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11.0H 全解耦无线接入网络架构(FD-RAN)白皮书

信息技术2025-04-09-未来移动通信论坛申***

AI智能总结

全解耦无线接入网（FD-RAN）研报正文总结

1. 全解耦无线接入网络需求与发展趋势

1.1 传统无线接入网范式与挑战

传统无线接入网（RAN）主要面临三大挑战：

单基站服务范式：服务能力受限，难以满足多样化用户需求，尤其在小区边缘和高速移动场景下。
上下行对称/耦合范式：难以满足非对称业务需求，上下行传输特性差异导致资源利用率不高。
小区间干扰范式：频谱资源短缺导致相邻小区干扰严重，限制了基站部署密度和发射功率。

1.2 新型无线接入网发展趋势

为应对传统RAN的挑战，新型架构被提出：

C-RAN：集中式控制和信号处理，提高资源利用率，但面临前传链路开销和CSI反馈问题。
异构网（HetNet）：包含多样化基站，提高覆盖和资源聚合能力，但存在节点协调困难。
无蜂窝网络：大量天线分布式部署，实现多点协作，但前传开销和CSI依赖限制了性能。
O-RAN：功能拆分和硬件解耦，提高开放性和互操作性，但系统复杂度和兼容性仍需解决。
全解耦接入网（FD-RAN）：控制面和数据面、上行和下行彻底解耦，实现灵活协作和资源利用，但需重新设计网络机制。

1.3 全解耦无线接入网络的架构设计需求

FD-RAN设计需满足六点要求：

解耦：控制面和数据面、上行和下行彻底解耦。
灵活：实现用户与基站之间的极致灵活连接，支持动态多连接和无切换移动。
简单：简化协议和机制，降低控制信令开销和资源调度复杂度。
开放：功能模块化设计，提高互操作性和市场活力。
智能：原生智能网络，利用AI方法解决复杂优化问题。
协作：原生协作网络，实现多维度资源调度和频效提升。

1.4 相关组织与标准进展

3GPP：推动移动通信技术标准化，Release 18冻结5G-A版本，Release 20开始研究6G。
O-RAN联盟：推动RAN开放性和互操作性，发布多项技术报告，规范被采纳为ETSI规范。
AI-RAN联盟：将AI融入蜂窝技术，提升RAN性能，面临数据质量、可信度等挑战。

2. 全解耦无线接入网络架构与特性

2.1 全解耦无线接入网络架构

FD-RAN将传统基站解耦为三类：

控制基站（C-BS）：处理所有控制信令，负责UE控制平面功能。
上行基站（UL-BS）：接收UE上行数据，轻量级，密集部署。
下行基站（DL-BS）：向UE传输数据，配备大量天线，高容量MIMO传输。

2.2 全解耦无线接入网络特性和目标

FD-RAN特性：

灵活性：上下行独立部署，频谱资源自由分配，多基站灵活协作。
资源高效性：提高频谱利用率和网络可扩展性。
个性化服务：按需分配资源，满足用户个性化需求。

核心目标：

网络架构的简单性与灵活性。
资源利用的高效性与经济性。
服务提供的个性化与用户体验质量（QoE）保障。

3. 全解耦无线接入网络物理层传输

3.1 现有物理层传输的问题

5G基于CSI反馈的闭环空分复用（CLSM）存在开销大、延迟高、计算复杂等问题。

3.2 全解耦无线接入网络物理层传输的挑战与应用场景

FD-RAN面临CSI反馈失效的挑战，采用无信道反馈传输方法，利用用户位置信息推断CSI。典型应用场景：

准静态场景：如工业互联网，信道变化小，无反馈传输性能损失小。
高速移动场景：如高铁通信，信道变化快，无反馈传输性能更优。

3.3 全解耦接入网络基于生成式AI的信道特征学习

利用自监督学习获取信道特征，通过对比学习预训练编码器，并基于地理位置的无反馈MIMO传输进行验证。

3.4 全解耦接入网络无信道反馈的物理层传输

利用历史信道数据，通过地理位置确定MIMO传输参数，采用基于VAE的解决方案进行空域推理。

3.5 全解耦接入网络无信道反馈的多点协作传输

基于用户地理位置固定传输参数，实现无反馈多点协作传输，利用生成式AI方法提升性能。

3.6 全解耦接入网络感知增强的无反馈物理层传输

结合ISAC技术，通过感知信号辅助传输参数选择，提升通信性能。

3.7 全解耦接入网络基于信道孪生的无反馈物理层传输

利用数字孪生技术结合射线追踪，实现真正的无反馈物理层传输。

4. 全解耦无线接入网络资源管理

4.1 全解耦无线接入网络资源调度目标

资源调度目标：

按需：满足用户真实需求。
个性化：考虑不同用户的个性化需求。
经济：引入经济学和价格机制。
绿色：降低能耗。
效率：提高资源利用率。
智能：利用AI方法解决资源调度问题。

4.2 全解耦无线接入网络全维资源灵活调度

资源调度框架：

低层资源调度：确定物理层传输方式和资源。
高层资源协调：决定上行和下行频谱资源分配。

4.3 全解耦无线接入网络典型灵活资源调度方法

典型场景仿真案例表明，FD-RAN解耦后资源灵活协作调度效果显著。

4.4 全解耦无线接入网络灵活多连接移动性管理方法

基于AI的多连接移动性管理方案，动态更新基站协作集，提供无缝连接和服务。

4.5 基于网络孪生的资源聚合与动态定价

利用Cybertwin服务聚合不同RAN资源，实现基于交易的计费方案和有保障的资源分配。

5. 全解耦无线接入网络部署

5.1 全解耦无线接入网络部署目标

部署目标：

低成本：减少部署总成本。
按需部署：根据上下行业务需求部署基站。
灵活可扩展：灵活增加基站，无需额外网络优化。
开放：构建开放生态，降低参与门槛。

5.2 全解耦无线接入网络典型低成本部署方法

FD-RAN在IoT场景中成本优势显著，仿真表明其总体成本低于其他网络架构。

5.3 全解耦无线接入网络的非独立部署

采用NSA模式，利用5G基站为C-BS，部署UL-BS和DL-BS，补充和复用现有5G网络。

5.4 全解耦无线接入网络的云原生O-RAN部署

基于O-RAN架构实现FD-RAN扩展，采用云原生方式部署，支持AI/ML能力。

5.5 全解耦无线接入网络原型系统与验证

基于USRP搭建硬件原型系统，验证无反馈下行多基站协作传输、上行多基站联合接收和动态资源调度。

6. 全解耦无线接入网络的挑战与展望

6.1 技术挑战

差错控制机制：需重新设计HARQ机制或采用更简单的ARQ机制。
大规模低延时的控制信令：需采用多址接入方案满足uRLLC和mMTC需求。
基于网络孪生的个性化服务：需理解和表征用户个性化需求，实现动态资源定价。
用户终端和基站的能耗：需优化通信协议和基站休眠策略，平衡能耗和QoS。

6.2 应用展望

FD-RAN与ISAC：结合ISAC技术，提升通信和感知性能。
FD-RAN与SAGIN：与超密集LEO卫星网络结合，实现天地一体化通信。
FD-RAN与移动AIGC：提供个性化AIGC服务，并通过Cybertwin保护隐私。
FD-RAN与低空智联网：利用无人机基站，实现灵活部署和高效组网。

摘要本白皮书介绍了一种6G新型网络架构——全解耦无线接入网（FD-RAN）。FD-RAN的核心是将传统基站物理解耦为控制基站、上行数据基站、下行数据基站，以实现灵活和智能的多基站资源协作，从而更好的满足6G用户的个性化服务需求。在FD-RAN新型网络架构的基础上，本白皮书进一步介绍了FD-RAN中的关键技术，包括基于生成式AI的物理层无反馈传输、MAC层多维资源灵活调度和多连接移动性管理等，并从多个角度探讨了FD-RAN网络的部署问题。最后，本白皮书总结了FD-RAN的技术挑战，并展望了在通感一体、边缘AI大模型推理、低空等领域的潜在应用。 Abstract Thiswhite paper introduces a novel 6G network architecture—Fully Decoupled RadioAccessNetwork(FD-RAN).ThecoreconceptofFD-RANistodecoupletraditionalbasestationsintocontrolbasestations,uplinkdatabasestations,anddownlinkdatabasestations,enablingflexibleandintelligentmulti-base-stationresourcecoordinationtobettermeetthepersonalizedservicedemandsof6Gusers.BuildingupontheFD-RANarchitecture,thiswhitepaperfurtherpresentskey technologies within FD-RAN,including generative AI-based feedback-freetransmissionatthephysicallayer,flexiblemulti-dimensionalresourceschedulingattheMAClayer,and multi-connectivity mobility management.Additionally,it explores FD-RANdeploymentissuesfrommultipleperspectives.Finally,thiswhitepapersummarizesthetechnicalchallengesof FD-RAN and envisions its potential applications in integrated sensing andcommunication(ISAC),edge-basedlargeAImodelinference,andlow-altitudecommunications. 目录 1全解耦无线接入网络需求与发展趋势................................................................................1 1.1传统无线接入网范式与挑战.....................................................................................11.2新型无线接入网发展趋势.........................................................................................21.3全解耦无线接入网络的架构设计需求.....................................................................31.4相关组织与标准进展.................................................................................................4 2全解耦无线接入网络架构与特性........................................................................................7 2.1全解耦无线接入网络架构.........................................................................................72.2全解耦无线接入网络特性和目标.............................................................................8 3全解耦无线接入网络物理层传输......................................................................................10 3.1现有物理层传输的问题...........................................................................................103.2全解耦无线接入网络物理层传输的挑战与应用场景...........................................103.3全解耦接入网络基于生成式AI的信道特征学习................................................133.4全解耦接入网络无信道反馈的物理层传输...........................................................153.5全解耦接入网络无信道反馈的多点协作传输.......................................................173.6全解耦接入网络感知增强的无反馈物理层传输...................................................193.7全解耦接入网络基于信道孪生的无反馈物理层传输...........................................20 4全解耦无线接入网络资源管理..........................................................................................22 4.1全解耦无线接入网络资源调度目标.......................................................................224.2全解耦无线接入网络全维资源灵活调度...............................................................234.3全解耦无线接入网络典型灵活资源调度方法.......................................................244.4全解耦无线接入网络灵活多连接移动性管理方法...............................................274.5基于网络孪生的资源聚合与动态定价...................................................................29 5全解耦无线接入网络部署..................................................................................................32 5.1全解耦无线接入网络部署目标...............................................................................325.2全解耦无线接入网络典型低成本部署方法...........................................................325.3全解耦无线接入网络的非独立部署.......................................................................355.4全解耦无线接入网络的云原生O-RAN部署........................................................35 5.5全解耦无线接入网络原型系统与验证...................................................................37 6全解耦无线接入网络的挑战与展望..................................................................................39 6.1技术挑战...................................................................................................................39 6.1.1差错控制机制................................................................................................396.1.2大规模低延时的控制信令............................................................................406.1.3基于网络孪生的个性化服务........................................................................406.1.4用户终端和基站的能耗................................................................................41 6.2.1FD-RAN与ISAC...........................................................................................426.2.2FD-RAN与SAGIN........................................................................................436.2.3FD-RAN与移动AIGC..................................................................................436.2.4FD-RAN与低空智联网.................................................................................44 名词缩略语..............................................................................................................................45 参考文献..............................................................

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