本文探讨了5G网络中RAN架构的变化，特别是5G前传的需求与挑战。相较于4G，5G的高数据速率要求导致传统CPRI前传难以满足，提出了高层划分选项2、低层划分选项6和7等。3GPP选择了选项2作为高层划分点，而低层划分仍在讨论中。文章还分析了不同选项的传输容量、时延、同步及抖动要求，并研究了PON承载5G前传的架构可能性，包括低层和高层划分的场景，以及混合划分的挑战。
1 引言
从4G/LTE向5G新型无线(NR)传输架构演进，主要变化在于4G/LTE原有的BBU功能分为中央单元(CU)、分布式单元(DU)、远端单元(RU)。这种重新设计可以更好地促进无线接入网络(RAN)虚拟化[1]。它还可以降低前传的线路速率，同时满足时延要求。
通常在4G无线网络中，前传链路定位在RF(射频)与其余使用CPRI(Common Public Radio Interface，通用公共无线电接口)/OBSAI协议(Open Base Station Architecture Initiative，开放式基站架构，即选项8划分点)的L1/L2/L3功能之间。这种划分点选项允许集中所有高层处理功能，代价是对于前传时延和带宽有严格的要求。这种传统的前传是基于数字化时域IQ(正交矢量)数据的传输，对于诸如eMBB(增强型移动宽带)等非常高容量的应用或者具有多个独立天线元件(多层MIMO)的无线站点，这些方案需要非常高的高传输容量，同时允许传输时延仅为几百微秒。
图1是从4G到5G的划分功能体系结构演化的一个例子[2-3]：
图1 由4G向5G划分结构的演进
4G中的RAN架构由演进分组核心(EPC)、基带单元(BBU)和远程射频头(RRH)组成。当演进到5G时，在这个例子中，部分用户平面(UP)功能从EPC移动到CU和DU，L2非实时和L3功能从BBU移动到CU，L1/L2实时功能从BBU到DU，其余的L1功能从BBU到RU。EPC功能在下一代核心(NGC)、CU和DU之间重新分配，所创建的两个新接口通常被称为高层划分点“前传-2”(Fronthaul-II)和低层划分点“前传-1”(Fronthaul-I),其中“前传-2”又被称为“中传”。驻留在CU和DU中的特定功能与部署有关，目前各方仍在讨论中。图2显示了4G和5G无线网络中的这些功能块和潜在的划分点[4]。目前标准组织已经开始在无线信号处理链路中确定不同的分界点，与目前在用的方法相比，可显著降低C-RAN架构中的传输容量。
图2 CU和DU功能划分示意
5G数据速率的增加使得传统的CPRI前传难以被继续使用。在更高层划分时，可以放宽对于时延和带宽的要求，同时也只需集中更少的处理功能。因此，新的功能划分架构需要综合权衡吞吐量、时延和功能集中之间的技术和成本。最佳的5G NR划分点取决于特定的部署方案。在2017年4月，3GPP宣布选择选项2(PDCP/高RLC)作为高层划分点(称为F1接口)，同时推迟作出对于低层划分点的决定(用于MAC/PHY的选项6划分点和选项7内部的PHY划分与三个不同的变种7-1、7-2、7-3)[3, 5]。
上图中5G(a)为
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