无线接入子系统前端传输接口演进的技术研究_81页_3mb

报告摘要

无线接入子系统前端传输接口演进的技术研究总结

核心内容

本报告主要研究了下一代无线网络主设备中心协议栈处理功能与远端无线处理功能之间的前端传输接口（NGFI），并分析了其设计原则、应用场景、关键技术、标准化进展以及不同功能划分方案的优劣。NGFI的提出是为了解决现有CPRI/OBSAI接口在支持未来无线网络演进中的不足，如传输效率低、灵活性差、扩展性弱等问题。通过引入分组传输技术，NGFI将实现更灵活的无线网络架构，支持5G场景下的高带宽、低时延、高可靠性等需求。

主要观点

NGFI是下一代前传网络接口，旨在实现BBU与RRU功能的重新划分，形成RCC（无线云中心）和RRS（射频拉远系统）两级架构，从而降低传输带宽需求、提升网络灵活性。
NGFI需支持统计复用、载荷相关的自适应带宽变化、支持高协作化算法、接口流量与RRU天线数无关等设计原则。
5G场景对NGFI提出了更高的性能需求，包括用户体验速率、连接密度、端到端时延、流量密度和移动性等。
NGFI引入后，将对传输网络带来新的挑战，如时延、抖动、同步精度、带宽配置等，需要结合分组交换网络技术进行优化。

关键信息

传输性能与网络需求

NGFI的传输要求包括低时延、低抖动、高同步精度、高带宽和可扩展性。
NGFI接口带宽与上层业务载荷成正比变化，需支持动态调整。
传输时延需控制在毫秒级，以满足5G对低时延高可靠业务的需求。
同步要求包括频率同步和时间同步，其中时间同步精度需小于3us，频率同步误差需小于0.05ppm。

标准化进展

CPRI联盟：当前CPRI标准支持1Gbit/s至25Gbit/s的线速率，但其为点对点传输，无法满足未来网络对分组传输的需求。
IEEE标准：
- IEEE 1904.3：研究RoE（Radio over Ethernet）封装与映射标准。
- IEEE 802.1 Qbu/Qbv：研究时延敏感数据的转发与调度，支持帧抢占、时间感知调度等。
- IEEE 802.3br：研究IET（Interleaved Express Traffic）以减少时延敏感数据延迟。
- IEEE 802.1 CM：定义TSN（时间敏感网络）在无线前传中的应用。

功能划分方案

方案1：L2内部划分：
- RCC处理RRC、PDCP、多小区调度。
- RRS处理MAC、RLC、PHY、单小区调度。
- 带宽需求：4G下下行约154.8Mb/s，上行约56Mb/s；5G下下行约4016Mb/s，上行约3024Mb/s。
- 优势：支持多小区协作、灵活适应不同业务场景、具备良好的可扩展性和资源共享能力。
- 缺点：无法在RLC、MAC、L1层实现协同，可能无法充分利用NGFI带来的性能提升。
方案2：MAC/PHY划分：
- L2及以上功能在RCC，物理层在RRS。
- 优势：实现更简单的部署，减少对传输网络的依赖。
- 缺点：可能限制物理层的灵活演进，影响多载波协作性能。

传输网络挑战

NGFI的引入需要传输网络具备更低的时延、抖动、高同步精度和大带宽。
当前分组传送网（PTN）的时延和抖动指标已接近NGFI需求，但需进一步优化。
同步方案需结合SyncE与IEEE 1588v2，以满足高精度时延和频率同步要求。

应用场景

综合业务接入区：利用原有光缆网连接RCC与RRS，实现BBU集中部署。
室分系统部署：利用楼内网线资源承载NGFI接口数据，支持密集部署。
末端集中部署：RCC放置于宏站机房，RRS拉远覆盖，支持多小区协作。
5G典型场景：
- 连续广域覆盖：需高带宽、多小区协作。
- 热点高容量：需高流量密度、高用户体验速率。
- 低功耗大连接：需支持海量连接、低功耗、低成本。
- 低时延高可靠：需支持低时延调度、高同步精度、高可靠性传输。

设计原则

接口流量与RRU物理天线数无关。
支持统计复用，减少传输带宽需求。
支持载荷相关的自适应带宽变化。
尽量支持性能增益高的协作化算法。
支持RRS归属关系迁移，实现灵活资源调度和负载均衡。

对传输网络的需求

支持高带宽、低时延、低抖动。
需要高精度时间同步和频率同步。
支持多点对多点传输，兼容不同承载技术（如以太网、MPLS、IP等）。
支持QoS，实现对不同业务的差异化服务。

潜在影响与挑战

NGFI将增加RRU侧的复杂度，如引入时钟同步模块、增加处理能力。
需要传输网络具备更高的性能指标，如时延优化、抖动控制、同步精度提升。
NGFI的标准化仍处于发展阶段，需与IEEE等组织协作推进。

总结

NGFI作为下一代前传网络接口，是实现无线网络集中化、协作化、云化的重要支撑。其功能划分、传输性能、同步机制等均需在技术与标准化层面进行深入研究和优化。目前，NGFI的标准化工作正在推进，如IEEE 1904.3、802.1 Qbu/Qbv、802.3br等标准项目。在功能划分方面，L2内部划分方案因其对传输网络要求较低、具备良好的可扩展性，被认为是较为理想的NGFI实现方式。然而，仍需进一步研究其在RLC、MAC、L1层协同方面的性能表现，并结合现网测试进行优化。

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