5G中的SDR和SDN是什么？( 二 ) _5G

SDR 的重要性源于其在 O-RAN 系统中的作用。O-RAN 最重要的三个标志，解耦、虚拟化和软件化，其中软件化就是由 SDR 提供。软件化是实现 URLLC、eMBB 和 mMTC 的基础。此外，基于 SDR 的系统是灵活的、可升级的、可互操作的，无需不断更换硬件就可以控制 RAN 。SDR 还遵守 RIC 生成的指令，这对于 RAN 优化和自动化至关重要。

软件定义网络 (SDN)

软件定义网络 (SDN) 是控制平面功能和转发功能之间的物理分离。典型的 SDN 架构分为三个部分：应用层、控制层和物理基础设施。各层之间通过 API 相互通信（北向 API 用于应用控制通信，南向 API 用于控制基础设施）。SDN 提高了可编程性并实现了更高水平的网络自动化和优化。它还提供类似云的功能，允许从物理层进行集中计算和网络控制抽象、数据分析算法，并通过虚拟overlay网络实现系统虚拟化，从而实现了5G最重要的功能之一：网络切片。

网络切片是指将物理网络划分为多个虚拟网络，这些虚拟网络是独一无二的，并且针对特定的服务或应用程序进行了优化。每个虚拟网络或切片只能配置执行特定任务所需的特定资源，例如自动驾驶汽车、物联网设备和移动服务。这种技术最明显的优势是资源分配的优化和调整，以满足特定客户和细分市场的需求。客户端服务可以分为 eMBB、mMTC 和 urLLC，每个类别都有自己的吞吐量、带宽、延迟和鲁棒性要求（图 3）。网络切片是通过结合使用 SDN、SDR、网络功能虚拟化（NFV）、数据分析和自动化来实现的。尤其是端到端的自动化对于实现实时网络适应性、设计和控制单个RAN中的大量切片至关重要。

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图 3：5G 网络切片

NFV对于网络切片至关重要，NFV可以实现曾经由硬件执行的RAN 和核心网络功能的虚拟化。通过在软件中实现网络功能，运营商无需更换硬件即可使用最先进的算法不断更新网络功能，节省时间且成本更低。此外，NFV 允许通过网络切片实时重新调整用途和重新分配功能，以及对 RAN 资源进行切片间和切片内控制。

用于优化网络资源的 SDR 和 SDN/NFV

5G 系统所需的高吞吐量让LTE 网络不堪重负。例如，典型的基于 CPRI 的 LTE 前传通常处理约 10-20 MHz 的信道带宽，在 10 信道转换为大约 10 Gbps 。而 5G 处理 100 MHz 到 500 MHz 范围内的带宽，并且通过大规模 MIMO 扩展，前传吞吐量可以达到 Tbps 范围。CPRI 光纤已经不够用了，需要优化技术，例如增强型 CPRI (eCPRI) 。在 eCPRI 接口前传中，物理层功能在 RRU 和 DU 之间以优化的比例进行拆分，从而增加了 RUU 的复杂度，同时减少了前传的负载。性能优化的要求不仅限于前传，因为资源实例化的位置、访问和管理都很大程度上取决于服务切片的要求。在这种情况下，基于 SDR 和 SDN/NFV 的架构（图 4）可以提供帮助。

5G 优化有几种不同类型的编排和控制。例如，软件定义的 RAN (SD-RAN) 社区正在开发与 O-RAN 兼容的开源 RIC 控制器。SD-RAN 项目专注于开发近实时 RIC (nRT-RIC)，以优化网络控制的动态和延迟，其中最突出的是开源 µONOS-RIC 。除了开源特性外，µONOS-RIC 还兼容基于 AI/ML 的应用程序，可针对大规模 MIMO、自组织网络 (SON) 和智能无线电资源管理 (RRM) 进行优化。另一种最近发展起来的优化技术是跨层控制器(cross layer - controller, CLC)，它根据实时监控的RAN条件，应用于网络片之间的资源分配和配对，通过SDR和SDN系统进行跨层管理，并根据一组目标KPI进行调整。

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图 4：SDN/NFV 可应用于 5G RAN 以优化性能

在基于O-RAN的架构中，网络优化的主要目标是在各种情况下提高整体性能，防止网络不稳定，并以最小的损害解决问题。它通过不断测量 KPI 和众包信息，并做出相应的控制和调整决策，这可以防止拥塞、过载和干扰，并减少延迟。在 O-RAN 中，通过 nRT-RIC 执行优化。外部智能可以在 nRT-RIC 之上运行，根据 AI/ML 算法做出决策。AI/ML 驱动的 nRT-RIC 支持使用高级管理算法，例如动态频谱共享 (DSS) 和 NSSI 资源分配优化。
【5G中的SDR和SDN是什么？】
在 O-RAN 架构中，Split Option 7-2x LLS 符合多种优化技术，包括波束成形优化。波束成形可通过将射频波束聚焦到特定位置来提高数据吞吐量和并行连接数量，并提高网络的功率效率和信噪比。大规模 MIMO 天线在波束成形优化中发挥着重要作用。在这些系统中，控制器设定一个全局优化目标，每个 MIMO 单元对波束做出部分贡献。SDR BBU 是 MIMO 天线动态和相干协调的基础。