新技术、新设备在通信工程的应用

新技术、新设备在通信工程的应用

1,无线新技术.......................................................3

1.1网络切片技术.................................................3

1.2超密集组网.................................................10

1.3移动边缘计算...............................................17

1.4CU/DU分离技术............................................22

1.5辅助上行SUL技术..........................................25

1.6超级上行技术...............................................25

1.7频谱共享技术...............................................26

1.85G共享基站................................................27

1.9VoLTE技术.................................................29

LlONB-IoT技术................................................35

1.115G技术...................................................38

1.12小基站....................................................42

2.天馈新技术....................................................43

2.1MassiveMIMO技术..........................................43

2.2多频超宽频天线.............................................49

2.3有源天线...................................................50

2.4劈裂天线...................................................51

3.室内覆盖新技术................................................52

3.1有源分布系统...............................................52

3.2室内分布式新设备...........................................54

3.3光纤分布系统...............................................58

3.4五类线分布系统.............................................61

3.5室内外异频组网.............................................63

4.配套新技术....................................................64

4.1利旧小灵通站址.............................................64

4.2定制小机房.................................................66

4.3室外一体化机柜.............................................67

4.4H型杆.....................................................68

4.5一体化便携式基站...........................................69

4.6预制式快装基站.............................................70

4.7灯杆站.....................................................72

2

根据目前的技术研究及发展情况，建议本期工程采用以下新技术、新设备:

表1-1各本期工程建议采用新技术、新设备列表

序号技术类别新技术名称

1、网络切片技术

2、超密集组网

3、移动边缘计算

4、CU/DU分离技术

5、辅助上行SUL技术

6、超级上行技术

1无线技术

7、频谱共享技术

8、5G共享基站

9、VoLTE技术

10,NB-IoT技术

11、5G技术

12、小基站

1、MassiveMIMO技术

2、多频超宽频天线

2天馈新技术

3、有源天线

4、劈裂天线

1、有源分布系统

2、室内分布式新设备

3室内覆盖新技术3、光纤分布系统

4、五类线分布系统

5、室内外异频组网

1、利旧小灵通站址

2、定制小机房

3、室外一体化机柜

4配套技术4、H型杆

5、一体化便携式基站

6、预制式快装基站

7、灯杆站

1.无线新技术

1.1网络切片技术

相对于4G个人用户单一的流量需求，5G应用对网络要求千差万别：对于工

业控制场景，业务中断会造成财产损失，因此网络需要提供1ms的延时和高可靠

3

的保障，同时有较高的网络隔离要求；车联网中自动驾驶防碰撞需求涉及人身安

全，需要极低延时以及99.999%可靠性的网络支撑；VR/AR应用大幅提升个人消

费体验，但是要求网络具备超过1G带宽的能力；物联网采集类的业务对网络带

宽和时延要求不高，但是要求网络支持每平方公里100万海量连接的能力。此外

智能工厂、远程医疗、智能电网等场景都对5G网络提出了十分苛刻的需求，如

果每种业务需求都独立新建网络来满足，建网成本巨大，严重制约业务的发展；

而使用同一张网络承载所有业务，超高带宽、超低时延、超高可靠性等需求很难

同时满足，建网困难，业务隔离也存在隐患。

为了解决差异化ServicelevelAgreement(SLA)与建网成本之间的矛盾，

网络切片成为了必然选择。网络切片能力已经成为5G网络建设的基本要求，网

络切片实现的灵活和开放程度将直接影响运营商对业务创新和商业机会的把握。

网络切片可由运营商使用，基于同客户签订的SLA业务服务协议，为不同垂

直行业、不同客户、不同业务，提供相互隔离、功能可定制的网络服务，是一个

提供特定网络能力和特性的逻辑网络。

逻辑的网络切片由网络切片实例承载，网络切片实例是一个部署的网络切

片，包括一些网络功能实例及所需的资源(例如计算、存储及网络)。

图1-15G网络切片实例

一个网络切片实例是由网络功能和所需的物理/虚拟资源的集合，具体可包

括接入网、核心网、传输承载网及应用；

网络切片可基于传统的专有硬件构建，也可基于NFV/SDN的通用基础设施构

建，建议基于统一平台构建，可实现低成本高效运营；

1、5G切片端到端技术概要要求

要实现5G切片端到端管理，需同时对核心网、承载网、无线网进行切片，

如下图所示:

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端到端切片

图1-25G网络端到端切片总体架构

（1）核心网子切片技术要求

核心网切片跟NSSF、AMF、SMF、UPF等网元密切相关:

图1-35G核心网切片实例图

a）网络切片标识

网络切片选择协助信息（S-NSSAI）标识特定的网络切片S-NSSAI由

两部分组成（切片类型SST+切片区分符号SD）

>网络切片由S-NSSAI（SingleNetworkSliceSelection

AssistanceInformation,网络切片选择辅助信息）标识，该

信息进一步包括两部分信息：

>Slice/ServiceType（SST）,表征对应切片特征和业务期待的网

络切片行为

>SliceDifferentiator（SD）,可选，对SST的补充，进一步区

分相同SST的多个切片

>网络切片包含：1）标准化的全球通用的网络切片；2）运营商

5

（PLMN）定制的网络切片

＞目前，核心网TS23.501有定义了三种标准的切片业务（SST）,

支持跨PLMN服务；

b）网络切片的功能共享

原则上，网络切片由专用的网络功能组成，故在部署时尽可能专用。

＞NSSF是PLMN级别的网元，是实现网络切片选择的核心网元，不属

于切片共享功能

＞部分CP共享是单个UE同时接入多切片场景的必选；

＞一对多场景下，接入和移动性管理（AMF）是目前认为可以共享的

功能之一；

下图为不同功能共享情况下的案例：

Slice1

■

途医疗

GROUPA:GROUPB:部分控制面网元共享，GROUPC

♦控制面和媒体面网♦媒介面和其他部分控制面网元不♦所有控制面网元共享

元都不共享。共享。♦媒体面网元不共享

图1-4不同功能共享情况下的核心网切片方案

GROUPA：安全隔离要求高、成本敏感度低，如远程医疗、电力监控。

GROUPB:隔离要求相对低，节约成本，终端要求同时接入多个切片，如

辅助驾驶的同时下载地图、音乐等。

GROUPC:隔离要求低，成本低、终端要求同时接入多个切片，如同时上

网、看视频等。

c）网络切片的选择

AUE在NAS/RRC信令中携带切片选择协助信息；

＞引入独立的网络切片选择功能NSSF,实现网络切片的灵活选择；

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>RAN或AMF具备将网络切片选择信令重新路由至正确网络切片的能

力；

d）可定制的核心网功能

>核心网包括了移动性管理、会话管理、计费、QoS等功能，这些功

能在不同的5G场景下有不同的设计机制来满足质量可保证的网络

切片需求。

（2）承载网子切片技术要求

传输网切片后，上层的业务与物理资源解耦，同时切片网络与业务解耦，

即切片划分的时候无需感知业务。下图为传输网子切片的技术架构，底层的

物理网络被切分为多个子切片，业务运行于独立的切片上。

TenantVPNeMBBuRLLCMMTCInternetClient/TenantLayer

EPL/EVPLETREEEPLAN/EVPLAN

ServiceLayer

VirtualNetworkLayer

PhysicalNetworkLayer

图1-55G承载网切片方案

（3）无线网子切片技术要求

无线网基于统一的空口框架，采用灵活的帧结构设计。针对不同的切片需求,

首先无线网为每个切片进行专用无线资源RB的分配和映射，形成切片间资源的

隔离，再进行帧格式、调度优先级等参数的配置，从而保证切片空口侧的性能需

求。

a）接入网能感知切片，并进行切片内流量的处理。接入网能针对不同切片的

流量进行差异化的处理，处理的粒度是PDUsessionlevel

b）接入网可以为每个切片分配一定的资源，资源可以共享也可以专用

c）接入网支持不同切片的资源隔离，避免一个切片的资源的不足影响其它切

片的业务质量

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d）接入网的资源调度不会标准化，取决于实现及SLA

图1-65G无线网切片方案

场景一：切片间完全隔离，不同切片在不同的小区上，如eMBB切片和

NB-IoT切片；

场景二：CU-C共享，CU-U隔离，不同的切片可以在相同的小区上，共享

CU-C,终端要求同时接入多个切片，如：不同的eMBB切片

2、5G网络切片用户面管理

5G网络切片需进行用户面管理，包含：

＞多个用户共享相同切片：共享S-NSSAI标识，共享相同切片实体；

＞不同用户的相同切片由不同PDUsession承载；

＞切片可由相同或者不同网元设备承载，实现差异化隔离；

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4G"RAN

NetworkSuce2

N3NG-U

图1-75G网络切片用户面管理方案

3、5G网络切片控制面管理

5G网络切片需进行用户面管理，包含：

＞当用户提供一个切片信息，网络为用户选择slicespecificAMF；

＞当用户提供多个切片信息，网络为用户选择slicecommonAMF；

＞一个用户仅连接一个AMF,保证单一控制面锚点；

图1-85G网络切片控制面管理方案

9

1.2超密集组网

通常，提升无线接入系统容量主要有三种方案，除了增加频谱带宽、提高频

谱利用率，最为有效的办法就是通过加密小区部署来提升空间复用。1957-2000

年，通过采用更宽的无线频谱资源，无线系统容量提升了大约25倍，大宽带无

线频谱细分成多载波可以带来无线系统容量约5倍的性能增益，并且先进的调制

编码技术也将无线系统性能提升了5倍。但是，通过小区半径减小增加频谱资源

空分复用的方式则可以将系统吞吐量性能提升1600倍。

传统的无线通信系统通常采用小区分裂的方式减小小区半径，然后随着小区

覆盖范围的进一步缩小，小区分裂难于进行，需要通过在室内外热点区域密集部

署低功率小基站，包括小小区基站、微小区基站、微微小区基站以及毫微微小区

基站等，从而形成超密集网络(UltraDenseNetwork,UDN)。

1.UDN的定义与优势

通俗的讲，超密集组网是指在宏基站的覆盖区域内利用小功率基站加密部署

精细控制覆盖距离，大幅增加站点数量，如下图所示：

图1-9超密集组网示意图

UDN是解决未来5G网络数据流量1000倍以及用户体验速率10~100倍提升

的有效解决方案。超密集组网的量化定义有两种：一是网络中小区部署密度2100

cell/km2；二是网络中无线接入点(AP)的密度远大于其中活跃用户的密度。

超密集组网的优势主要有三个方面：

(1)与传统组网方式比较，超密集组网的网络节点大大增加，现网无法覆

盖的的边角区域也能有较好的信号，网络覆盖面积得以扩展，实现无缝网络覆盖。

超密集组网特别适用于终端密集的区域，比如商场、办公楼、地铁等。可利用微

小区(Smallcell)覆盖城市盲点和偏远郊区，来提升覆盖面积。

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(2)超密集组网可以提升系统容量、频谱效率和能源利用率。由于小区数

目增多，单小区的覆盖面积相对减小，频率可在位于网络第二层拓扑的小站间有

效地进行多次复用，从而提高频率的复用效率，增大吞吐量大幅提升热点地区的

系统容量和频谱效率。由于小区半径减少、通信距离的缩小使功率损耗降低，大

大提高了能源利用效率。

(3)超密集组网适应性强、灵活度高，具有更高的可拓展性。微基站相对

于宏基站，可调控性高、更加灵活，接入方式更多样化，微基站的数量增多，可

以适应复杂的网络。

2.UDN的关键技术

由上文的分析可知，超密集组网是解决未来5G网络数据流量爆炸式增长的

有效解决方案。但是，小区部署的密集化，也会产生了一些新的问题：

(1)频繁切换问题

低功率基站较小的覆盖范围会导致具有较高移动速度的终端用户在短时间

内历经多个基站，遭受频繁切换，系统占用PUCCH信道和更多的调度资源，从

而降低从而降低了用户体验速率和服务质量。

(2)干扰问题

虽然超密集组网通过降低基站与终端用户间的路径损耗提升了网络吞吐量，

在增大有效接收信号的同时也提升了干扰信号，即超密集组网降低了热噪声对无

线网络系统容量的影响，使其成为一个干扰受限系统。如何有效进行干扰消除、

干扰协调成为超密集组网提升网络容量需要重点解决的问题。考虑到现有LTE

网络采用的分布式干扰协调技术，其小区间交互控制信令负荷会随着小区密度的

增加以二次方趋势增长，极大地增加了网络控制信令负荷。

针对以上问题，小区虚拟化和控制和承载相分是一种有效解决移动性和干扰

问题的关键技术。

(1)5G小区虚拟化技术

小区虚拟化的核心思想是以用户为心中分配资源，使得服务区内不同位置的

用户都能根据其业务QoE(qualityofexperience)的需求获得高速率、低时

延的通信服务，同时保证用户在运动过程中具有稳定的服务体验，彻底解决边缘

效应问题，最终达到一致的用户通信体验的目标。

5G网络提出平滑的虚拟小区(SmoothVirtualCell,SVC)来解决上述问

题。平滑小区虚拟化技术通过以用户为中心的虚拟小区解决了超密集网络的移动

11

性及干扰协调问题，为用户提供了更好的一致性服务体验。SVC基于混合控制机

制进行工作，原理如下图所示:

以用户为中心

动态组织

的服务提供

A

/

/

s

e

回

4m

用户周围的多个传输节点形成一个虚拟小区，用以用户为中心的方式提供服

务。虚拟小区中的一个传输节点被选为主控传输节点(MTP),其余传输节点称为

从传输节点(STP),MTP负责管理虚拟小区中工作过程以及虚拟小区的信息，通

过协商的方式实现虚拟小区之间的协作，解决冲突，保证不同虚拟小区的和谐共

存。由于虚拟小区内各个传输节点之间以及相邻小区主控传输节点之间的距离比

较近，因此SVC可以实现快速控制或协作。另外，如果使用无线自回传技术传输

节点之间的信令(SignalingoverTheAir,SoTA),虚拟小区之间的控制信令

以及虚拟小区之间的协作信令的延迟可以进一步降低。

由于业务及干扰的突发性，及时用户处于静止状态，用户通信体验也有可能

随时间的变化而变化。小区专有参考信号是超密集网络中主要的干扰源之一，极

大地限制了超密集网络的增益。SVC利用SoTA实现虚拟小区之间的分布式协作

和虚拟小区内的集中控制，根据用户的业务状态以及干扰环境，动态地打开或关

闭传输节点，通过以用户为中心的方式发送参考信号，有效地解决了小区专有参

考信号的干扰问题。

除了参考信号的干扰，突发数据产生的干扰也会导致信道质量的剧烈波动,

对用户通信体验产生较大的影响。通过虚拟小区之间的快速协作，可以有效地控

制信干噪比的波动范围，实现一致的用户通信体验。相对于LTE的CoMP技术而

言，SVC通过混合式的控制、管理机制以及SoTA等技术手段，实现了无规划或

12

半规划的部署低功率传输节点，在有效降低网络的部署成本的同时，达到较好的

干扰抑制效果。

（2）无线控制承载分离技术

无线网控制承载分离技术的主要思路就是将原有无线网络的控制面和用户

面相分离，分别由不同的网络节点承载，形成独立的两个功能平面。通过无线网

的控制与承载分离，可以针对控制面与用户面不同的质量要求与特点，分别进行

优化设计与独立扩展，满足5G对网络性能的要求。如分离后的无线网控制面传

输将针对控制信令对可靠性与覆盖的需求，采取低频大功率传输以及低阶调制编

码等方式，实现控制平面的高可靠以及广覆盖。而无线网用户面传输将针对数据

承载对不同业务质量与特性的要求，采取相适应的无线传输带宽，并根据无线环

境的变化动态调整传输方式以匹配信道质量，满足用户平面传输的差异化需求。

随着无线网控制面与用户面的分离，5G无线网元按照提供的网络功能以及

承载对象的不同可划分为信令基站、数据基站以及虚拟宏基站控制器等多种网络

节点类型。

信令基站指提供无线网控制面功能的基站节点，负责接入网控制平面的功能

处理，提供移动性管理、寻呼、系统广播等接入层控制服务。

数据基站指提供无线网用户面功能的基站节点，负责接入网用户平面的功能

处理，提供用户业务数据的承载与传输。

虚拟宏基站控制器与信令基站类似，也是负责接入网控制平面的功能处理，

区别在于虚拟宏基站控制器主要针对无宏基站存在的微微组网场景，提供多个微

基站所形成虚拟宏小区的控制面板功能，实现对多个微基站的统一控制与资源管

理。

以上三者均属于功能逻辑概念，在具体实现上，信令基站、虚拟宏基站控制

器与数据及占可共存于同一物理实体或独立部署。

基于控制承载分离的无线网架构如下图所示：

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图1-11基于控制承载分离的无线网架构

5G无线网架构可以划分为控制网络层与数据网络层。控制网络层由信令基

站和虚拟宏基站控制器组成，根据不同的网络部署场景，实现统一的控制面，提

供多网元的簇化集中控制。数据网络层由数据基站组成，接受控制网络层的统一

管理，由于仅提供用户面功能，可简化网元设计，降低成本，实现即插即用与灵

活部署。

a)宏-微部署场景

宏微异构组网场景是5G无线网络控制与承载分离技术应用的主要场景。宏

微组网场景下的控制与承载分离如图4.3-2所示。在此场景下，通过控制与承载

分离，宏基站作为信令基站承担无线网控制面功能，微基站作为数据基站接受宏

基站的无线资源管理并承担精细化的用户面处理。宏基站使用低频高功率发射，

微基站使用高频低功率发射。

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图1-12宏微组网场景下的控制与承载分离

由于微基站存在非连续覆盖的空洞，宏基站除了要实现信令基站的控制面功

能还要实现数据基站的用户面数据承载的功能。当宏基站与微基站之间存在理想

回传链路时，控制与承载分离可以采取类似载波聚合的处理方式，而当两者之间

不存在理想回传链路(交互时延25ms)时，无法保证宏微多站点小区间的同步,

这种场景下可以基于多连接方式来实现无线网控制与承载分离。图4.3-4为宏微

场景下双连接方案。

多连接技术的主要目标在于实现用户终端UE与宏微多个无线网络节点的同

时连接，不同的网络节点可以采用相同的无线接入技术(radioaccess

technology,RAT),也可以是不同的RAT节点。宏基站不负责为基站的用户面处

理，故无需宏微小区之间的严格同步。

b)微-微部署场景

5G时代的超密集组网会产生较多微微组网场景。微微场景下如何解决超密

集网络的无线干扰和频繁切换是迫切需要解决的技术难题。

为解决超密集网络中微微组网场景下无线干扰和频谱切换问题，结合宏微场

15

景下的多连接技术和5G无线资源虚拟化技术，采用虚拟分层技术。

虚拟分层是在无线网络虚拟化的基础上，将一种单层单制式网络虚拟划分成

多层无线网络的技术，各层虚拟化的无线网络同时向一个用户提供不同的无线连

接和通信服务，实现在没有宏基站覆盖的微微场景的单层物理网络下的多连接通

信，从而构建无线网控制与承载分离架构解决微微场景的干扰和频繁切换问题。

在微微场景下，每个微基站配置的无线资源通过虚拟分层技术划分成多份资

源，以2层虚拟分层网络为例，其组网形式如下图所示：

图1-14虚拟分层组网形式

超密集网络中，每个微基站的无线资源被划分为虚拟宏基站无线资源块和微

基站无线资源块两部分，把微基站簇内各微基站划分出来的虚拟宏基站资源块组

合起来构成虚拟宏基站的空口资源，虚拟宏基站空口资源、虚拟宏基站控制器以

及多个微基站中相关的物理收发信机共同构成一个虚拟宏覆盖层，完成多连接网

络中的宏基站功能。每一个微基站中划分出的微基站资源块为每个微基站单独使

用，构成密集微容量层，实现多连接网络中的微基站功能。至此，就形成了微微

场景下的控制与承载分离的无线网络，如下图所示：

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对于虚拟分层技术，不仅每个微基站的无线资源需要虚拟化，部分设备也需

要虚拟化，这样基站内部的软硬件和处理器资源都可以根据要求划分或切片。以

2层无线虚拟化网络为例，每个微基站收发信机分为一个密集微容量层基站使用

的第一物理收发信机和一个虚拟宏覆盖层使用的第二物理收发信机。

采用虚拟分层后，微微场景下可以实现单层物理网的虚拟多层部署，无线网

控制面信息与业务信息就可以分别映射在不同的虚拟层，每个虚拟层的无线网特

性可以根据要求来虚拟构建，增强了无线网设计的灵活性和优化空间。由于虚拟

宏基站和微基站的小区标识是不一样的，终端同时接入两个基站实现多连接通

信。

在虚拟分层中，虚拟宏基站控制器完成对整个系统的控制面处理，通过每个

微基站中的第二物理收发信机将移动性管理、系统信息广播、寻呼、RRC连接建

立与释放等控制面信息下发到用户终端，而微基站仅负责业务面数据的处理，从

而实现微微组网场景下的控制与承载分离，从而避免各个虚拟层内的无线干扰问

题。同时，由于终端、虚拟宏基站和各个微基站的无线资源控制都是通过虚拟宏

覆盖层的RRC控制信令来协调调度的，所以只有用户终端移出整个虚拟宏覆盖层

区域，才会有发生系统切换，从而降低了微微场景下的频繁切换问题。

1.3移动边缘计算

移动边缘计算(mobileedgecomputing,MEC)技术主要指通过在无线接入

侧部署通用服务器，从而为无线接入网提供IT和云计算能力。也就是说MEC技

术使得传统无线接入网具有了业务本地化、近距离部署的条件，无线接入网由此

而具备了低时延、高带宽的传输能力，有效缓解了未来移动网络对于传输带宽以

及时延的要求。同时，业务面下沉即本地化部署可有效降低网络负荷以及对网络

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回传带宽的需求，从而实现缩减网络运营成本的目的。除此之外，业务应用的本

地化部署是的业务应用更靠近无线网络及用户，更易于实现对网络上下文信息

（位置、网络负荷、无线资源利用率等）的感知和利用，从而可以有效提升用户

的业务体验。更进一步，运营商可以通过MEC平台将无线网络能力开放给第三方

业务应用以及软件开发商，为创新型业务的研发部署提供平台。

1.MEC的技术基础

（1）云计算和虚拟化

云计算和虚拟化技术是MEC的关键，它们支持在独立于3GPP网元生命周期

的通用平台上，以更加灵活、有效和可扩展的方式运行和部署应用程序。

云解决方案利用虚拟化等技术按需提供计算和存储资源，实现了更高的自动

化水平，同时也使网络和业务部署更加灵活、弹性，大大缩短了网络功能和业务

的创新周期。

基于虚拟化技术可以实现在同一个平台上部署多个虚拟机，这些虚拟机通过

可控的、有效的、灵活的方式对硬件资源进行共享。虚拟交换机可以实现虚拟机

之间强大、有效和安全的通信。业务流量可以从一个物理接口路由到一个虚拟机,

随后再从虚拟机路由回到物理接口。

（2）高性能标准服务器

通过采用主流的标准化IT组件构建硬件平台，按需改变标准化的组件，以

实现快速、高效、低成本的维护和升级，从而为MEC技术的规模化部署提供技术

基础。目前，通用的IT平台越来越适合处理硬件资源大量消耗的业务应用，如

数据分组处理。同时，驱动程序的优化使得目前以太网控制器，甚至基于通用

CPU的虚拟以太网控制器都可以支持10~40Gbit/s的高吞吐量处理能力。

（3）应用程序和业务生态系统的实现

为了MEC业务发展，软件和应用开发商为市场带来创新的软件和应用程序至

关重要。故基于MEC技术的无线网络能力开放需要将网络边缘开放给给第三方内

容提供商，并提供开放的、标准的API,以及熟悉的编程模型和相应的工具链软

件开发工具包，从而实现对MEC网络功能的调用。

2.MEC部署策略与系统架构

根据MEC的定义，MEC技术的关键就是MEC服务器。MEC服务器平台部署以

及平台具有的功能是需要重点关注的问题。

（1）MEC部署策略

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MEC功能/平台的部署与具体应用场景相关，主要包括以下两种：

＞室外宏基站：由于室外宏基站具有一定的计算和存储能力，故可以考虑

将MEC平台功能直接嵌在宏基站中，从而更有利于降低网络时延、提高

网络设施利用率、获取无线网络上下文信息以及支持各类垂直行业业务

应用。

＞室内微基站：考虑到微基站的覆盖范围和服务用户数，MEC平台应该以

本地汇聚网关的形式出现。通过在MEC平台上多个业务应用的部署，从

而实现本区域内多种业务的运营支持。

在5G时代，MEC部署位置有两种方案:

图1-16MEC部署位置示意图

一种是部署在基站后面。数据业务离用户更近，终端发起的业务经过基站、

MEC服务器1到互联网/第三方内容服务。

另一种是部署在GW-UP(用户面网关)后面。此时部署在GW-UP后面的MEC,

与传统无线网络方案比较，可以为用户提供低时延、高带宽服务。

(2)MEC平台架构

MEC技术的应用场景适用范围取决于MEC平台具有的能力。MEC平台的功能

框架如下图，主要包括以下三层。

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本地分流本地分流

本地分流MEC应用

管理系统

MEC应用层VMVMVM

c

APIAPIAPIAPIAPIAPI

应用

线MEC

无

络

网大数平台管理

数据网络服务

息

MEC应用信据分系统

SON加速

分流理

管注册

平台层析

MEC平台基

础设施层

MEC平台物理设施层：基于通用服务器，采用网络功能虚拟化的方式，为MEC

应用平台层提供底层硬件的计算、存储等物理资源。

MEC应用平台层：由MEC的虚拟化管理和应用平台功能组件组成，其中MEC

虚拟化管理采用以基础设施作为服务的思想，为应用层提供一个灵活高效、多个

应用独立运行的平台环境。MEC应用平台功能组件主要包括数据分流、无线网络

信息管理、网络自组织管理、用户/网络大数据分析、网络加速以及业务注册等

功能，并通过API向上层应用开放。

MEC应用层：基于网络功能虚拟化VM应用架构，将MEC应用平台功能组件

进一步组合封装虚拟的应用（本地分流、无线缓存、增强实现实、业务优化、定

位等应用）、并通过标准的接口开放给第三方应用开发商。

除此以外，MEC平台物理资源管理系统、MEC应用平台管理系统以及MEC应

用管理系统则分别实现IT物理资源、MEC应用平台功能组件/API以及MEC应用

的管理和向上开放。

3.MEC在5G网络中的应用

（1）增强无线宽带场景

未来5G网络数据流量密度和用户体验速率的急剧增长，除了对无线接入网

带来极大挑战，核心网也经受着更大数据流量的冲击。传统LTE网络中，数据面

功能主要集中在LTE网络与互联网边界的PGW上，并且要求所有数据流必须经过

PGWo即使是同一小区用户间的数据流也必须经过PG肌从而给网络内部新内容

应用服务的部署带来困难。同时数据面功能的过度集中也对PGW的性能提出更高

20

要求，且易导致PGW成为网络吞吐量的瓶颈。

MEC技术通过为无线接入网提供IT和云计算的能力，使在无线接入网实现

业务本地化、本地分流、缓存、计算任务卸载、无线网络能力开放等功能成为可

能。其中，通过业务本地化、本地分流以及缓存等技术可以有效降低网络回传带

宽需求，缓解核心网的数据传输压力。

图1-18MEC平台实现VR直播示例

（2）低时延高可靠场景

低时延高可靠场景中对空口时延的要求甚至为1ms量级。5G网络低时延要

求需要从物理层技术（如广义频分复用技术等）和网络层技术（如业务本地化、

缓存等）出发，进行网络架构的设计和系统开发。

基于无线接入网的IT和云计算能力，传统的部署在Internet或者远端云计

算中的业务应用，可以迁移至无线网络边缘部署。此时，特定业务或者非常受欢

迎的内容可以部署或者缓存在靠近无线接入网以及终端用户的位置，从而可以有

效降低网络端到端时延。

（3）大规模MTC终端连接场景

大规模MTC终端连接除了要求未来网络必须支持数量巨大的在线终端连接

数之外，也对低成本资源受限类MTC终端的电池待机时间提出了很高的要求。为

解决移动终端有限的计算和存储能力以及功耗问题，需要将高复杂度、高能耗计

算任务迁移至云计算数据中心的服务器完成，以降低终端的能耗延长其待机时

间。但传统的卸载高能耗任务到远程云端的方法，会带来传输时延的增加。通过

将高能耗计算任务迁移到无线接入网边缘（MEC服务器或本地业务服务器），可

以有效解决传输时延问题。

另外，MEC服务器可以作为MTC终端的汇聚节点将收到的MTC终端数据实现

21

本地存储和判断执行，降低MTC终端存储资源的需求,提升网络快速响应的能力。

同时，将MTC终端数据本地存储，只将汇聚处理后的结果上传至远程数据中心，

这可以降低网络负荷。

（4）其他应用

业务本地化是的业务应用更加靠近无线接入网以及终端用户，此时实时的无

线网络上下文信息，包括小区ID、网络负载、无线资源利用率等，都可以被业

务应用有效利用。业务应用通过对无线网络上下文信息的感知和利用，从而为终

端永不提供更加差异化的服务和业务体现，提升用户QoEo网络运营商也可以部

分或全部将无线网络的能力向第三方内容提供商开放，从而加速创新性业务的开

发和部署。

1.4CU/DU分离技术

CU/DU分离驱动力：基带处理软件和硬件解耦，采用通用硬件，避免硬件被

厂商锁定，缩短硬件采购时间和业务上线时间，降低采购成本。灵活多样的部署

架构，适应不同的业务需求和传输网状况。

CU/DU分离架构：在3GPPR15版本中，传统BBU会分离成CU和DU两个逻

辑节点，CU会进一步分离成CU-CP和CU-UPoCU-CP主要包含RRC层功能，CUTJP

主要包含PDCP层功能和5G新增的SDAP层功能。分离后,CU会被虚拟化（也被

称作vRAN）,运行在通用平台上，DU继续保持原有BBU的物理形态。3Gpp会引

入并标准化新的接口：DU和CU-CP之间的F1-C接口，DU和CU-UP之间的FLU

接口以及CU-CP和CU-UP之间的E1接口。

22

图1-19CU/DU分离前后架构对比

CU/DU分离功能切分：2016年5月的RAN3#91bis会议提出了7个选项供讨

论，#92会议增加了RLC内部切分的选项，总8个功能切分选项：分为高层切分

(HighLayerSplit)和低层切分(LowLayerSplit)(Option1-4为高层切

分，Option5-8为低

层切分)

传箍带宽需求

可容忍的a寸延

图1-20CU/DU功能切分选项

表1-2不同切分选项对传输带宽和时延的要求

SplitRequired1iandwidthMax.allowedComments

OptionDLULonewaylatency

Option14Gbps3Gbps10ms

Option24016Mbps3024Mbps1.5-10ms16MbpsforDLand24Mbps

forULisassumedas

signalling

Option3Lowerthanoption2forDL/UL1.5-10ms

23

Option44000Mb/s3000Mbpsapp.lOOus

Option54000Mbps3000Mbps

Option64133Mbps5640Mbps250us133MbpsforDLisassumed

asscheduling/control

signalling.640MbpsforUL

is

assumedasUL-PHY

responsetoschedule

Option7a10.l-22.2Gbps16.6-21.6Gbps250us713.9MbpsforDLand

120MbpsforULisassumed

asMACinformation

Option7b37.8-86.lGbps53.8~86.IGbps250us121MbpsforDLand80Mbps

forULisassumedasMAC

information

Option7c10.1-22.2Gbps53.8~86.IGbps250us

Option8157.3Gbps157.3Gbps250us

注：数据来自3GPPTR38.801AnnexA

2017年4月在美国华盛顿举行的RAN3#95bis会议上，对CU/DU高层切分

形成了最终决议，即R15阶段高层切分采用选项2（PDCP-RLC切分方案）：

CU处理PDCP和RRC协议，DU处理PHY/MAC/RLC协议。主要是考虑到LTE

双连接3c选项就是采用的PDCP-RLC分离的方式，并且已经标准化，便于实现。

另外，这种切分模式和EN-DC模式一致。

针对不同的应用场景，可以采用不同的接入网架构来达到最佳组网效果。

图1-21不同业务场景下的CU/DU设置方案

在5G网络建设初期，主要采取CU/DU合设的方式，主要包括C-RAN和

D-RAN两种方案，对应上图的第3和第4种方案。

24

1.5辅助上行SUL技术

辅助上行(SUL)：一种利用低频段频谱上行作为3.5GHz覆盖的补充方案。

技术特点：远点场景支持一个上行补充载波，上行均在补充载波上发送。

(1)室外及室内部分3.5G强覆盖区域，近中点：上行采用3.5G双发；

(2)室内3.5G上行弱覆盖区域，远点：上行采用2.1G单发。

1.6超级上行技术

超级上行技术：是一种FDD/TDD时频域复用(TDM)免信令开销下，通过增

加上行调度时间和频率资源，提升上行容量的技术。

技术特点：终端以时分复用TDM方式使用两个上行载波发送数据，同一时刻

仅在一个载波上发送。

(1)室外及室内部分3.5G强覆盖区域，近中点：上行时隙采用3.5G上行发

送数据，下行时隙采用2.1G进行上行发送提升容量和体验；

(2)室内3.5G上行弱覆盖区域，远点：上行全部采用2.1G发送提升覆盖。

25

室外及室内部分3.5G星超区域室内3.5G上行弱葭差区域

1.7频谱共享技术

载波聚合技术、上行SUL技术、超级上行技术均需要通过频谱共享技术获得

频谱资源，实现4G/5G共存。频谱共享(SpectrumSharing,SS)：4G现网频段

内通过PRB/TTI级别分配信道资源，实现4G/5G频谱共享。

上行：LTE/NRPUCCH/PUSCH/PRACH采用频分配置，LTE/NRSRS采用TDM

模式调度。

下行：LTEPDCCH占用1或者2符号，NRPDCCH占用1或者2符号。LTE/NR

PDSCH采用频分调度方式。调度优先级策略：Synchronizing&Broadcast

Channel>Referencesignal>ControlChannel>DataChannel

Tn-CommonTTI-LMuTTI-NRMM时域

图1-24LTE-NR上行频率共享技术方案

26

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