C—RAN無(wú)線投資建設(shè)成本差異分析

段小玲++黃艷

【摘 要】面對(duì)日益增長(zhǎng)的運(yùn)營(yíng)成本和未來(lái)5G超密集組網(wǎng)的需求，為了保持盈利長(zhǎng)期穩(wěn)定的增長(zhǎng)，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商必須尋找可以低成本地為用戶提供無(wú)線業(yè)務(wù)的方法，C-RAN的組網(wǎng)方式在降低成本方面有一定優(yōu)勢(shì)。通過(guò)具體實(shí)例對(duì)采用C-RAN與傳統(tǒng)組網(wǎng)方式兩種模式的各類無(wú)線投資建設(shè)成本進(jìn)行對(duì)比分析，從對(duì)比結(jié)果可以看出，通過(guò)采用C-RAN能較顯著地降低無(wú)線投資建設(shè)成本及平均能耗。

【關(guān)鍵詞】C-RAN 5G 建設(shè)成本 遠(yuǎn)端機(jī)房

1 引言

如今，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商正處于激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，用于建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、升級(jí)無(wú)線接入網(wǎng)的支出不斷增加，但收入?yún)s并沒(méi)有得到相應(yīng)提升，相反在部分業(yè)務(wù)上收入呈緩落趨勢(shì)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)流量迅速攀升，單用戶的ARPU（Average Revenue Per User，每用戶平均收入）值卻增長(zhǎng)緩慢，甚至在慢慢減少，嚴(yán)重削弱了運(yùn)營(yíng)商的盈利能力。為了保持盈利持續(xù)穩(wěn)定地增長(zhǎng)，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商必須尋找能低成本為用戶提供無(wú)線業(yè)務(wù)的方法。

無(wú)線接入網(wǎng)是移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商賴以生存的重要資產(chǎn)，通過(guò)無(wú)線接入網(wǎng)可以向用戶提供7×24小時(shí)不間斷、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)服務(wù)。傳統(tǒng)的無(wú)線接入網(wǎng)在運(yùn)營(yíng)成本上的壓力巨大：數(shù)量龐大的基站意味著高額的建設(shè)投資，以及相應(yīng)的站址配套、站址租賃和維護(hù)費(fèi)用，建設(shè)更多的基站意味著更多的資本開支和運(yùn)營(yíng)開支。在高額的成本壓力下，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商迫切需要優(yōu)化無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，C-RAN應(yīng)運(yùn)而生。本文將對(duì)C-RAN架構(gòu)與傳統(tǒng)組網(wǎng)模式在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資的各環(huán)節(jié)進(jìn)行對(duì)比，以分析兩種組網(wǎng)模式在建網(wǎng)成本上的優(yōu)劣。

2 C-RAN概述

傳統(tǒng)的無(wú)線接入網(wǎng)高額的資本支出與運(yùn)維開支使得移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上逐漸失去了競(jìng)爭(zhēng)力。因此，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商必須找到一種新的符合目前形勢(shì)的綠色無(wú)線接入方式。

C-RAN是中國(guó)移動(dòng)2009年提出的新概念，是具有集中化（Centralized）、協(xié)作化（Collaborative）、云計(jì)算化（Cloud）、綠色節(jié)能（Clean）“4C”特點(diǎn)的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。C-RAN架構(gòu)將BBU集中堆疊放置、RRU裸纖拉遠(yuǎn)接入基站，該方式在降低無(wú)線基站建設(shè)難度、提升無(wú)線載波利用率以及抗干擾能力的同時(shí)，也帶來(lái)了機(jī)房和光纜基礎(chǔ)資源迅速耗費(fèi)、基站運(yùn)行安全度和穩(wěn)定度大幅降低等問(wèn)題。C-RAN架構(gòu)是我國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商在無(wú)線接入網(wǎng)領(lǐng)域提出的首個(gè)創(chuàng)新演進(jìn)架構(gòu)，具有重大意義。C-RAN架構(gòu)如圖1所示。

中國(guó)移動(dòng)始終堅(jiān)定不移地推動(dòng)C-RAN集中化部署和協(xié)作化技術(shù)在現(xiàn)網(wǎng)中的應(yīng)用?，F(xiàn)網(wǎng)已有部分基站自發(fā)形成C-RAN集中化部署，基帶集中化布放成為新常態(tài)。在2015年至2016年年中，中國(guó)移動(dòng)在多省開啟了C-RAN規(guī)模部署的驗(yàn)證工作。

目前來(lái)看，未來(lái)5G極大可能采用C-RAN接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)，C-RAN是對(duì)傳統(tǒng)無(wú)線接入網(wǎng)的一次革命。C-RAN的目標(biāo)是從長(zhǎng)期角度出發(fā)，為運(yùn)營(yíng)商提供一個(gè)低成本、高性能的綠色網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，讓用戶享受到高服務(wù)質(zhì)量的終端業(yè)務(wù)。而面向5G，基于集中/分布單元CU/DU的兩極架構(gòu)已被業(yè)內(nèi)認(rèn)可，該概念與無(wú)線云化的結(jié)合，構(gòu)成了5G C-RAN的兩個(gè)基本要素。超密集組網(wǎng)是滿足未來(lái)移動(dòng)數(shù)據(jù)流量需求的主要技術(shù)手段，是5G的關(guān)鍵技術(shù)之一。C-RAN是組網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢(shì)之一，在面向5G集中演進(jìn)的過(guò)程中，可以提前布局，科學(xué)合理地規(guī)劃C-RAN集中化信息基礎(chǔ)設(shè)施。

3 C-RAN與傳統(tǒng)組網(wǎng)模式對(duì)比

3.1 優(yōu)點(diǎn)

C-RAN與傳統(tǒng)組網(wǎng)模式對(duì)比，有如下優(yōu)勢(shì)：

（1）降低建設(shè)成本

C-RAN組網(wǎng)模式可以減少機(jī)房數(shù)量，從而降低建設(shè)成本；可實(shí)現(xiàn)配套資源共享（GPS、電源、蓄電池、傳輸?shù)龋?/p>

（2）降低運(yùn)營(yíng)成本

C-RAN模式下，機(jī)房、空調(diào)等設(shè)施數(shù)量減少，通過(guò)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)量有效均衡，從而使運(yùn)營(yíng)成本得到降低。

（3）提高容量

C-RAN組網(wǎng)模式更適合實(shí)現(xiàn)站間協(xié)作化無(wú)線收發(fā)技術(shù)，對(duì)抗干擾，提高頻譜效率。

（4）節(jié)能減排

基站空調(diào)數(shù)量減少，能耗和排放量降低。

（5）彈性容量

采用BBU集中化部署，一個(gè)集中式基帶池可以靈活擴(kuò)展支持10載波、100載波乃至1000載波，有助于實(shí)現(xiàn)更大帶寬和更靈活的運(yùn)營(yíng)模式。

3.2 變化點(diǎn)

（1）安全性有所變化

C-RAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由環(huán)形變?yōu)樾切?，遠(yuǎn)端RRU的安全保護(hù)力度相對(duì)下降，BBU集中點(diǎn)的安全性相對(duì)上升。

（2）C-RAN集中點(diǎn)的傳輸配置要求提高

BBU集中點(diǎn)上聯(lián)傳輸設(shè)備配置要求提高，傳輸安全性提高。

（3）C-RAN機(jī)房電源、備電配套設(shè)施要求提高

C-RAN機(jī)房BBU集中數(shù)量增加，對(duì)電源、備電配套設(shè)置的要求提高，從而安全性得到提升。

4 無(wú)線投資建設(shè)成本差異分析

傳統(tǒng)組網(wǎng)模式的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，新建基站數(shù)量不斷增加，而對(duì)于現(xiàn)有的鐵塔公司代建模式，機(jī)房獲取的成本和難度越來(lái)越大。同時(shí)，傳統(tǒng)的分散式基帶，設(shè)備能耗大、基帶資源利用率低、擴(kuò)容投入大、頻率資源無(wú)法協(xié)同。

而隨著C-RAN模式在整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的逐步應(yīng)用，諸如新建站點(diǎn)選址困難、傳輸資源遭遇瓶頸、建設(shè)成本逐年增加等問(wèn)題得到解決。根據(jù)中國(guó)移動(dòng)在某典型城市的部署情況預(yù)估：與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置相比，C-RAN可節(jié)省中國(guó)移動(dòng)50%的運(yùn)維支出（OPEX（Operating Expense，運(yùn)營(yíng)成本），包括電力、人工維護(hù)、站點(diǎn)租金、傳輸費(fèi)用）和15%的投資支出（CAPEX（Capital Expenditure，資本性支出），包括勘站及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、配套設(shè)備、基站設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用等）。

下文主要對(duì)C-RAN與傳統(tǒng)組網(wǎng)模式在無(wú)線投資建設(shè)成本上的差異進(jìn)行分析。endprint

4.1 區(qū)域概況

以某地中國(guó)移動(dòng)C-RAN建網(wǎng)區(qū)域?yàn)槔M(jìn)行無(wú)線投資建設(shè)成本差異分析。該區(qū)域北側(cè)是高速公路，東側(cè)是普通鐵路，南側(cè)是高速鐵路，西側(cè)是其他園區(qū)。地勢(shì)平坦，主要地物特征為工業(yè)園區(qū)廠房和配套住宅區(qū)，覆蓋面積約為4.3 km2。在覆蓋區(qū)域內(nèi)共計(jì)有19個(gè)站點(diǎn)，其中17個(gè)宏站，2個(gè)室分站點(diǎn)。建網(wǎng)區(qū)域地理位置圖如圖2所示。

該建網(wǎng)區(qū)域相對(duì)較小，物理區(qū)域邊界較為清晰。此類場(chǎng)景具有業(yè)務(wù)聚合度高的特點(diǎn)，特別注意要集中使用基帶資源，通過(guò)多載頻配置、宏室結(jié)合、小區(qū)分裂來(lái)應(yīng)對(duì)高流量以及可能產(chǎn)生的潮汐效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)降本增效。

將流量互補(bǔ)性高的場(chǎng)景集中在相同的基帶板或者BBU放置，可以實(shí)現(xiàn)硬件資源的節(jié)省，未來(lái)軟件支持動(dòng)態(tài)調(diào)度后，還可以進(jìn)一步節(jié)省軟件資源。

4.2 投資差異

實(shí)例中C-RAN建網(wǎng)區(qū)域站點(diǎn)情況如表1所示。

（1）勘察設(shè)計(jì)費(fèi)、監(jiān)理費(fèi)

目前某地移動(dòng)勘察設(shè)計(jì)費(fèi)、監(jiān)理費(fèi)是按照單站建設(shè)類型（新建、擴(kuò)容等）實(shí)行打包價(jià)，采用C-RAN組網(wǎng)結(jié)構(gòu)也不改變建設(shè)類型，故C-RAN方案與傳統(tǒng)組網(wǎng)方案勘察設(shè)計(jì)費(fèi)、監(jiān)理費(fèi)一致。

（2）主設(shè)備硬件費(fèi)（含BBU、RRU、天線等）

C-RAN與傳統(tǒng)組網(wǎng)方式在主設(shè)備投資上的主要差異是采用C-RAN方式后，基本都要配置拉遠(yuǎn)光模塊（C-RAN采用集中放置信源的方式，導(dǎo)致大部分情況下不能使用普通光模塊）。若傳統(tǒng)組網(wǎng)方式使用的是普通光模塊，則C-RAN相比之下需要增加1 808元/站的成本；若傳統(tǒng)組網(wǎng)方式本來(lái)就使用的是拉遠(yuǎn)光模塊，則投資無(wú)變化。C-RAN與傳統(tǒng)組網(wǎng)方式在主設(shè)備硬件費(fèi)上的對(duì)比如表2所示。

（3）集中機(jī)房

本次區(qū)域集中機(jī)房是利舊原有傳輸匯聚點(diǎn)，由于集中機(jī)房是C-RAN方案與傳統(tǒng)組網(wǎng)方案的主要區(qū)別，僅C-RAN方案列計(jì)此費(fèi)用，如表3所示。

（4）遠(yuǎn)端機(jī)房

在遠(yuǎn)端方面，不同的組網(wǎng)方式主要區(qū)別于遠(yuǎn)端的機(jī)房類型。傳統(tǒng)組網(wǎng)方案主要有分布式機(jī)柜、MINI機(jī)房、自建普通機(jī)房、租用普通機(jī)房四種機(jī)房類型，而C-RAN方案就只有一種分布式機(jī)柜的機(jī)房類型。

該區(qū)域15個(gè)現(xiàn)網(wǎng)基站已經(jīng)有機(jī)房，且無(wú)需改造，剩余4個(gè)新建站都是MINI機(jī)房。但為了使投資對(duì)比更具代表性、廣泛性，以下暫時(shí)按19個(gè)站全部為新建進(jìn)行投資分析，如表4、表5所示。

結(jié)論：按照19個(gè)基站全部新建進(jìn)行投資對(duì)比，C-RAN方案比傳統(tǒng)組網(wǎng)方案在遠(yuǎn)端機(jī)房投資上要減少很多。

（5）天面

C-RAN和傳統(tǒng)組網(wǎng)方案在天面建設(shè)類型（新建、利舊、塔形）上沒(méi)有區(qū)別，兩者在天面上的投資金額相同。

（6）無(wú)線投資建設(shè)成本匯總

通過(guò)表6的對(duì)比分析可以看出，在此區(qū)域建設(shè)中，C-RAN方案在主設(shè)備硬件費(fèi)及集中機(jī)房方面比傳統(tǒng)組網(wǎng)方案投資略大，而在新建站點(diǎn)遠(yuǎn)端機(jī)房建設(shè)上投資節(jié)省顯著，此項(xiàng)可節(jié)省投資達(dá)到50%以上，總無(wú)線投資建設(shè)成本下降20%左右。針對(duì)大量需進(jìn)行選址的新建基站機(jī)房建設(shè)，采用C-RAN組網(wǎng)方式不僅可以大幅度降低建設(shè)成本，還極大地緩解了選址難的問(wèn)題。

綜合福建、江蘇、安徽三地的現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行情況來(lái)看，C-RAN模式的引入可節(jié)省建設(shè)投資、降低能耗。采用C-RAN模式組網(wǎng)，無(wú)線、傳輸配套單站投資造價(jià)較傳統(tǒng)方式降低約20%，平均綜合能耗降低60%。其中，運(yùn)維方面降低成本的主要因素是空調(diào)數(shù)量的減少；機(jī)房租金的節(jié)省并不顯著，因鐵塔公司收費(fèi)機(jī)房租金占比不大。

5 結(jié)束語(yǔ)

從中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行情況來(lái)看，采用C-RAN的組網(wǎng)模式不僅可以使建設(shè)投資大幅度下降，在一定程度上緩解運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)成本上的壓力，還帶來(lái)了無(wú)線性能的提升：相較于分布式部署方式，BBU集中式部署在小區(qū)協(xié)同處理功能應(yīng)用時(shí)，能夠帶來(lái)更大的性能提升。

但C-RAN組網(wǎng)模式仍然存在一些問(wèn)題，如BBU集中放置帶來(lái)機(jī)房的安全級(jí)別大幅度上升，需進(jìn)一步完善集中機(jī)房的建設(shè)規(guī)格。前期在與廠商的調(diào)研中已提出了一些解決方案，但仍需進(jìn)一步完善集中機(jī)房的建設(shè)規(guī)范要求。同時(shí)，需敦促?gòu)S商進(jìn)一步完善BBU成池后功能和拉遠(yuǎn)RRU的告警管理功能，目前已與各廠商進(jìn)行了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)溝通。要探索如何應(yīng)對(duì)潮汐效應(yīng)，推動(dòng)新型低功耗海量載波池設(shè)備開發(fā)等。隨著C-RAN架構(gòu)的提出，傳輸網(wǎng)面臨巨大的變革，傳輸網(wǎng)已不再處于基站配套的地位，應(yīng)全面考慮各項(xiàng)綜合業(yè)務(wù)，統(tǒng)籌規(guī)劃自成一體。

C-RAN的部署是技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，也是應(yīng)對(duì)5G通信建設(shè)的基礎(chǔ)，如何在現(xiàn)網(wǎng)中完善平穩(wěn)推動(dòng)現(xiàn)有組網(wǎng)模式向C-RAN的轉(zhuǎn)變將是移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商未來(lái)短期內(nèi)的工作重點(diǎn)。

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