基于C-RAN的傳送網(wǎng)建設(shè)思路探討

白鷺， 揭攝

(1 中國移動通信集團設(shè)計院有限公司安徽分公司， 合肥 230041； 2 解放軍電子工程學(xué)院，合肥 230037）

基于C-RAN的傳送網(wǎng)建設(shè)思路探討

白鷺1， 揭攝2

(1 中國移動通信集團設(shè)計院有限公司安徽分公司， 合肥 230041； 2 解放軍電子工程學(xué)院，合肥 230037）

中國移動已陸續(xù)啟動C-RAN的規(guī)劃和建設(shè)，BBU集中化設(shè)置將成為今后無線建設(shè)的主要模式。本文分析了C-RAN的特點和應(yīng)用場景，對基于C-RAN的傳送網(wǎng)建設(shè)思路進行了探討，并對相關(guān)配套設(shè)施建設(shè)給出了建議。

C-RAN； BBU集中化； PTN； OLT

C-RAN是具有“Centralized集中化、Collaborative協(xié)作化、Cloud云計算化”、“Clean綠色節(jié)能”的4C無線接入網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，采用將BBU集中放置、RRU裸纖拉遠的方式接入基站。該方式在減少無線基站建設(shè)難度、提升無線載波利用率以及抗干擾能力的同時，也帶來了迅速消耗機房和光纜基礎(chǔ)資源的問題，并對基站運行的安全性和穩(wěn)定度要求大幅提升。

目前中國移動已陸續(xù)啟動C-RAN的規(guī)劃和建設(shè)，BBU集中化設(shè)置將成為今后無線建設(shè)的主要模式，因此面向C-RAN演進的傳送網(wǎng)及相關(guān)配套建設(shè)必須提前布局，做好準(zhǔn)備。

1 C-RAN的應(yīng)用場景和需求分析

C-RAN的出現(xiàn)主要是為了解決基站密集建設(shè)所帶來的站址獲取難、干擾上升、建站成本高三大難題?？傮w來說，C-RAN的優(yōu)劣勢是比較明顯的，可以歸納為以下幾點。

(1) 降低建設(shè)成本：通過減少機房數(shù)量，并實現(xiàn)配套資源共享（如GPS、電源、蓄電池、傳輸?shù)龋?，從而降低建站成本?/p>

(2) 降低運營成本：通過減少機房租金、空調(diào)等日常運維支出，通過虛擬化技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)量有效均衡，從而降低運營成本。

(3) 節(jié)能減排：通過大量減少有機房的基站數(shù)量，從而減少能耗和排放。

(4) 彈性容量：通過BBU集中化部署，一個集中式基帶池可靈活擴展支持10載波、100載波乃至1 000載波，從而提供更大帶寬和更靈活的運營。

(5) 安全性要求此消彼長：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由環(huán)型變?yōu)樾切?，對遠端RRU的安全性要求相對下降，但對BBU集中機房的安全性要求則上升。

(6) C-RAN集中機房的傳輸配置要求提高：對BBU集中機房上聯(lián)傳輸設(shè)備的配置要求提高，而且對BBU下聯(lián)RRU的傳輸管線資源需求增大。

(7) C-RAN集中機房配套要求提高：C-RAN集中機房BBU集中數(shù)量增加，對電源、裝機面積、承重需求增大。

根據(jù)C-RAN的特點，可以把C-RAN的應(yīng)用場景劃分為3類。

(1) 點狀場景。C-RAN點狀場景區(qū)域相對較小，物理區(qū)域邊界較為清晰，如高校、體育場館、商業(yè)區(qū)等。此類場景具有業(yè)務(wù)聚合度高的特點，使用基帶資源集中、多載頻配置、宏微結(jié)合、小區(qū)分裂等方式應(yīng)對高流量和潮汐效應(yīng)，實現(xiàn)降本增效。

(2) 線狀場景。C-RAN線狀場景主要包括鐵路、地鐵、高速、隧道、沿海等。該類區(qū)域應(yīng)根據(jù)實際傳輸情況，將BBU進行小集中，便于提高投資效益。BBU集中后的站點可以進行小區(qū)合并，減少高速運動下的切換，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

(3) 面狀場景。C-RAN面狀場景主要指成片的區(qū)域覆蓋，如主城區(qū)、縣城鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村等。這些區(qū)域基站密度不斷加大，微站和小基站眾多。此類場景情況最復(fù)雜、涉及面最廣，也是本文重點討論的范圍。

2 基于C-RAN的傳送網(wǎng)建設(shè)

傳送網(wǎng)一直采用分層組環(huán)的方式來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，因此與之配套的光纜網(wǎng)絡(luò)也是成環(huán)成網(wǎng)的，這與C-RAN的星型結(jié)構(gòu)差異很大。BBU集中化程度越高，對C-RAN集中機房的裝機面積、電源、承重、安全性、傳輸上行帶寬的要求就越高；同時BBU越集中，對BBU和RRU之間的光纖資源消耗就越大。

2.1 C-RAN集中機房選擇

對于點狀場景，因為C-RAN區(qū)比較明確，所以C-RAN集中機房通常在本區(qū)域內(nèi)選擇，如基站或業(yè)主的接入機房。

對于線狀場景，根據(jù)地形和傳輸資源分布，小區(qū)域劃分C-RAN區(qū)，可以就近選擇基站作為C-RAN集中機房。

對于面狀場景，首先要對C-RAN區(qū)進行劃分，劃分的依據(jù)主要是經(jīng)濟性和安全性。經(jīng)濟性是指找到C-RAN模式與傳統(tǒng)模式相比建站綜合造價的平衡點，安全性是指根據(jù)當(dāng)?shù)氐挠脩魯?shù)和基站密度測算出滿足《電信網(wǎng)絡(luò)運行監(jiān)督管理辦法》各等級事故的基站集中度。例如某省通過成本測算和網(wǎng)絡(luò)安全評估，將C-RAN區(qū)的覆蓋面積按照密集城區(qū)、縣城鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村分為：

(1) 密集城區(qū)：每個C-RAN區(qū)覆蓋面積2～5 km2，集中RRU數(shù)不超過34個。

(2) 縣城鄉(xiāng)鎮(zhèn)：每個C-RAN區(qū)覆蓋面積5～10 km2，集中RRU數(shù)不超過40個。

(3) 農(nóng)村：每個C-RAN區(qū)覆蓋面積不超過49 km2，集中RRU數(shù)不超過37個。

經(jīng)過幾年的發(fā)展，中國移動的綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)建設(shè)已從城區(qū)向鄉(xiāng)鎮(zhèn)，甚至農(nóng)村延伸，很多發(fā)達省份已實現(xiàn)了綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)的全覆蓋。每個綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)內(nèi)建有完善的OLT機房、主干光纜、配線光纜、一級二級光交等資源和設(shè)施。

因此，面狀場景的C-RAN區(qū)的劃分在上述測算的范圍之內(nèi)，還應(yīng)結(jié)合傳送網(wǎng)的綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)統(tǒng)籌考慮，C-RAN集中機房優(yōu)先選擇OLT機房，因為作為綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)的“集中機房”，OLT機房的設(shè)置原則與C-RAN集中機房類似，更因為只有OLT下行的ODN網(wǎng)絡(luò)才能與C-RAN的星型結(jié)構(gòu)最好匹配，而且OLT機房的傳輸上行帶寬通常都是10 GE級別的。

除此之外，對于還未建設(shè)綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)的地區(qū)，傳輸匯聚節(jié)點和條件較好的基站也可作為C-RAN集中機房的備選方案，這里有兩種組網(wǎng)思路。

(1) 光交+聯(lián)絡(luò)光纜方式：通過建設(shè)光交到傳輸匯聚節(jié)點或基站的聯(lián)絡(luò)光纜，實現(xiàn)BBU的集中化，如圖1所示。

(2) 環(huán)上BBU集中方式：利用PTN環(huán)上的光纜資源，把環(huán)上的RRU集中到C-RAN集中機房，如圖2所示。

2.2 C-RAN的BBU上聯(lián)方案

圖1 光交+聯(lián)絡(luò)光纜方式組網(wǎng)示意圖

圖2 環(huán)上BBU集中方式組網(wǎng)示意圖

C-RAN集中機房的PTN應(yīng)采用10 GE環(huán)形組網(wǎng)，而且應(yīng)進行雙交換（主控）、雙電源保護，應(yīng)配置不少于2塊PTN支路板對接BBU，實現(xiàn)端口分擔(dān)，避免單個板卡故障而造成BBU全阻。在重要性很高、業(yè)務(wù)量很大的C-RAN集中機房可配置2套PTN設(shè)備接入不同傳輸環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)更大程度上的業(yè)務(wù)分?jǐn)?，避免單臺設(shè)備故障引起的基站大面積阻斷。

2.3 C-RAN的BBU-RRU下聯(lián)方案

從承載方式上講可以分為白光傳輸和彩光傳輸兩類，白光即通常意義上的光纖直驅(qū)，彩光即采用某些技術(shù)將多路信號合并到1-2根光纖上傳輸，比如無源波分和某廠家的有源光路聚合。

目前在光纜線路資源允許的條件下，建議優(yōu)先使用白光傳輸。在建有綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)的區(qū)域，RRU就近接入附近的末端光交，如二級光交或普通光交。白光傳輸需要重點關(guān)注主干光纜纖芯資源的消耗和整個鏈路的跳接情況兩個方面。在綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)規(guī)劃之初，主干光纜環(huán)上為每個一級光交分配的纖芯并不多，經(jīng)過這幾年集客、家客、基站和室分的大力建設(shè)，主干纖芯已所剩無幾或消耗殆盡。BBU-RRU整條鏈路如果需要穿越主干光纜、一級光交、配線光纜、二級光交等多個層級，則故障點太多且衰耗太大。因此，針對高集中度的場景，可在二級光交放直達光纜到C-RAN集中機房。在沒有綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)的區(qū)域，如廣大農(nóng)村，則可采用PTN接入環(huán)上的BBU集中方式，實現(xiàn)BBU-RRU的下聯(lián)。

BBU-RRU整條鏈路在滿足RRU接收光功率的基礎(chǔ)上，還要考慮3～5 dB的冗余以應(yīng)對今后的諸多不確定因素。

3 相關(guān)配套設(shè)施要求

3.1 C-RAN集中機房條件

C-RAN集中機房是C-RAN組網(wǎng)最基礎(chǔ)的資源，因此機房應(yīng)選在環(huán)境安全、交通方便、市電引入方便、進出維護方便、傳輸條件較好的自建或自購機房。機房應(yīng)結(jié)構(gòu)方正，面積應(yīng)不小于20 m2，且保證不少于2～4個標(biāo)準(zhǔn)機柜以上的剩余裝機空間。

機房的地面負荷應(yīng)大于6 kN/m2，并盡量選擇一層機房。對于不在一層的機房，蓄電池組的排列建議采用單層單列的方式，并采取必要的加固措施。

新建集中機房應(yīng)確保有至少8個GPS天線安裝位置并保證南面無阻擋。

3.2 電源條件

小型集中機房交流引入容量建議按照20 kW(63 A/3 P）考慮；大型集中機房交流引入容量建議城區(qū)按照50 kW(100 A/3 P)、農(nóng)村按照30 kW(80 A/3 P)考慮。

集中機房蓄電池容量根據(jù)市場要求配置，建議市電條件良好的按照3或5 h長配置，市電條件較差的可適當(dāng)延長至7 h。原則上30個BBU以下的配置1臺600 A開關(guān)電源和2組500 Ah蓄電池，30個BBU以上的配置2臺600 A開關(guān)電源和4組500 Ah蓄電池。面積和承重條件受限的機房可選用新型柜式鐵鋰電池，其體積和重量遠小于現(xiàn)有的鉛酸電池，可作為替代品。

遠端RRU接電應(yīng)有穩(wěn)定的接入電源，如周邊市電接入困難或市電引入成本較大時，也可采用直流遠供從局端站通過直流遠供線纜或光電復(fù)合纜給遠處RRU供電。遠端RRU對電源后備時間有要求時，可配置蓄電池組。

3.3 光纜進出局

為避免因光纜中斷導(dǎo)致大量RRU同時退服，C-RAN集中機房應(yīng)至少具備2條以上的光纜進出局路由，同時保證整個PTN環(huán)網(wǎng)上沒有光纜同路由情況。

3.4 時鐘同步

優(yōu)先選擇GPS/北斗時鐘同步方式，待1588v2運維模式成熟后可使用1588v2時鐘同步。當(dāng)選擇GPS/北斗時鐘同步方式時，可使用功分器聚合GPS/北斗天線，最大功分比不應(yīng)超過1：4。

4 結(jié)束語

雖然對傳輸而言，BBU的集中化部署是對整個傳輸組網(wǎng)的大顛覆、大變革，但它絲毫不能阻擋C-RAN大踏步向我們走來的步伐。目前已有部分省份預(yù)計2017年將有不少于一半的新建站采用C-RAN模式建設(shè)，并逐步對存量基站進行集中化改造。因此傳送網(wǎng)固有的“環(huán)網(wǎng)”思維應(yīng)順應(yīng)這一變化而有所轉(zhuǎn)變，積極融入整個C-RAN的大系統(tǒng)中，尋找全局最優(yōu)的系統(tǒng)解決方案。

[1] 王蕓. 運營商C-RAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)策略探討[J]. 信息通信， 2016(09).

[2] 霍曉莉，荊瑞泉. BBU集中部署時CPRI鏈路承載方案[J]. 電信科學(xué)，2015(08).

[3] 馬培勇. BBU集中設(shè)置對承載網(wǎng)的影響研究[J]. 移動通信， 2015(10).

[4] 王昌廷，韓冬梅. C-RAN傳輸解決的新思路[J]. 通訊世界2015(11).

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Discussion on the construction of transport network based on C-RAN

BAI Lu1, JIE She2
(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Anhui Branch, Hefei 230041, China; 2 Electronic Engineering Institute of PLA, Hefei 230037, China)

China Mobile has started the planning and construction of C-RAN, BBU centralized settings will become the main mode of wireless construction in the future. The paper analyzes the characteristics and application scenarios of C-RAN, discusses the construction ideas of transport network based on C-RAN,and gives some suggestions on the construction of related facilities.

C-RAN; BBU centralized settings; PTN; OLT

TN915

A

1008-5599（2017）11-0041-04

2017-05-03