基于C-RAN的5G關(guān)鍵技術(shù)研究

王振宇

摘要：隨著5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模部署、物聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量迅速上升，各個(gè)運(yùn)營商開始部署綜合接入業(yè)務(wù)區(qū)，進(jìn)一步將接入網(wǎng)機(jī)房進(jìn)行下沉，綜合業(yè)務(wù)局站作為大集中點(diǎn)，收斂局站周邊基站。5GBBU原則上采用集中部署（C-RAN）模式，而不推薦采用分散部署（D-RAN）模式。本文對基于C-RAN的5G關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：C-RAN;5G技術(shù);研究

引言

C-RAN是基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實(shí)時(shí)云計(jì)算構(gòu)架的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架。本質(zhì)是通過減少基站機(jī)房數(shù)量，減少能耗，采用協(xié)作化、虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源共享、動態(tài)調(diào)度和提高頻譜效率，以達(dá)到低成本、高帶寬和靈活度的運(yùn)營。C-RAN的總目標(biāo)是解決移動互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展給運(yùn)營商帶來的多方面挑戰(zhàn)（能耗，建設(shè)運(yùn)維成本和頻譜資源），追求可持續(xù)的業(yè)務(wù)和利潤增長。

1 5G承載的需求分析

（1）eMBB（增強(qiáng)型移動寬帶）：主要用于連續(xù)廣域覆蓋和熱點(diǎn)高容量場景，為用戶提供極髙的數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足網(wǎng)絡(luò)極髙的流量密度需求;具有1Gbps用戶體驗(yàn)速率、數(shù)十Gbps峰值速率和數(shù)十Tbps/km2的流量密度需求是該場景的主要指標(biāo)要求。（2）物聯(lián)網(wǎng)mMTC（低功耗、大連接）：面向智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的應(yīng)用場景，具有小數(shù)據(jù)包、低功耗、海量連接等特點(diǎn);要求網(wǎng)絡(luò)具備超千億連接的支持能力，滿足100萬/km2連接數(shù)密度指標(biāo)要求，并保證終端的超低功耗和超低成本。

隨著云化核心網(wǎng)按需下沉，業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)不僅只是集中部署在省干的核心機(jī)房，還要分散下沉到城域核心機(jī)房及區(qū)縣匯聚機(jī)房，帶來業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)之間的東西向流量，以及業(yè)務(wù)終結(jié)位置的不確定性。同時(shí)，無線CU/DU分離，以及DU與CU，CU與無線邊緣計(jì)算（MEC）之間的冗余備份和多歸屬關(guān)系，使得CU、DU、MEC之間存在復(fù)雜的、不確定性連接。相比4G，5G承載網(wǎng)需要三層到邊緣，快速建立靈活可靠連接，同時(shí)減少流量繞行帶來的帶寬消耗和時(shí)延開銷。

2 5GC-RAN部署場景

5GRAN的部署方式分為分布式無線接入網(wǎng)（D-RAN）和集中式無線接入網(wǎng)（C-RAN），其中C-RAN又可細(xì)分為CRAN小集中和CRAN大集中，兩種部署模式，CRAN大集中一般需要CU云化和DU池化集中部署來支撐實(shí)現(xiàn)。

對比D-RAN方式，采用C-RAN方式部署在投資、成本、環(huán)保上具有明顯的優(yōu)勢，但由于C-RAN的前傳部署特征，如：光纖直驅(qū)方式，雖組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單、接入便捷，但需消耗大量纖芯資源。如采用無源WDM、WDM/OTN和SPN等有源傳輸系統(tǒng)，雖可降低對纖芯的消耗，但需增加設(shè)備建設(shè)的投入，建維成本對比光纖直驅(qū)方式優(yōu)勢也不明顯。

3 C-RAN配置原則

（1）合理選擇集中機(jī)房：集中機(jī)房是C-RAN建設(shè)的基礎(chǔ)資源。應(yīng)綜合考慮以下幾個(gè)方面：

①集中機(jī)房改造一次性同步考慮滿足4/5G基站的集中需求，避免重復(fù)改造。

②集中機(jī)房改造按照10個(gè)機(jī)位預(yù)留，其中BBU集中預(yù)留2個(gè)機(jī)位，預(yù)留1個(gè)ODF機(jī)位，開關(guān)電源+蓄電池預(yù)留3個(gè)機(jī)位，其他業(yè)務(wù)下沉及傳輸網(wǎng)共預(yù)留4個(gè)機(jī)位。

③原則不新建集中機(jī)房，新建機(jī)房應(yīng)考慮全專業(yè)、全業(yè)務(wù)的需求。

（2）引電容量：應(yīng)根據(jù)集中機(jī)房原有設(shè)備電力負(fù)荷以及新增設(shè)備功耗情況，核算交流市電容量需求。

（3）開關(guān)電源容量：集中機(jī)房一次性同步考慮滿足4/5G基站集中的新增設(shè)備功耗情況，結(jié)合機(jī)房內(nèi)開關(guān)電源配置及已占用現(xiàn)狀，并根據(jù)機(jī)房空間及承重現(xiàn)狀，提出擴(kuò)容或者新建開關(guān)電源需求。

（4）蓄電池組：根據(jù)機(jī)房可用空間條件、承重等條件，綜合考慮機(jī)房改造成本效益、基站重要性等多方因素，合理新增蓄電池配置，保障必要的備電時(shí)長，并可增配一定數(shù)量的移動油機(jī)加強(qiáng)保障。

（5）機(jī)房空調(diào)：應(yīng)綜合考慮新增相關(guān)設(shè)備的散熱需求、原有機(jī)房的空調(diào)現(xiàn)狀情況，按需增配機(jī)房空調(diào)。

（6）為避免因光纜中斷導(dǎo)致過多數(shù)量的RRU同時(shí)退服，C-RAN機(jī)房的光纜出局路由應(yīng)盡量豐富。

4前傳傳輸方案

5G前傳技術(shù)方案包括光纖直連、無源WDM、有源WDM/OTN、切片分組網(wǎng)絡(luò)（SPN）等，具體見下圖。

5.1新技術(shù)的應(yīng)用

微管微纜應(yīng)用場景如下：①對空閑管孔進(jìn)行擴(kuò)容：利用微管微纜對原有通信管道空閑的子孔進(jìn)行擴(kuò)容，提升原有管道的容纜率。②對管道資源占滿段落進(jìn)行優(yōu)化：管道資源已經(jīng)占滿無法穿放新的普通光纜的段落，利用原有管孔的剩余空間布放微管，用微纜替換原有普通光纜，釋放管孔資源。③共建共享段落中應(yīng)用：利用微管微纜在共建共享段管道中敷設(shè)以達(dá)到擴(kuò)大管孔資源和增加光纜數(shù)量的目的。④利用雨污水管道、微槽方式實(shí)現(xiàn)末端接入。

5.2通信管道建設(shè)策略

通信管道建設(shè)與城市規(guī)劃和道路建設(shè)緊密結(jié)合，堅(jiān)持“覆蓋率”與“連通率”并重，以“全面規(guī)劃、分步實(shí)施”為方針，以“規(guī)?；?、網(wǎng)絡(luò)化”為目標(biāo)建設(shè)管道，向業(yè)務(wù)接入點(diǎn)延伸的分支管道根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求有目的地開展建設(shè)。

結(jié)束語

面向5G海量的纖芯資源需求，管線基礎(chǔ)資源儲備和建設(shè)應(yīng)堅(jiān)持智能化、網(wǎng)格化、差異化的思路，積極優(yōu)化部署使用、著力提升接入能力。

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