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。
