基于TD-LTE的C-RAN傳輸解決方案

羅新軍，徐舜堯

（1.中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019；2.中國移動通信集團廣東有限公司中山分公司，廣東 中山 528403）

1 概 述

后TD-LTE時代的規(guī)模建網基本完成，形成了基于宏微結合的整體立體網絡。TD-LTE網絡技術特點、網絡語音、數(shù)據業(yè)務的高速增長等，對網絡健康度指標提出了更高要求，需加速對TD-LTE無線網絡建設；國家對移動通信網絡提速降費戰(zhàn)略的提出，對運營商網絡建設與運維的降本增效提出了更高要求；TD-LTE使用頻段相對高，站點密集，需要大量的機房、電源、電池及相關配套資源，投資大；C-RAN具有集中化、協(xié)作化、云化、節(jié)能等特點，利于節(jié)省網絡建設成本、加快建設進度，可有效解決目前TD-LTE網絡建設面臨的困難[1]。C-RAN組網模式的BBU集中也帶來了網絡中傳輸?shù)钠款i，對現(xiàn)場纖芯資源需求大。C-RAN傳輸解決方案特別是接入網，成為人們關注的重點。

2 C-RAN技術特點及挑戰(zhàn)

C-RAN具有鮮明的技術特點，采用BBU集中式放置，RRU側無需新建站點或租賃機房，大大減少了機房數(shù)量，可節(jié)約大量租借或購買站址資源的成本，降低投資。在BBU及其配套的投資中，C-RAN可以實現(xiàn)配套資源共享，如GPS、傳輸?shù)扰涮踪Y源。機房及機房配套投資一般占總建設投資的60%以上[2]，C-RAN能夠顯著節(jié)省其投資；通過減少機房及配套數(shù)目，縮短建網周期，從而控制運營和維護的開銷。

C-RAN組網模式與傳統(tǒng)分布式接入系統(tǒng)（D-RAN）相比，在機房、光纖等關鍵資源需求方面也存在一些苛刻要求，具體對比分析如表1所示。

表1 機房和光纖關鍵資源需求方面的對比分析

可知，C-RAN組網建設方案需特別考慮機房、光纖等因素。C-RAN組網下RRU采用拉遠建設，對光纖資源提出了高要求，是C-RAN建設面臨的重大挑戰(zhàn)。

3 C-RAN傳輸解決方案

光纖資源是C-RAN建設面臨的首要挑戰(zhàn)，傳輸解決方案是C-RAN建設的關鍵。隨著技術的發(fā)展，涌現(xiàn)了多種C-RAN傳輸解決方案。

3.1 光纖直驅方式

光纖直驅方式下，每個站點RRU到BBU采用獨立光纜直接相連的方案，方案簡單，可靠性高，對裸纖資源需求大，成本高，施工、維護困難，適于光纖資源豐富的地區(qū)或者小規(guī)模C-RAN匯聚。

光纖直驅方式結構示意圖如圖1所示。

隨著單芯雙向光模塊的推廣應用，光纖直驅方案適當演進，可大大節(jié)約光纖。通過在RRU和BBU側更換單芯雙向光模塊，RRU與BBU之間通過較少光纖即可滿足數(shù)據傳輸要求，相比普通光模塊之間減少了一半光纖需求，結構示意圖如圖2所示。

圖1 光纖直驅方案結構圖

圖2 單芯雙向光纖直驅方案結構圖

3.2 彩光直驅方式

彩光直驅方式采用WDM技術[3]，將不同的傳輸電路采用不同的波長（形成彩光）合路到一根光纖中傳輸。RRU和BBU均采用彩光光模塊，通過光纖分別接入本地波分復用器OMD（Optical Mux/DemuxDevice）。OMD和彩光模塊負責完成多路合波和分波，OMD之間采用1根光纖連接單纖雙向實現(xiàn)拉遠，可大大節(jié)省光纖資源，部署成本低，可靠性高，適于多數(shù)場景下的C-RAN建設。當C-RAN組網下的RRU數(shù)量很多時，需要的OMD模塊及光纖多，成本相對較高，其應用需考慮成本因素。同時，OMD之間光傳輸鏈路對系統(tǒng)影響大，可靠性要求高，需做好光路備份。

彩光直驅方式星型組網結構示意圖如圖3所示。

圖3 彩光直驅方案星型組網結構圖

采用彩光直驅方案，其配置原則如表2所示。

表2 彩光直驅方案配置表

對于高速公路、高鐵、隧道等場景覆蓋，彩光直驅方式的組網架構可以采用總線型組網方案[4]，如圖4所示。

圖4 彩光復用方案總線組網示意圖

利用無源彩光復用方案，可以用1芯纖芯解決BBU回程網傳輸問題，方案如圖5所示。

圖5 彩光復用回程方案示意圖

3.3 遠端匯聚方式

遠端匯聚方式通過在RRU側部署RBM（RRU Bridge Module）用以匯聚光纖，并通過RBM配置的大帶寬接口與BBU相連，滿足大容量場景需求，以匯聚大數(shù)量RRU，施工簡單，需要的光纖資源少，適于大容量C-RAN場景[5]。應用時，它需配置相應的大容量基帶板。

遠端匯聚方式結構示意圖如圖6所示。

圖6 遠端匯聚方案結構示意圖

3.4 傳輸解決方案對比分析

對各種傳輸解決方案的優(yōu)劣勢進行對比分析，結合C-RAN現(xiàn)場光纖資源情況，建議采用相應的C-RAN傳輸解決方案，具體如表3所示。

3.5 傳輸備份要求

C-RAN機房集中了大量BBU，管理的RRU數(shù)量多，覆蓋范圍廣，對傳輸?shù)目煽啃砸蟾?，特別是接入網的主干和回程網的傳輸可靠性要求高，需要做好相應的傳輸備份要求。對于回程網，通常PTN設備需要支持雙主控、雙電源，避免單點故障；對于業(yè)務量大、重要性高的C-RAN機房，可以配置2套PTN設備接入到不同的傳輸系統(tǒng)，提高安全性和可靠性[6]；對于彩光直驅方案及遠端匯聚方案，為確?？煽啃?，其接入網主干傳輸需考慮備份。同時，C-RAN機房傳輸網還需要考慮后續(xù)擴容，考慮預留接入設備的端口、帶寬等[7-8]。

3.6 C-RAN帶寬配置要求

C-RAN組網下的傳輸帶寬計算方式與傳統(tǒng)宏站類似。根據TD-LTE站點的場景及配置不同，對傳輸帶寬的要求也不同。隨著技術的進步，特別是數(shù)據壓縮算法的進步，對傳輸帶寬的要求將降低。

表3 傳輸解決方案對比分析

C-RAN站點總帶寬計算公式為[9]：

例如：某C-RAN涉及4站點集中，站型分別為S111、S222、S11和S22。初期規(guī)劃時，平均傳輸帶寬為：S111為 60 MHz、S222為 120 MHz、S11為 40 MHz、S22為80 MHz，其中S222為最大載波需求站點，峰值帶寬為660 MHz。這四個站點組成C-RAN的總帶寬要求為：60 MHz+660 MHz+40 MHz+80 MHz=840 MHz。

4 結 論

C-RAN傳輸方案的規(guī)劃設計原則基于現(xiàn)網光纖資源的實際情況及當前光纖傳輸技術等進行綜合考慮，主要包括現(xiàn)網纖芯數(shù)量、降低光模塊成本、節(jié)約光纖使用、減少敷設成本、提升效率、降低風險、保障傳輸鏈路可靠性等方面，在更好地推動C-RAN組網模式建設的同時，降本增效，促進TD-LTE網絡建設，提升網絡性能。5G無線網絡致力于帶來高峰值速率的用戶極致體驗，具有高頻譜效率、大容量等特點，主要基于3D-MIMO技術及5G大帶寬的應用。5G網絡的高速率、大容量必然帶來吞吐量的大幅度提升，帶來數(shù)據業(yè)務的增長，對傳輸網絡提出了更高要求，推動著傳輸技術的不斷進步。單芯雙向、彩光直驅、遠端匯聚等先進方案的應用，將得到進一步提升，促進C-RAN組網模式在5G網絡中大規(guī)模應用。5G無線網絡的建設將采用高速率光模塊，其對傳輸距離提出了更高要求。為了TD-LTE的C-RAN未來演進，在C-RAN傳輸設計時，還需做好光纖資源的擴容及光纖拉遠距離規(guī)劃，為5G大規(guī)模應用奠定基礎。