一、背景与发展动因

在 5G，尤其是 毫米波（mmWave） 频段部署中，出现了一个很实际的问题——

毫米波虽然带宽大、速率高，但覆盖半径小、穿透性差，要实现大范围连续覆盖，就需要部署大量的小基站。

传统做法：每个基站都要有独立的光纤或微波链路作为回传（Backhaul），成本高、部署慢。

IAB的思路：让同一个无线链路既承担接入（Access）又承担回传（Backhaul），减少有线回传依赖，加快部署速度。

IAB 技术在 3GPP Rel-16 中正式标准化，成为 5G 在高频、大规模密集部署场景的重要补充方案。

二、基本概念和定义

Access（接入链路）：连接终端设备（UE）和基站（gNB）之间的无线链路。

Backhaul（回传链路）：连接基站之间（或基站与核心网）用于传输业务和控制信令的链路。

Integrated Access and Backhaul（IAB）：将接入和回传集成在相同的无线资源与硬件平台上，实现共享频谱、共享基站设备的双功能模式。

三、网络架构

1. 节点分类

在 3GPP 的定义里，IAB 网络的节点主要有：

• IAB-donor（IAB捐赠基站）

  • 连接到核心网的主基站（gNB-DU/ CU）。
  • 具备直接接入有线回传（光纤、微波）。
  • 是整张 IAB 网络的“锚点”。

• IAB-node（IAB节点）

  • 无线连接到 IAB-donor 或其他 IAB-node。
  • 下行：从上级节点获得回传资源。
  • 上行：向下级节点或 UE 提供接入服务。
  • 可以是单跳或多跳形式。

2. 拓扑形态

• 星型拓扑：IAB-donor 直接服务多个 IAB-node（单跳回传）。

• 链型拓扑：节点依次中继，形成多跳（适合狭长区域）。

• 混合拓扑：多跳与星型结合。

四、工作原理

IAB 的关键是共享频谱资源和时隙复用。

由于接入和回传可能用相同的频段（尤其在 mmWave 场景），需要通过调度策略避免相互干扰。

1. 接入和回传复用方式

• 同频同天线（In-band, shared spectrum）

  • 接入与回传用同一频段。
  • 利用时分复用（TDD）避免冲突。
  • 硬件成本低，但调度复杂。

• 异频（Out-of-band）

• 接入与回传用不同频段。
• 频谱利用率低，但干扰小。

2. 时隙调度

• 回传链路通常优先级高，因为接入流量需要通过回传才能到核心网。

• gNB CU/DU 对回传和接入时隙进行集中调度。

五、关键技术点

1. 协议与功能拆分

IAB 引入了 IAB-MT（Mobile Termination） 和 IAB-DU（Distributed Unit） 概念：

• IAB-MT：相当于一个 UE 模块，用于向上级节点建立回传连接。

• IAB-DU：相当于小基站的 DU，为下级节点和 UE 提供接入。

这让 IAB-node 在逻辑上既是 UE，又是 gNB。

2. 多跳路由

采用 RLC/PDCP 层的多跳转发。需重点关注：

• 链路时延叠加

• 带宽衰减

3. 波束赋形（Beamforming）

• 在毫米波下，IAB 回传通常用窄波束、高增益天线。

• 上下行波束切换要与接入调度配合，减少波束训练开销。

4. 性能优化

• 时隙优化：减少接入-回传切换开销。

• QoS保障：优先保证低时延/高可靠业务的回传路径。

• 链路自愈：当某个 IAB-node失效时，通过其他节点动态重路由。

六、优势与挑战

1. 优势

• 快速部署：无需光纤铺设。

• 降低成本：减少有线回传依赖。

• 灵活性：支持多跳延伸覆盖。

2. 挑战

• 频谱效率下降：同频回传会占用接入资源。

• 调度复杂度高：接入与回传需要协调。

• 多跳延迟：跳数多时对低时延业务不友好。

• 链路稳定性：受毫米波传播特性影响大。

七、应用场景

• 城市热点区域扩容：商圈、体育场等人流密集区快速部署小基站。

• 毫米波连续覆盖：在没有光纤接入的区域填补盲区。

• 临时网络：展会、灾后通信、临时活动现场快速开网。

• 农村与偏远地区覆盖：解决回传铺设难题。

八、发展趋势

• Rel-17：增强多跳支持，引入更高效的路由协议和资源调度算法。

• Rel-18：研究 IAB与卫星接入融合、AI驱动调度优化。

• 与 RIS（可重构智能表面） 配合，改善毫米波回传链路质量。