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一种基于IT云化的5G通信系统

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章伟余金清王红展

【摘要】 ? ?本文提出了一种基于IT云化的5G通信系统架构，采用功能资源池组合的方式，通过以太网对各资源池进行互联，通过灵活的参数配置满足不同的组网需求和网络部署，很好地解决了未来对于大流量，高带宽，低时延的通信网络需求，在未来的通信系统中将会非常具备竞争力。

【关键词】 ? ?资源池 ? ?系统架构 ? ?5G通信

引言

由于无线通信的不断发展，尤其用户对于大数据，视频传输，可视电话，虚拟现实，海量数据连接以及低延时高可靠的需求，系统的带宽要求越来越高，未来5G将达到10G～20Gbps需求，对于通信系统端到端处理的时延要求也越来越高。同时伴随着芯片设计工艺的不断进步，由原来的90nm不断演进到5nm，设备的集成度越来越高。伴随着业界IT化NFV，SDN趋势演进，目前无线基站通信系统由于设计过于僵化而且功耗面积局限，已无法满足未来用户的需求。需要能支持更大带宽、更高速率、更短的时延，以及IT通用化的通信系统，来满足不断的业务需求和通信应用。

一、设计思路

本文提出一种新型的基于IT云化的5G通信系统，这个系统由5大资源池组成，分别是基带资源池、时钟管理资源池、网络交换资源池、通用计算资源池和电源管理资源池。如图1所示。

下面针对每种资源池介绍其功能。

1.1基带处理资源池

基带资源池如图2所示：

由一系列的基带处理单元组成。基带处理单元负责上下行基带数据处理，由基带处理芯片，可编程逻辑器件（FPGA/EPLD），中央处理器CPU，存储器件（DDR，FLASH），以及大容量以太网交换芯片等组成。

基带处理单元中的器件通过大容量以太网交换芯片进行互联以及板内数据转发交互，并对外提供多个光模块接口。可以灵活配置为以太网模式或CPRI模块，和RRU连接，即可以支持通过多个25G、56G或者100G光模块走以太网或者CPRI和RRU相连从而进行数据传输。

1.2时钟管理资源池

时钟管理资源池由一系列的时钟管理单元组成。时钟管理单元负责为IT-BBU各资源池提供时钟定时功能，由时钟GPS，时钟模块，可编程逻辑器件（FPGA/EPLD），以太网交换芯片，CPU，以及存储器件（FLASH/DDR）等組成。板间时钟通过背板进行分发，框间时钟通过以太网1588进行同步。通常情况下，时钟管理单元有1个就可以，如果考虑系统更可靠，时钟主备单元2个即可。

1.3网络交换资源池

网络交换资源池是由一系列网络交换单元组成。网络交换单元负责各资源池数据间的网络交换和转发，主要有以太网交换芯片，可编程逻辑器件（FPGA/EPLD），主控CPU以及存储器件（DDR/FLASH）等组成，资源池之间的数据通过以太网进行交互，从而实现各资源池之间的数据互通。

1.4通用计算资源池

由一系列的通用计算单元组成。通用计算单元负责相关的数据存储和计算，由大容量存储硬盘、数据处理单元、管理CPU、专用的一些处理芯片ASIC、可编程逻辑器件（FPGA/EPLD），存储器件（DDR/FLASH）和以太网交换芯片等组成。其中数据处理单元可能是X86架构CPU，或者ARM架构CPU，或者RISC V CPU，也可能是DSP或者网络处理器NP，可编程的P4，GPU等。管理CPU对通用计算资源池进行相关的管理和控制，通用计算单元通过以太网进行数据交互，并对大容量存储硬件进行数据读写操作。

1.5电源管理资源池

电源管理资源池是由一系列的电源管理单元组成。电源管理单元负责对IT-BBU通信系统供电和相关的电源控制。电源管理单元采用通用的电源管理模块，并通过背板进行分发和数据交互。

这5种资源池之间的通信，在IT云化统一架构下进行统一管理。时钟资源池和电源管理资源池属于公共资源池，采用背板进行数据分发和通信交互，给其他资源池提供时钟和电源;基带资源池和通用资源池属于专用资源池，需要通过网络交换资源池进行数据分发和通信交互，以上采用统一的后台管理平台，通过后台软件灵活配置进行管理，支持的配置参数有：1、组网场景参数;2、组网的机型参数，分1U/2U/6U;3、基带处理单元数量;4、时钟管理单元数量;5、网络交换单元数量;6、通用计算单元数量;7、时钟管理单元数量;

具体的组网场景有如下四种：

第一种，如图3所示为定制服务器。

第二种，如图4所示为集中交换设备。

第三种，如图5所示为BBU分布式基站。

第四种，如图6所示为集中部署基站。

通过对资源池的灵活配置和管理，可以满足不同场景下的组网需求和网络部署，提升通信系统的竞争力。

二、具体实现

基于5G低频宏站采用集中部署，和网络设备一起放入集中式机房如图7所示。此种组网方式下，5G基站系统采用基于IT云化，定义好基带处理单元、通用计算单元、网络交换单元，时钟管理单元和电源管理单元。对于一个小区支持128天线、64天线、32天线、16天线等，小区带宽高达200M，峰值速率达到20Gbps速率的设计来说，需要2个6U机框，同时软件后台对各单元配置如下：

1、基带处理单元需要19个，分布在2个6U机框中;

2、网络交换单元需要2个，分布在2个6U机框中;

3、通用计算单元1个，分布在1个6U机框中;

4、电源管理单元需要2个，分布在2个6U机框中;

5、时钟管理单元需要2个，分布在2个6U机框中。

三、总结

本文提出了基于IT云化的5G通信系统，定义了基带资源池，时钟管理资源池，网络交换处理资源池，通用计算资源池，电源管理资源池。采用以太网对各资源池进行互联，并通过灵活的参数配置来满足不同的组网需求和网络部署，能很好地解决未来对于大流量，高带宽，低时延的通信网络要求，同时很好地实现无线和有线网络融合，满足未来灵活的组网需求，在未来将会非常有竞争力。

参 ?考 ?文 ?献

[1]曹志刚钱亚生，现代通信原理，清华大学出版社，2014

[2]吴朱华，云计算核心技术剖析，人民邮电出版社，2011

[3]李雪松傅珂柳海接入网技术与设计应用，北京邮电大学出版社，2009

[4] Jonathan Rodriguez 江甲沫韩秉君沈霞朱浩陈晓贝5G MOBILE NETWORKS，电子工业出版社，2016

[5]杨峰义张建敏王海宁， 5G网络架构，电子工业出版社，2017

[6] Dharma P. Agrawal 谭明新，无线移动通信系统电子工业出版社，2017

[7] 3GPP TS 38.104 V15.1.0，2018-03

[8] 3GPP TS 38.201 V15.0.0，2017-12

章伟： ?中兴通讯股份有限公司，通讯高级系统工程师，硕士，主要研究方向通讯系统架构，无线通讯基带系统;

余金清： ?中兴通讯股份有限公司，FPGA/IC系统工程师，硕士，主要研究方向无线通讯基带系统;

王红展： ?中兴通讯股份有限公司，FPGA/IC系统工程师，硕士，主要研究方向无线通讯基带系统;

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