LTE 筆記: C-RAN (Cloud-RAN) ~2

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在上一篇文章中, 說明了 C-RAN 架構的優點,
然而, 在一開始的 C-RAN 架構下, 直接將 RRH 和 BBU 切開,
這樣的好處是可以透過 CPRI (Common Public Radio Interface) 介面切割功能,
因此, 不牽涉到既有通訊模組與硬體的變化, 可以快速布建,
然而, 考慮到 CPRI 所需的高頻寬與低延遲,  通常需要專屬光纖來實現,
也提升了 C-RAN 在實作上的困難.

考慮到這樣的原因, 許多研究者以及 3GPP 組織開始討論要如何切分 C-RAN 的功能,
若我們將 4G LTE 的通訊架構展開, 可以得到下圖:
來自: http://www.techplayon.com/5g-nr-gnb-logical-architecture-functional-split-options/

其中, Option 8 就是原本 RRH-BBU 的切分方法,

在上圖中, 比起原本的 PHY-MAC-RLC-PDCP 分層,
又將各層依據其功能, 細分成不同子層, 以下為詳細的定義:
  • Low-PHY (7-2): FFT/IFFT, add/remove CP, resource mapping/de-mapping
  • High-PHY (7-2): other PHY functions (例如: channel coding)
  • Low-MAC: HARQ, Signal Measurement, Random Access Control (即時, 或與 PHY 相關)
  • High-MAC: 使用者排程 (scheduling), JS/CS CoMP
  • Low-RLC (3-1): 封包依據 MAC 層的長度, 重新切分 (segmentation)
  • High-RLC (3-1): RLC 層的資料重傳 (ARQ)
若有多個不同的定義, 則將使用的版本列在括弧中.
考慮到新的功能切分, 原本 4G LTE 中的 BBU 和 RRH,
在討論 5G 的 C-RAN 架構時, 使用 CU (Central Unit) 和 DU (Distributed Unit) 取代,
不過兩者在概念上是相通的.

在決定功能切分時, 有兩個最主要的指標: 傳輸頻寬需求, 傳輸延遲需求.
以傳輸頻寬而言, Option 8 需求最高, 一路往 Option 1 遞減,
舉例來說, 對於一個有三個 sector 的基地台而言 (三個 RRH), CPRI 需求頻寬為 10 Gbps.
另一方面, 傳輸延遲則表示 DU 對於 CU 回應的即時性要求,
一般而言, Option 6 之後的有較高的延遲需求, Option 4 以前則較寬鬆,
Option 5 的延遲需求則按實作方式, 有不同的結果.

來自: https://www.netmanias.com/en/post/blog/8153/5g-c-ran-fronthaul-kt-korea-sdn-nfv-sk-telecom/mobile-network-architecture-for-5g-era-new-c-ran-architecture-and-distributed-5g-core

如上圖所示, 當切分越接近 PHY, 則需求的頻寬與延遲都較高,
對於行動通訊而言, 交換到的好處除了布建成本之外,
還可以藉由集中式的資源配置, 完成包括 CoMP 等運算,
解決舊有行動網路中, 對於邊緣使用者 (edge user) 效率不彰的問題.

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