5G系统架构中CU-DU分离的必要性

总体上来看，AT&T认为中央单元和分布单元进行切分可以带来以下好处：

各种场景下都可以通过灵活的硬件部署节省成本。

CU/DU分离架构可以实现性能协调、话务管理、实时性能优化以及NFV/SDN。

可配置的功能分割可以适应于不同场景，如传输时延变化等。

灵活的功能分割便于实现网络资源的实时按需配置。

有助于实现网络切片-针对业务进行C/U的处理。

支持用户和应用的边缘分析。

2.4 RAN3#91bis会议上CATT的观点

"R3-160775 Consideration on RAN architecture in 5G NR"中，CATT提到，为了实现5G的性能目标，需要增加带宽、提高频谱效率并增加站址密度。带宽增加意味着需要采用高频段，而这会降低小区覆盖，从而需要增加传输接收点(TRP- TransmissionReception Point)。而TRP的增加对网络带来很大挑战，比如信令开销、不同TRP以及节点间的移动管理和协调等。为了解决这些问题，需要考虑采用在RAN侧引入Centralized unit。如下图所示。

RAN CU的主要作用为：

移动锚点。从CN的角度看，RAN CU内部的移动性不可见，从而降低CN的信令开销和复杂度。

集中控制。当UE在CU内部移动时，如果每个TRP都采用独立的连接控制，则切换和数据转发会非常频繁。而采用CU将控制协议和安全协议集中化后，UE在CU控制的TRP间移动时，UE的信令过程和数据中断会降低。

多TRP协调。当TRP属于不同的系统(RAT)时(如4G和5G)，CU可以通过multi-RAT协调来支持系统间的互操作。

CN功能下移。如将一些PGW和SGW功能下移到RAN。

同时，通过CU内部的CP和UP分离，还可以实现其它更加灵活的功能。

2.5    RAN3#91bis会议上Ericsson的观点

在"R3-160843RAN internal architecture"中，Ericsson探讨了5G C-RAN与3G和LTE的传承和发展问题。

LTE早期标准中要求采用全IP扁平网络，这是因为3G系统中的RNC和NodeB架构不满足运营商的要求。RNC与eNodeB之间的资源与RNC中的RLC终结点相分离，从而对NodeB和RNC之间的流控要求比较高。另外，在HSDPA标准中，3G架构还会产生变化，比如RNC中的一些功能就移到了NodeB中。

LTE架构下，RAN只包含单一的逻辑节点eNodeB，S1和X2都终结在eNodeB上，便于实现多厂家的互操作(interaction)。LTE架构也显示出了高度的灵活性，比如采用集中基带处理实现CoMP等功能，必要的话，也可以对高层进一步集中和虚拟化。值得一提的是，许多新功能如MBMS、eNB/CSG、SON增强、IMS VoLTE、PWS、CA、DC、D2D、CSFB、MIMO增强、CoMP、eICIC以及网络切片等等等等等功能都在LTE网络上实现了，且不需要对RAN架构进行根本性的变化。因此，这种扁平架构促进了上述功能的标准化工作，且在实现和IoT方面也简单化了。

报告中还提到，LTE曾经考虑过对E-UTRAN分割，但是由于存在一些问题所以未予实施，比如标准化的延迟、新功能实现和测试延迟以及设备上实现差异导致的问题等。另外，3G当初也考虑过Iub接口的协议分割问题，但是也同样证明没有效率，会带来一些问题，如内部调度算法难以实施、Iub接口时延对性能的影响等。

LTE系统中，一些空口设计比较严格，如DL HARQ ACK固定为4ms使得基带处理集中化比较困难，从而对某些场景下inter-eNB CA的部署带来影响。也正是由于这个原因，才引入了双连接的概念。另外，物理小区号PCI与PSS/SSS以及PDCCH/CRS/MIB/SIB以及切换算法、密钥变化等密切相关，从而对容量和安全参数等带来影响。还有，CRS/PSS/SSS/MIB采用固定周期传送也对能耗带来很大影响。而对这些设计进行改变来实现后向兼容的难度很大，几乎不可能，因此对灵活部署带来很大影响。

Ericsson认为，5G系统需要采用新空口的优化设计来排除这些限制因素，降低定时要求，降低参数和信号间的密切关联性，实现灵活部署，而RAN架构的变化则在其次。

可见Ericsson早期对RAN架构CU-DU切分持谨慎态度。不过，借助这个文档，也能让我们了解LTE与3G系统中存在的一些问题，以及对架构考虑的一些深层次的考虑。

3.    CU-DU如何进行分离？

RAN3#91bis会议上，对于CU-DU分离方式，大家一致认为需要采用多种分离方式，且提出了各自的观点。

3.1    RAN3#91bis会议上Sumsung的观点

在"R3-160679 Functionsplit between central and remote node"中，Sumsung提出了7种分割的方式，如图所示。

这个提案与后续讨论的8种方案已经非常类似了。不同的是，它没有考虑PDCP之上的切分，没有进行RLC内部切分，但是却在物理