5G網(wǎng)絡(luò)基站傳輸承載接入光纜網(wǎng)的建設(shè)探討

蔡 勇

（湖北郵電規(guī)劃設(shè)計有限公司，湖北 武漢 430023）

0 引 言

5G將是引領(lǐng)科技創(chuàng)新、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級及發(fā)展新經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性平臺。5G的業(yè)務(wù)需求和愿景是應(yīng)對將來數(shù)據(jù)流量的爆炸性增長、設(shè)備的海量連接以及不斷出現(xiàn)的各種新業(yè)務(wù)和應(yīng)用場景，從而真正實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”，構(gòu)建社會經(jīng)濟(jì)數(shù)字化大平臺。5G定義的三大應(yīng)用場景的特點分別是eMBB（增強移動寬帶）、mMTC（海量大連接）及URLLC（低時延高可靠）。由于不同行業(yè)在關(guān)鍵指標(biāo)上存在差異化要求，因此5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在時延、吞吐量、可靠性、安全性及可用性等方面提出了更高要求。

1 5G網(wǎng)絡(luò)傳輸承載網(wǎng)的建設(shè)策略

5G技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展成熟需要一個長期過程。分析移動通信技術(shù)發(fā)展規(guī)律趨勢可知，預(yù)計4G網(wǎng)絡(luò)與5G網(wǎng)絡(luò)將會在一定時期內(nèi)并存且有效協(xié)同。5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要做好現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源的利舊和挖潛，構(gòu)造固移充分融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，統(tǒng)籌規(guī)劃和部署。5G網(wǎng)絡(luò)傳輸承載網(wǎng)的建設(shè)策略將綜合考慮業(yè)務(wù)需求、技術(shù)方案的成熟性、終端產(chǎn)業(yè)鏈支持及建設(shè)成本等，具體建設(shè)策略如下。

（1）多網(wǎng)統(tǒng)籌協(xié)同。實現(xiàn)5G、4G及WLAN室內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)協(xié)同，多網(wǎng)協(xié)同滿足多場景的業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的平滑升級，保證網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運營[1]。

（2）目標(biāo)網(wǎng)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合。為構(gòu)建和實現(xiàn)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，需做好技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的分析和比較，充分發(fā)揮差異化競爭優(yōu)勢，做好關(guān)鍵技術(shù)和方案的選擇。

（3）5G傳輸承載網(wǎng)需統(tǒng)籌考慮光纜網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀資源和綜合業(yè)務(wù)接入局站的選址等情況，充分實現(xiàn)資源共享。充分利用現(xiàn)有具備能力的寬帶接入局所，集中部署OLT、4G BBU及5G DU/CU等接入層設(shè)備，構(gòu)建全業(yè)務(wù)接入局所?；诠鈱捊尤牒?G RAN的光纜建設(shè)需求，充分利用現(xiàn)有接入光纜網(wǎng)資源，進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃使用，進(jìn)一步降低5G部署的難度，實現(xiàn)低成本快速部署。

2 5G傳輸承載網(wǎng)的建設(shè)思路和方案

5G對承載網(wǎng)的需求主要體現(xiàn)在高速率、超低時延、高可用性、高精度同步、靈活組網(wǎng)、支持網(wǎng)絡(luò)切片及智能管控與協(xié)同[2]。5G網(wǎng)絡(luò)傳輸承載網(wǎng)主要由前傳、中傳及回傳三部分組成。5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期采用CU/DU合設(shè)部署方式，傳輸承載網(wǎng)重點考慮前傳和回傳兩部分需求及組網(wǎng)方案。前傳部分為傳遞無線側(cè)網(wǎng)元設(shè)備AAU和DU間的數(shù)據(jù)，主要通過光纖直連的方式實現(xiàn)，采用單纖雙向技術(shù)；回傳部分主要傳遞無線側(cè)網(wǎng)元設(shè)備CU和核心網(wǎng)網(wǎng)元間的數(shù)據(jù)，初期可采用IPRAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載，后期可依據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展情況采用OTN建設(shè)方案。OTN建設(shè)方案主要用于業(yè)務(wù)量大且集中的區(qū)域，PON技術(shù)可在部分場景作為一種技術(shù)補充。

光纜網(wǎng)根據(jù)用戶密度和業(yè)務(wù)需求統(tǒng)籌規(guī)劃和建設(shè)，應(yīng)成為固網(wǎng)業(yè)務(wù)和移動網(wǎng)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一物理承載網(wǎng)絡(luò)。接入網(wǎng)光纜在FTTx網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后以環(huán)（接入主干）+樹形（配纖+引入）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主，并充分利用現(xiàn)有光纜資源和光纜路由，服務(wù)于5G前傳/回傳網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)固移融合[3]。

結(jié)合本地網(wǎng)的現(xiàn)網(wǎng)基站部署和接入光纜網(wǎng)資源，5G RAN組網(wǎng)場景模式可分三種。第一，C-RAN大集中的建設(shè)模式。在一般機(jī)樓和綜合業(yè)務(wù)局站集中部署CU/DU，綜合業(yè)務(wù)局站的A設(shè)備通過中繼光纜與B設(shè)備組環(huán)，可接入10～60個基站。第二，C-RAN小集中的建設(shè)模式。在綜合業(yè)務(wù)局站和接入點機(jī)房部署CU/DU，通過主干光纜環(huán)與B設(shè)備組環(huán)，可接入5～10個基站。第三，D-RAN的建設(shè)模式。在宏站機(jī)房分布部署CU/DU，可接入1～3個基站。

實際5G基站網(wǎng)絡(luò)部署時，要統(tǒng)籌考慮機(jī)房空間、電源空調(diào)、管道資源及光纖資源等因素，因地制宜的選擇部署模式。分析研究建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性和運維的便利性，提高跨基站協(xié)同效率，以達(dá)到工程造價性價比最優(yōu)。

C-RAN場景下，可進(jìn)一步推動設(shè)備廠商開發(fā)大容量機(jī)架式DU設(shè)備，以節(jié)省對機(jī)房資源（如機(jī)架空間、電源及GPS天面資源等）的占用；減少互聯(lián)光纖和光接口，便于實現(xiàn)跨基站協(xié)同；同時需保證設(shè)備的可靠性、網(wǎng)絡(luò)的可維護(hù)性及升級不中斷網(wǎng)絡(luò)等。

IPRAN方案沿用現(xiàn)有4G回傳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支持完善的二、三層靈活組網(wǎng)功能，產(chǎn)業(yè)鏈成熟，具備跨廠家設(shè)備組網(wǎng)能力，可支持4G/5G業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載，在長距離傳輸場景下，可采用WDM/OTN網(wǎng)絡(luò)為IPRAN設(shè)備提供波長級連接。

OTN方案支持破環(huán)成樹的組網(wǎng)方式，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求配置波長或ODUk直達(dá)通道，從而保證5G業(yè)務(wù)的高速率和低時延。

PON方案主要適用于CU/DU同站址部署在基站機(jī)房，或滿足CU/DU/AAU一體化小站部署時的回傳需求，可支持10 Gb/s及以上速率，可利用FTTH網(wǎng)絡(luò)的ODN設(shè)備和OLT設(shè)備，實現(xiàn)低成本快速部署。

3 5G基站傳輸承載接入網(wǎng)的建設(shè)思路

接入層應(yīng)統(tǒng)籌考慮4G/5G基站的綜合接入，重視基站的安全性，5G重點基站A設(shè)備必須成環(huán)。5G承載網(wǎng)接入層原則上采用新型A設(shè)備組建接入環(huán)，在新型A設(shè)備具備入網(wǎng)條件后，原則上停止采購老版A設(shè)備及板卡。

接入光纜網(wǎng)應(yīng)滿足全業(yè)務(wù)的光纖接入需求，以綜合業(yè)務(wù)局站為核心，組成多個相對獨立的接入光纜網(wǎng)絡(luò)。接入光纜網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，既能適應(yīng)部分政企客戶和無線業(yè)務(wù)路由保護(hù)的需求，也能保證家庭客戶FTTH星樹形組網(wǎng)的低成本組網(wǎng)要求。接入光纜網(wǎng)在纖芯配置和節(jié)點設(shè)置上，既可滿足業(yè)務(wù)需求的多樣性和不確定性，又能夠保持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性[4]。

接入光纜網(wǎng)可分為主干層、配線層及引入層的三層架構(gòu)或者主干層和配線層的兩層架構(gòu)。主干光纜以環(huán)形結(jié)構(gòu)為主，配線和引入光纜以鏈型和樹型結(jié)構(gòu)為主。5G基站引入光纜應(yīng)盡量利用現(xiàn)有4G基站光纜的纖芯資源。當(dāng)現(xiàn)有4G基站引入光纜纖芯資源不足時，可按需擴(kuò)建基站引入光纜，并就近接入光交，與有線業(yè)務(wù)和政企業(yè)務(wù)共用主干接入光纜網(wǎng)。

5G基站應(yīng)通過基站引入光纜就近接入配線光交，與政企專線和FTTH光網(wǎng)共用配線光纜資源和主干光纜資源，實現(xiàn)光纜資源的共享和協(xié)同；AB類重要基站可直接接入主干光交。現(xiàn)有4G基站同址升級5G時，應(yīng)充分利用現(xiàn)有4G基站的引入光纜資源。由于C-RAN模式的基站引入光纜的纖芯需求為3芯（單纖雙向光模塊），D-RAN模式的基站引入光纜的纖芯需求為4芯，因此可按照每基站需求4芯光纖再預(yù)留2芯維護(hù)纖合計6芯光纖考慮。現(xiàn)有引入光纜空閑6芯以上的4G基站，原則上不應(yīng)為升級5G新建光纜；當(dāng)現(xiàn)有引入光纜空閑纖芯不足6芯時，可擴(kuò)容一條12～24芯引入光纜。

對于現(xiàn)有4G基站與B設(shè)備通過專用光纜單獨組環(huán)的，若5G仍采用D-RAN模式組網(wǎng)，則應(yīng)利用現(xiàn)有光纜進(jìn)行傳輸承載；若5G采用C-RAN模式組網(wǎng)，可從5G基站新建一條12～24芯引入光纜到附近的光交接箱，再通過接入光纜網(wǎng)連接至CU/DU集中點。5G采用C-RAN模式組網(wǎng)時，拉遠(yuǎn)基站宜占用主干光交的獨占纖芯至綜合業(yè)務(wù)局站的CU/DU設(shè)備，多個相鄰拉遠(yuǎn)站接入同一主干光節(jié)點時，相鄰基站應(yīng)選擇不同方向的纖芯。5G采用D-RAN模式組網(wǎng)時，基站宜占用主干光纜的公共纖芯，與其他基站共享主干纖芯組環(huán)。

4 結(jié) 論

5G網(wǎng)絡(luò)基站傳輸承載接入光纜網(wǎng)的建設(shè)需要理論指導(dǎo)和工程實施相結(jié)合。需充分結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源情況、基站分布情況及光纜纖芯資源情況等制定精細(xì)化的建設(shè)方案。本文詳細(xì)探討了5G網(wǎng)絡(luò)基站傳輸承載接入光纜網(wǎng)的工程建設(shè)部署，以期為相關(guān)人員提供參考。