4G網(wǎng)絡開展C-RAN預埋可助力5G快速規(guī)模部署

華信咨詢設計研究院有限公司|黃小光 趙品勇 汪偉

考慮到C-RAN具有降低成本、改善性能、面向演進、滿足新業(yè)務部署的優(yōu)勢，為滿足多樣化場景的極端差異化業(yè)務性能需求，未來5G接入網(wǎng)將以C-RAN架構為主進行部署。

4G已為用戶提供了前所未有的使用體驗，大大改變了移動互聯(lián)網(wǎng)用戶的業(yè)務使用習慣，實現(xiàn)了人與人、人與物之間的通信更進一步。然而，隨著各種技術的突破，5G網(wǎng)絡與其他先進技術之間實現(xiàn)了相輔相成、協(xié)同發(fā)展的新局面。5G不僅需要滿足人們對超高流量密度、超高連接數(shù)密度、超高移動性的需求，能夠為用戶提供高清視頻、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、云桌面、在線游戲等極致業(yè)務體現(xiàn)，同時還要滲透到互聯(lián)網(wǎng)的各個領域，與工業(yè)設施、醫(yī)療儀器、交通工具等進行深度的融合，實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”的愿景，有效地滿足工業(yè)、醫(yī)療、交通等垂直行業(yè)的信息化服務需要。

因此，5G不僅解決人與人、人與物之間的通信需求，還需解決物與物之間的通信需求。為了應對不同場景、不同業(yè)務的部署需求，5G組網(wǎng)架構需要同時滿足建設成本低、網(wǎng)絡性能優(yōu)、系統(tǒng)演進便利、新業(yè)務部署快的特點。

5G部署面臨三重挑戰(zhàn)

面對多樣化場景的極端差異化性能需求，5G架構需有利于多種場景（區(qū)域覆蓋、線覆蓋、點覆蓋）、多種站點類型（宏基站、小微基站、室分站）的扁平化部署，重點需解決以下方面的問題。

一是建設成本及組網(wǎng)性能。5G系統(tǒng)站址密度將進一步提升。站點規(guī)模增加意味著高額的建設投資、站址配套、站址租賃以及維護費用，同時也造成無線機房、無線設備、傳輸設備、后備電源、空調等設備重復投資和能源消耗問題。另外，新增資源投入無法給運營商帶來成比例回報，實際收入增長緩慢。而無線小區(qū)密度的增加、站間距逐漸減小以及多系統(tǒng)融合應用，將大大增加用戶的切換次數(shù)和切換失敗概率，降低用戶業(yè)務感知。

二是系統(tǒng)演進。5G接入網(wǎng)重構為CU+DU邏輯架構，現(xiàn)有4G系統(tǒng)架構不能滿足未來差異化業(yè)務承載需求，不利于未來CU/DU的分離部署。因此，5G新系統(tǒng)部署不僅需要考慮5G本身的部署需求，還需兼顧現(xiàn)有4G設備向5G演進需求，兼顧4G/5G融合組網(wǎng)、協(xié)同部署需求，為充分發(fā)揮多頻段、多制式資源互補及網(wǎng)絡演進奠定基礎。

三是業(yè)務部署。無線應用市場進一步拓展，諸多垂直行業(yè)客戶對有效、安全和低時延的無線接入網(wǎng)絡有強烈需求，面向垂直行業(yè)（如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)等）提供無線網(wǎng)絡接入服務，甚至提供特色應用服務是5G需要重點考慮的問題。

MEC（Multiaccess Edge Computing，多接入邊緣計算）實現(xiàn)了無線網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)兩大技術有效融合，可為垂直客戶創(chuàng)造出一個具備高性能、低延遲與高帶寬的電信級服務環(huán)境，加速網(wǎng)絡中各項內(nèi)容、服務及應用的快速下載，讓消費者享有不間斷的高質量網(wǎng)絡體驗。兼顧業(yè)務時延和計算能力需求、構建MEC核心能力、分場景靈活部署MEC正是拓展新業(yè)務模式、提升產(chǎn)業(yè)價值的重要的解決方案。因此，5G無線網(wǎng)部署需有利于實現(xiàn)MEC下沉部署需求，也有利于推動各類新興業(yè)務快速拓展。

5G C-RAN架構部署的考慮維度

為解決成本、性能、演進、新業(yè)務部署中將面臨的問題，在面向RAN2020的演進過程中，接入網(wǎng)側新引入C-RAN新組網(wǎng)架構，從而構建實時功能與非實時資源的靈活部署、功能模塊化、協(xié)同彈性化、RAN切片化的能力。

考慮到C-RAN具有降低成本、改善性能、面向演進、滿足新業(yè)務部署的優(yōu)勢，為滿足多樣化場景的極端差異化業(yè)務性能需求，未來5G接入網(wǎng)將以C-RAN架構為主進行部署。采用C-RAN進行組網(wǎng)時，需從BBU集中度（C-RAN區(qū)大?。BU/DU池化集中點（接入機房）、前傳接入方式幾個維度進行規(guī)劃。

單C-RAN覆蓋范圍

C-RAN覆蓋區(qū)范圍大小需進行合理規(guī)劃，單C-RAN區(qū)覆蓋范圍大小與網(wǎng)絡安全性、投資成本效益、網(wǎng)絡性能、演進能力等密切相關。從投資成本效益角度分析看，以5年為一個時間段評估發(fā)現(xiàn)，利舊現(xiàn)有機房C-RAN成本均比D-RAN低；而當單個C-RAN區(qū)域內(nèi)超過8個物理點后，通過租用匯聚機房建設C-RAN成本會比D-RAN低；當單個C-RAN區(qū)域內(nèi)超過14個物理點后，新建機房建C-RAN投資成本低于D-RAN。從不同區(qū)域大小對設備能力配置的需求看，結合現(xiàn)有無線廠家主設備能力及規(guī)格參數(shù)，按標準2m機架通?？梢圆挤?~10個BBU左右分析，建議單個C-RAN區(qū)池化BBU不超過30個，C-RAN區(qū)覆蓋面積合理區(qū)間為0.5~1.5km2。

綜合考慮建設部署成本、小區(qū)邊緣協(xié)同性能提升指標、5G超密集組網(wǎng)后RRU掛接需求、傳輸一張光纜網(wǎng)發(fā)展等多個維度需求，建議單個C-RAN區(qū)覆蓋8~10個宏站物理站址為宜，按照站間距300～500m計算，單個BBU池的覆蓋能力在0.5～5km2左右，可以依據(jù)實際站點部署情況做適當調整。

BBU/DU池機房

C-RAN機房建議選在傳輸管道資源豐富的區(qū)域（如綜合業(yè)務區(qū)一級光交環(huán)路的光交箱附近）、具備后續(xù)進出維護方便的優(yōu)勢、避免短期內(nèi)被拆遷風險等。同時，需考慮GPS室外安裝條件是否滿足?，F(xiàn)有傳輸匯聚機房、空間足夠的基站機房均可作為BBU/DU池機房，不具備利舊條件的情況下，建議開展新接入機房選址規(guī)劃。新增BBU/DU池化匯聚機房需兼顧傳輸接入層機房雙重屬性，不僅需滿足區(qū)域內(nèi)4G/5G所有BBU匯聚，同時需考慮未來CU/MEC部署及全業(yè)務OLT下沉需求。以自建磚混機房配置傳統(tǒng)鉛酸電池為例，機房空間需配置25m2以上。

前傳組網(wǎng)方案

5G高密集組網(wǎng)、高速率傳輸以及高頻通信技術的應用，使得前傳網(wǎng)絡的流量壓力急劇增加，同時對時延要求提高。因此采用的前傳網(wǎng)絡技術需同時具備滿足低時延、節(jié)省光纖資源等能力。典型前傳技術主要是白光直驅、CWDM彩光、OTN/WDM技術。

白光直驅方案的優(yōu)點是可滿足C-RAN傳輸?shù)念l率抖動和帶寬要求等各項技術指標要求，點對點的組網(wǎng)結構簡單，光模塊成熟且成本低；缺點在于占用光纖資源較多。故白光直驅方案的適用場景為光纖資源豐富的短距離C-RAN傳輸。

CWDM彩光利用波分復用技術將多個射頻信號以不同波長承載復用到一對光纖傳輸，占用光纖資源較少，可滿足短距離C-RAN傳輸?shù)念l率抖動和帶寬要求等各項技術指標要求，但成本相對較高，當彩光直驅涉及波長數(shù)較多時，建設和維護難度較大。

OTN/WDM方案優(yōu)點是OTN傳輸設備產(chǎn)業(yè)鏈比較成熟，可同時承載C-RAN和其它類型業(yè)務，不僅占用光纖資源少，同時有利于擴容演進，基本滿足保護倒換時延要求。缺點是需增加有源設備，在成本及配套方面要求更高。

面向遠期5G演進的C-RAN中，具備條件的情況下建議采用OTN前傳技術，近期亦可以采用更低成本的彩光方案。

可實現(xiàn)5G快速規(guī)模部署

現(xiàn)有4G網(wǎng)絡提前開展C-RAN架構預埋有利于實現(xiàn)5G快速規(guī)模部署，包括以下方面。

一是以一張光纜網(wǎng)為目標導向，將遠端RRU前傳接入作為傳輸業(yè)務接入需求開展傳輸規(guī)劃，同時以綜合業(yè)務區(qū)為范圍開展C-RAN區(qū)域細分規(guī)劃，根據(jù)綜合業(yè)務區(qū)大小，建議單個綜合業(yè)務區(qū)細分為3~5個C-RAN。

二是提前開展面向C-RAN架構演進需求的接入機房規(guī)劃，機房位置建議選在一級分纖點周邊，有利于向上雙掛2個匯聚機房成環(huán)。對于條件良好的現(xiàn)有機房，優(yōu)先作為BBU/CU池機房，無機房區(qū)域提前啟動規(guī)劃，建議新機房面積設置在25m2以上。

三是提前開展面向C-RAN演進的傳輸資源規(guī)劃，提前做好現(xiàn)有傳輸管道資源、光纜纖芯資源、光交接入點信息梳理，對資源不足區(qū)域提前新增規(guī)劃。