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

盛 瓊

（廈門華絡(luò)通信設(shè)計(jì)有限公司，福建 廈門 361000）

0 引 言

在社會(huì)發(fā)展過程中，信息技術(shù)發(fā)展迅速，成為社會(huì)信息化建設(shè)的重要技術(shù)。在衡量信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，常將傳輸速度作為重要指標(biāo)。當(dāng)前，光纜傳輸常使用4G網(wǎng)絡(luò)。和4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸速度更快。目前，我國已經(jīng)初步具備5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)基礎(chǔ)，可充分利用4G硬件建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)。本文對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的基站傳輸問題展開研究，探索接入光纜網(wǎng)的主要方法，從而構(gòu)建符合5G業(yè)務(wù)要求的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，保證網(wǎng)絡(luò)信息的傳遞效率。

1 5G基站傳輸承載光纜網(wǎng)的建設(shè)意義

5G技術(shù)的發(fā)展為科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供了必要的技術(shù)支持。未來，5G業(yè)務(wù)逐漸增長(zhǎng)，海量的數(shù)據(jù)和大量設(shè)備的接入能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化和各類新業(yè)務(wù)提供支持，真正達(dá)到萬物互聯(lián)的傳輸要求，完成社會(huì)數(shù)字化平臺(tái)的建設(shè)。5G網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)低延時(shí)和高可靠（Ultra Reliable Low Latency Communication，URLLC）、海量數(shù)據(jù)連接（massive Machine Type of Communication，mMTC）以及移動(dòng)寬帶增強(qiáng)（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）等場(chǎng)景的信息傳輸。由于5G網(wǎng)絡(luò)在不同行業(yè)應(yīng)用過程中的指標(biāo)存在差異性，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息吞吐量、安全性能、時(shí)延要求、高度可用性以及可靠性保障性多個(gè)方面提出了更高要求，需要通過建設(shè)基站傳輸接入光纜來保證信息傳輸需求[1]。表1為5G基站組成和應(yīng)用場(chǎng)景信息表。

表1 5G基站及應(yīng)用場(chǎng)景信息表

2 5G網(wǎng)絡(luò)基站傳輸承載接入光纜網(wǎng)的建設(shè)策略

2.1 承載網(wǎng)的建設(shè)流程

5G技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈需要經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展才能逐漸完善。從移動(dòng)通信相關(guān)技術(shù)的發(fā)展能夠看出，4G和5G能夠在未來特定時(shí)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)展。為確保5G網(wǎng)絡(luò)能夠被高效利用，需要較為穩(wěn)定的傳輸網(wǎng)絡(luò)作為支持，且對(duì)信息傳輸展開統(tǒng)一規(guī)劃。5G的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕ㄔO(shè)要通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)拓展對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)，并制定完善的技術(shù)方案，全面考慮產(chǎn)業(yè)鏈末端和建設(shè)成本等因素。經(jīng)綜合分析后部署相關(guān)工作，具體建設(shè)流程如下。第一，全面統(tǒng)籌管控多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，有效融合室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)、室外網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)以及5G網(wǎng)絡(luò)等，以適應(yīng)多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求，不斷提高業(yè)務(wù)水平。第二，不斷融合目標(biāo)網(wǎng)和技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，保證網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量建設(shè)，全面分析技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性，并選擇重點(diǎn)技術(shù)完成工作計(jì)劃的制定。第三，5G傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)應(yīng)該考慮現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源和業(yè)務(wù)接入選址多重因素，保證光纜網(wǎng)絡(luò)中的資源能夠共享。充分借助寬帶接入資源，集中部署接入層設(shè)備，如4G BBU設(shè)備、5G DU/CU設(shè)備以及OLT設(shè)備等，打造全新的業(yè)務(wù)模式。融合光纜建設(shè)和5G RAN等實(shí)際需求，高效利用當(dāng)前的接入網(wǎng)資源，從而降低5G的建設(shè)難度，實(shí)現(xiàn)高效和低成本的建設(shè)[2]。

2.2 承載網(wǎng)的傳輸方案

5G傳輸承載網(wǎng)的特點(diǎn)主要有時(shí)延超低、組網(wǎng)靈活、同步精度高、能夠支持智能化協(xié)同管控和網(wǎng)絡(luò)切片、可用性較高以及速率超高。傳輸承載網(wǎng)由前傳、中傳以及回傳3部分組成。建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)可利用CU/DU進(jìn)行綜合部署，將建設(shè)重點(diǎn)置于前傳和回傳等部分，結(jié)合實(shí)際傳輸需求合理選擇組網(wǎng)方案。前傳主要利用無線端的網(wǎng)元設(shè)備，通過單纖雙向技術(shù)以光纖直連的形式實(shí)現(xiàn)AAU和DU兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸?；貍髦饕脽o線端的網(wǎng)源設(shè)備展開核心網(wǎng)元數(shù)據(jù)之間的傳輸。建設(shè)初期可通過IP RAN網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)，而后期業(yè)務(wù)的拓展可借助OTN方案實(shí)現(xiàn)。該方案適用于業(yè)務(wù)量集中且業(yè)務(wù)量大的區(qū)域。此外，PON技術(shù)能夠作為特定場(chǎng)景的補(bǔ)充技術(shù)，輔助網(wǎng)絡(luò)完成傳輸。

承載網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)該從用戶密度和具體業(yè)務(wù)需求等方向出發(fā)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，綜合安排固網(wǎng)業(yè)務(wù)和移動(dòng)網(wǎng)業(yè)務(wù)，為業(yè)務(wù)開展提供統(tǒng)一化的承載網(wǎng)絡(luò)。建設(shè)入網(wǎng)光纜需要先建設(shè)FTTS網(wǎng)，之后以環(huán)接入方式接入主干網(wǎng)絡(luò)，配合配纖拓?fù)浜鸵胪負(fù)涞裙餐M成樹形結(jié)構(gòu)，最大化利用當(dāng)前光纜路由和光纜資源。使用此建設(shè)模式能夠利用5G網(wǎng)絡(luò)前傳和回傳提供優(yōu)良服務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)固網(wǎng)業(yè)務(wù)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)之間的高度融合。

按照本地網(wǎng)絡(luò)基站部署情況和接入光纜的網(wǎng)絡(luò)資源，5G環(huán)境之下RAN的組網(wǎng)模式共有3種。第一，使用大集中模式完成C-RAN的部署，通常需要在綜合業(yè)務(wù)局和機(jī)樓中共同部署CU/DU，以保證部署階段集中完成。在綜合業(yè)務(wù)局內(nèi)部的A設(shè)備，可借助中繼光纜和B設(shè)備共同組成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，其中可容納10～60個(gè)基站的建設(shè)。第二，采用小集中的形式完成C-CAN的建設(shè)，在綜合業(yè)務(wù)局和接入點(diǎn)的機(jī)房中部署CU/DU，借助B設(shè)備和主干光纜共同組環(huán)，可容納5～10個(gè)基站的接入。第三，建設(shè)D-RAN模式，分別在機(jī)房和宏站等地部署CU/DU，可容納1～3個(gè)基站的接入[3]。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 5G組網(wǎng)部署模式圖

部署5G基站網(wǎng)時(shí)，需要結(jié)合3種建設(shè)方式特點(diǎn)，按照實(shí)際需求靈活選擇建設(shè)模式。基站的設(shè)計(jì)需要考慮線路管道、空調(diào)電源、機(jī)房空間以及光纖資源多種因素，采取統(tǒng)一規(guī)范，因地制宜，完成部署模式的選擇。同時(shí)，基站設(shè)計(jì)還需結(jié)合建設(shè)環(huán)境對(duì)系統(tǒng)布局展開優(yōu)化設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌考慮網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的高效性和運(yùn)維經(jīng)濟(jì)性，并兼顧跨基站信息傳輸速率，保證建設(shè)項(xiàng)目的性價(jià)比達(dá)到最優(yōu)。C-RAN建設(shè)需要設(shè)備制造廠加大對(duì)高容量的機(jī)架式DU設(shè)備的開發(fā)力度，進(jìn)而增加機(jī)房空間的利用效率，有效利用機(jī)架空間、電源空間以及GPS空間，防止過度占據(jù)機(jī)房的資源，不斷減少互聯(lián)網(wǎng)光纖接口的數(shù)量，助力于基站之間的協(xié)同運(yùn)行，提升設(shè)備運(yùn)行可靠性，并且在網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和維護(hù)期間保證網(wǎng)絡(luò)的暢通性。

利用4G回傳網(wǎng)架構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)IP RAN方案，不僅可最大化開發(fā)二層網(wǎng)絡(luò)和三層網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)功能，不斷提高產(chǎn)業(yè)鏈的運(yùn)行效率，還能確保4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的高度融合，進(jìn)一步提升信息的傳輸質(zhì)量和傳遞效率，實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳遞。在此期間，IP RAN設(shè)備的波長(zhǎng)級(jí)連接可由WDM/OTN等網(wǎng)絡(luò)提供。波長(zhǎng)級(jí)連接可進(jìn)一步提升5G業(yè)務(wù)的信息傳遞效率。OTN方案能夠支持環(huán)狀和樹狀等組網(wǎng)形式，按照業(yè)務(wù)實(shí)際需求配置波長(zhǎng)，還能為ODUK提供直達(dá)的通道，確保5G業(yè)務(wù)的低時(shí)延和高速率等優(yōu)勢(shì)。

使用PON傳輸方案可在基站的機(jī)房同站址部署DU/CU，以滿足小基站之間的信息傳輸效率，確保信息傳遞穩(wěn)定并增加信息傳遞的容量。CU、DU以及AAU等組成的小站能夠支持超過10 Gb/s的速率傳輸，還能借助FTTH、OLT和ODN等設(shè)備提高傳輸速率，在低成本的前提之下快速完成基站部署。

2.3 承載網(wǎng)的建設(shè)路徑

在接入網(wǎng)建設(shè)期間，接入層的建設(shè)需要綜合考慮4G和5G基站的接入情況保證基站運(yùn)行安全。重要的5G基站中，A設(shè)備應(yīng)該成環(huán)。5G的承載網(wǎng)絡(luò)接入層需要利用新型的A設(shè)備，完成接入環(huán)的組建，當(dāng)其具備入網(wǎng)條件以后，需要立刻停用以往A設(shè)備和相板卡。結(jié)合全業(yè)務(wù)需求接入光纜，將綜合業(yè)務(wù)局當(dāng)中的業(yè)務(wù)作為核心，建立多個(gè)互相獨(dú)立的接入光纜。光纜結(jié)構(gòu)的選擇不僅要適應(yīng)無線路由的保護(hù)和政企客戶的使用需求，還要保證家庭客戶樹形組網(wǎng)對(duì)成本方面的需求。設(shè)置光纜網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和配置纖芯時(shí)，應(yīng)該滿足業(yè)務(wù)多樣性需求，符合業(yè)務(wù)傳輸不確定性特點(diǎn)，以保證網(wǎng)絡(luò)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

光纜網(wǎng)中存在主干層、引入層以及配線層3層架構(gòu)。主干層主要使用環(huán)形結(jié)構(gòu)，配線光纜和引入光纜通常以樹型和鏈型等結(jié)構(gòu)為主。建設(shè)5G基站的接入光纜，應(yīng)該最大化利用原有4G光纜的內(nèi)部纖芯資源。如果出現(xiàn)資源不足問題，可結(jié)合基站建設(shè)要求合理擴(kuò)建，引入其他光纜和附近光纜進(jìn)行就近連接，以保證政企業(yè)務(wù)和有線業(yè)務(wù)能夠共同接入光纜網(wǎng)的主干位置。

5G基站光纜的引入根據(jù)就近原則與配線光纜連接，并和政企專線、FTTH光網(wǎng)共同利用配線資源，共用主干的光纜資源，發(fā)揮了資源的協(xié)同和共享功能。重點(diǎn)基站中的A類和B類設(shè)備可與主干光纜連接，升級(jí)5G時(shí)借助4G基站，將光纜資源引入。因?yàn)镃-RAN基站要求使用3芯的引入光纜，D-RAN要求使用4芯的引入光纜，所以應(yīng)結(jié)合不同基站需求在4芯的光纜上預(yù)留2芯，以滿足維護(hù)需求。當(dāng)前4G基站內(nèi)超過6芯的空閑光纜，原則上不可升級(jí)為5G光纜。如果引入光纜的空閑纖芯小于6芯，則可增設(shè)12～24芯的光纜，擴(kuò)容接入。

3 結(jié) 論

5G網(wǎng)絡(luò)基站的傳輸承載接入光纜建設(shè)期間，應(yīng)該根據(jù)理論依據(jù)，結(jié)合項(xiàng)目需求進(jìn)行實(shí)踐。建設(shè)過程應(yīng)對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)基站的資源信息、分布情況以及光纜的纖芯資源展開精細(xì)化分析，明確建設(shè)思路，并制定合理的建設(shè)方案，將具體部署內(nèi)容落實(shí)到實(shí)踐中，從而高效完成工程建設(shè)，為相關(guān)領(lǐng)域人員展開5G網(wǎng)絡(luò)接入光纜的建設(shè)提供借鑒。