商可以根據(jù)參考設(shè)計(jì)，自選核心器件等生產(chǎn)白盒基站的硬件。白盒基站的軟件基于硬件平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，軟件功能可以采用獨(dú)立開發(fā)或者合作開發(fā)的模式，從而具備完整的基站功能。通過這種方式，白盒基站設(shè)備實(shí)現(xiàn)了硬件和軟件解耦。4.3 通用硬件平臺(tái)設(shè)備5G 核心網(wǎng)已采用了 NFV/SDN 技術(shù)，核心網(wǎng)網(wǎng)元支持虛擬化技術(shù)方案，從而實(shí)現(xiàn)軟件與硬件解耦。對(duì)于無線基站設(shè)備，未來也將逐步向硬件平臺(tái)通用化、硬件資源云化、基站功能虛擬化等方

32、向演進(jìn)。基站設(shè)備集成大量專有器件，通用硬件很難全部替代專用硬件，實(shí)現(xiàn)硬件平臺(tái)的通用化。目前，基于通用硬件平臺(tái)的 5G 基站設(shè)備主要分為如下兩類：第一類通用硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn) 5G 協(xié)議棧部分協(xié)議功能。例如，CU、DU 分離架構(gòu)，CU 設(shè)備可以使用通用硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。第二類通用硬件平臺(tái)提供標(biāo)準(zhǔn)化的參考設(shè)計(jì)，即白盒基站實(shí)現(xiàn)方案。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的硬件設(shè)計(jì)，設(shè)備廠商可以根據(jù)參考設(shè)計(jì)自行采購器件，而基站軟件由軟件供應(yīng)商提供。4.3.1 通用硬件 5G 基帶設(shè)備目前，通用硬件平臺(tái) 5G 基站設(shè)備主要基于 CU、DU 分離架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，通過將 5G協(xié)議棧劃分為高層協(xié)議功能與低層協(xié)議功能，使用通用硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)部分高層協(xié)15/

33、22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書議功能。CU 設(shè)備實(shí)現(xiàn) RRC/PDCP/SDAP 等高層協(xié)議功能，可基于通用硬件平臺(tái)（X86）實(shí)現(xiàn)。由于 RLC/MAC/PHY 等低層協(xié)議功能對(duì)實(shí)時(shí)性處理的要求比較高，通用硬件平臺(tái)處理能力還無法滿足設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)在仍需要使用專用器件實(shí)現(xiàn)上述低層協(xié)議功能。隨著通用硬件平臺(tái)處理能力不斷增強(qiáng)、算法不斷優(yōu)化以及虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，基帶設(shè)備有可能逐步實(shí)現(xiàn)虛擬化。4.3.2 通用硬件 5G 白盒基站通用硬件白盒基站設(shè)備采用統(tǒng)一的通用硬件平臺(tái)。白盒基站的配套軟件一般采用開源平臺(tái)，多方合作共同開

34、發(fā)的模式。根據(jù)硬件公共接口規(guī)范進(jìn)行開發(fā)，從而不斷完善軟件功能，直至支持完整的基站功能。通過這種合作模式，逐步實(shí)現(xiàn)白盒基站設(shè)備硬件和軟件之間的解耦。16/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書5 5G 基站設(shè)備路標(biāo)規(guī)劃5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要綜合考慮頻率、設(shè)備、終端、業(yè)務(wù)等發(fā)展成熟度，按照 5G業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)律，合理規(guī)劃 5G 設(shè)備演進(jìn)路標(biāo)。5.15G 網(wǎng)絡(luò)長期演進(jìn)目標(biāo)中國聯(lián)通 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)遠(yuǎn)景目標(biāo)是建設(shè)“4G+5G”兩張網(wǎng)，兩張目標(biāo)網(wǎng)的定位如下： 5G 目標(biāo)網(wǎng)，以 3.5GHz 頻段作為城區(qū)連續(xù)覆蓋的主力頻段，2.1GHz 頻段

35、可用于提高 5G 覆蓋及容量補(bǔ)充，后續(xù)新申請的毫米波頻毫米波頻段 26GHz+40GHz作為城區(qū)數(shù)據(jù)熱點(diǎn)的重要補(bǔ)充； 4G 目標(biāo)網(wǎng)，以 900MHz 和 1800MHz 頻段作為主要頻段，900MHz 主要用于廣覆蓋（兼顧 NB-IoT、eMTC 等物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)），1800MHz 為LTE 網(wǎng)絡(luò)容量層（遠(yuǎn)期根據(jù) 4G 業(yè)務(wù)量情況逐步重耕用于 5G）；2G 和3G網(wǎng)絡(luò)將逐步實(shí)現(xiàn)退網(wǎng)，將頻率重耕用于 4G 和5G。圖 5-1 網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)目標(biāo)17/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書5.25G 基站設(shè)備路標(biāo)演進(jìn)要求5.2.1 5

36、G 宏基站設(shè)備路標(biāo)5G 基站設(shè)備規(guī)劃 3.5GHz、2.1GHz 等頻段基站設(shè)備形態(tài)。根據(jù)5G產(chǎn)業(yè)鏈整體發(fā)展情況，各頻段及相應(yīng)型號(hào)設(shè)備規(guī)劃要求如下。圖 5-2 5G 宏基站設(shè)備路標(biāo)規(guī)劃 BBU 設(shè)備BBU 設(shè)備主要提供 5G 基帶處理能力，可以支持連接不同類型的AAU 或 RRU設(shè)備，也可以為微基站設(shè)備提供 5G 信源。 多通道 AAU/RRU 設(shè)備2019 年需要加快推進(jìn)完善 3.5GHz 頻段商用設(shè)備，如 64T64RAAU 設(shè)備、32T32R AAU 設(shè)備、16T16R AAU 設(shè)備等應(yīng)滿足商用需求。16 通道及以上的 AAU 設(shè)備的性能差異在于覆蓋能力、網(wǎng)絡(luò)容量，不同型號(hào) AAU 設(shè)備

37、可滿足不同應(yīng)用場景，其各型設(shè)備的能力要求如下。 64T64R AAU 設(shè)備64T64R AAU 設(shè)備主要用于密集城區(qū)及高容量熱點(diǎn)場景覆蓋。64T64R AAU 設(shè)備水平方向最大有 8 個(gè)自由度（受限于 2.5ms 雙周期的幀結(jié)構(gòu)，時(shí)間維度最多支持 7 個(gè) SSB 波束），垂直方向有 4 個(gè)自由度，可以同時(shí)兼顧水平和垂直方向的立18/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書體覆蓋場景，通過 MU-MIMO 功能可以支持下行 16 流，上行 8 流的處理能力；同時(shí)可通過垂直方向上的波束賦形實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)天線旁瓣弱覆蓋區(qū)域的有效覆蓋

38、，其覆蓋性能也最優(yōu)。 32T32R AAU 設(shè)備32T32R AAU 設(shè)備用于一般城區(qū)中高層樓宇集中的場景覆蓋。32T32R AAU 設(shè)備水平方向最大有 8 個(gè)自由度，垂直方向有 2 個(gè)自由度，可以同時(shí)兼顧水平和垂直方向的立體覆蓋場景，系統(tǒng)容量較優(yōu)，同時(shí)可通過垂直方向上的波束賦形實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)天線旁瓣弱覆蓋區(qū)域的有效覆蓋。 16T16R AAU 設(shè)備16T16R 不支持垂直立體覆蓋，主要用于一般城區(qū)低層樓宇、郊區(qū)和農(nóng)村等場景覆蓋。16T16R 設(shè)備水平方向最大有 8 個(gè)自由度，可以實(shí)現(xiàn)水平方向的波束賦形覆蓋，系統(tǒng)容量較低，不能滿足高層覆蓋的要求。 8T8R RRU 設(shè)備8T8R RRU 設(shè)備初步考

39、慮可作為高鐵覆蓋場景的備選方案，也可以考慮用于農(nóng)村場景覆蓋。8T8R RRU 設(shè)備不支持波束賦型功能，主要采用外接天線進(jìn)行覆蓋，可以根據(jù)覆蓋場景的要求選擇天線進(jìn)行覆蓋。 4T4R RRU 設(shè)備4T4R RRU 設(shè)備考慮用于無源系統(tǒng)，作為地鐵和高鐵隧道場景下泄露電纜的信源輸入。后續(xù)也考慮應(yīng)用于室外密集組網(wǎng)場景。5.2.2 5G 微基站設(shè)備路標(biāo)5G 微基站設(shè)備首先規(guī)劃 3.5GHz 頻段基站設(shè)備形態(tài)。根據(jù) 5G 產(chǎn)業(yè)鏈整體發(fā)展情況，各類型 5G 微基站設(shè)備規(guī)劃要求如下。19/22版權(quán)所有 中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院 2019微信號(hào)：binggoudaren中國聯(lián)通 5G 基站設(shè)備技術(shù)白皮書圖 5-3 5G 微基站設(shè)備路標(biāo)規(guī)劃 室內(nèi)一體化微 RRU 設(shè)備路標(biāo) 室內(nèi)一體化 5G 單模微 RRU 設(shè)備室內(nèi)一體化 5G 單模微 RRU 設(shè)備已有 4