5G建設(shè)中基站快速接入方案分析

中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司山西省分公司 馬劍苗

本文根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，從裸光纖直連方案、綜合區(qū)接入方案兩個(gè)方面入手，提出具有可行性的前傳快速接入方案，最后對(duì)前傳快速接入方案進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：前傳快速接入方案具有非常高的可靠性和可行性，不僅可以拉近配線(xiàn)光交距離，還能保證接入的高效性和針對(duì)性，為縮短5G建設(shè)周期，提高5G建設(shè)水平打下基礎(chǔ)。

通過(guò)加強(qiáng)對(duì)前傳快速接入方案的應(yīng)用和對(duì)比分析，不僅可以最大限度地提高5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)水平，滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)開(kāi)站的需求，還能保證傳輸基礎(chǔ)資源建設(shè)的高效性和針對(duì)性。但是，5G基站相對(duì)于4G基站具有覆蓋范圍小、站點(diǎn)密度大等特點(diǎn)，因此，在實(shí)際建設(shè)中需要占用更多光纖資源、基礎(chǔ)資源等，為了解決這一問(wèn)題，相關(guān)人員要從高效接入和節(jié)省投資兩個(gè)方面出發(fā)，加強(qiáng)對(duì)快速接入方案的優(yōu)化。

1 5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

5G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由核心網(wǎng)和接入網(wǎng)兩個(gè)部分組成。5G網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越趨于扁平化，根據(jù)不同業(yè)務(wù)的處理需求，采用集中部署的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)部分功能的下沉處理，以保證網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)的多樣性、靈活性。此外，5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要使用了兩種組網(wǎng)架構(gòu)，一種是C–RAN組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，另一種是D–RAN組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以將5G網(wǎng)絡(luò)劃分為有源天線(xiàn)處理單元（AAU）、集中單元（CU）和分布單元（DU）三種單元。

1.2 5G網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

核心網(wǎng)作為5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其所對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)具有一定的多樣性和多元性，可以將其劃分為以下幾種場(chǎng)景，分別是cMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶)、mMTC（海量機(jī)器類(lèi)通信）、uRLLC（高可靠低時(shí)延連接）。其中，cMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）可以有效地滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)對(duì)海量信息數(shù)據(jù)的查詢(xún)需求，該寬帶具有數(shù)據(jù)速率高、流量多、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，其峰值數(shù)據(jù)速率平均每秒可以達(dá)到20GB。mMTC（海量機(jī)器類(lèi)通信）主要用于對(duì)傳統(tǒng)移動(dòng)通信無(wú)法兼容物聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題，該通信所對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景具有低功耗、大連接等特征，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)信息數(shù)據(jù)的全面收集和整理，因此，可以將其應(yīng)用于智慧城市、智能農(nóng)業(yè)、森林火災(zāi)等應(yīng)用場(chǎng)景中。mMTC（海量機(jī)器類(lèi)通信）具有數(shù)據(jù)包小、連接量龐大、數(shù)據(jù)多樣等特點(diǎn)，通過(guò)利用mMTC（海量機(jī)器類(lèi)通信），可以最大限度地提高5G網(wǎng)絡(luò)連接能力，以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)連接密度相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)終端的低功耗性和低成本性。uRLLC（高可靠低時(shí)延連接）具有安全可靠、延遲時(shí)間短、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，它主要應(yīng)用于如交通安全運(yùn)輸、遠(yuǎn)程化智能制造、遠(yuǎn)程培訓(xùn)等應(yīng)用場(chǎng)景中，為實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車(chē)的無(wú)人駕駛發(fā)揮出重要作用。

2 前傳快速接入方案

現(xiàn)階段，前傳快速接入方案主要包含裸光纖直連方案、無(wú)源波分接入方案、綜合區(qū)接入方案等。為了選出最優(yōu)前傳快速接入方案，保證5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)效率和效果，相關(guān)人員要全面了解和把握以上三種方案的使用特點(diǎn)和應(yīng)用效果。

2.1 裸纖直連方案

裸光纖直連方案在具體的運(yùn)用中，采用點(diǎn)到點(diǎn)的方式，不需要借助任何設(shè)備將DU與AAU進(jìn)行有效連接，這種連接方式具有一定的直觀(guān)性、高效性和簡(jiǎn)潔性。例如：某運(yùn)營(yíng)商在建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)期間，將某一基站改造成三個(gè)不同的扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)均含有相應(yīng)的AAU，采用這種建設(shè)方式，需要將單個(gè)基站纖芯個(gè)數(shù)控制為6芯；同時(shí)，在建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，還要在綜合考慮3DMIMO開(kāi)通需求的基礎(chǔ)上，將單個(gè)基站纖芯個(gè)數(shù)控制為6芯。此外，為了預(yù)留更多的纖芯，在進(jìn)行單個(gè)基站建設(shè)期間，需要完成對(duì)24芯光線(xiàn)的敷設(shè)。

2.2 無(wú)源波分接入方案

無(wú)源波分接入方案在具體的運(yùn)用中主要使用了波分復(fù)用技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)AAU上行光模塊采用不同波長(zhǎng)的光信號(hào)進(jìn)行有效結(jié)合，使其合成一束信號(hào)，然后借助單根光纖進(jìn)行安全、可靠、高效地傳輸。波分設(shè)備主要由分波器、彩光光模塊和合波器組成，發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行集中化處理，使其能夠沿著同一根光纖進(jìn)行快速、高效地傳送。此時(shí)，接收端借助分波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波長(zhǎng)信號(hào)的快速、安全分離，在此基礎(chǔ)上借助光接收機(jī)對(duì)原有信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)處理?，F(xiàn)階段，無(wú)源波分主要包含以下類(lèi)型：六合一波分設(shè)備、十二合一波分設(shè)備、二十四合一波分設(shè)備。由于后兩種波分設(shè)備價(jià)格比較昂貴，因此在實(shí)際的工程建設(shè)中，主要以六合一波分設(shè)備使用為主。對(duì)于無(wú)源波分接入方案而言，其組網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要包含兩種類(lèi)型，一種是雙星型組網(wǎng)，另一種是總線(xiàn)型組網(wǎng)。其中，雙星型組網(wǎng)主要用于對(duì)無(wú)線(xiàn)前傳領(lǐng)域中，總線(xiàn)型組網(wǎng)主要用于高速公路、隧道等各種場(chǎng)景中。雙星型結(jié)構(gòu)前傳接入與無(wú)源被分光纖擴(kuò)展連接圖，分別如圖1、圖2所示。

圖1 雙星型結(jié)構(gòu)前傳接入

圖2 總線(xiàn)型結(jié)構(gòu)前傳接入

2.3 綜合區(qū)接入方案

對(duì)于綜合業(yè)務(wù)區(qū)而言，其建設(shè)工作屬于光纜網(wǎng)構(gòu)建的重要內(nèi)容，同時(shí)也是各大運(yùn)營(yíng)商重點(diǎn)發(fā)展和利用的戰(zhàn)略資源。綜合業(yè)務(wù)區(qū)建設(shè)與城鎮(zhèn)化建設(shè)之間存在密切的聯(lián)系，根據(jù)接入業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)模，在充分考慮周邊環(huán)境、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)等情況下，將城鎮(zhèn)化分為多個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域均具有較高的綜合接入性能。對(duì)于單個(gè)綜合業(yè)務(wù)區(qū)在實(shí)際的建設(shè)中，需要加強(qiáng)對(duì)匯聚機(jī)房、配線(xiàn)光交以及業(yè)務(wù)機(jī)房的部署，在此基礎(chǔ)上針對(duì)周?chē)鷺I(yè)務(wù)的發(fā)展情況，將不同的主干光纜布置于指定的綜合業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)，只有這樣才能形成結(jié)構(gòu)合理的光纜接入網(wǎng)絡(luò)，為從根本上解決業(yè)務(wù)末端接入失效問(wèn)題創(chuàng)造條件。5G網(wǎng)絡(luò)前傳在實(shí)際的建設(shè)中，要在充分利用綜合業(yè)務(wù)區(qū)資源的基礎(chǔ)上，采用就近接入的方式最大限度地提高基礎(chǔ)資源的利用率，然后根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的構(gòu)建需求，完成對(duì)如圖3所示的綜區(qū)接入方案的制定。從圖3中可以看出，綜區(qū)接入方案主要用到了綜合匯聚機(jī)房和全業(yè)務(wù)機(jī)房。所使用的主干光交達(dá)到了四個(gè)，所使用的光纜主要包含聯(lián)絡(luò)光纜、配線(xiàn)光纜和接入光纜?？傊?，綜合區(qū)接入方案具有一定的復(fù)雜性和多樣性，利用該方案可以解決5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中遇到的延遲低、安全性差等問(wèn)題。

圖3 綜合區(qū)接入方案

3 前傳接入方案對(duì)比分析

為了保證裸光纖直連操作的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，相關(guān)人員要根據(jù)光纜敷設(shè)需求構(gòu)建相應(yīng)的模型，并將平均1km的投資金額設(shè)置為1.3萬(wàn)元，此時(shí)一個(gè)完整的基站建設(shè)結(jié)束后，所需要的投資金額大約為x×1.3萬(wàn)元，裸光纖直連纖芯及投資需求如表1所示。

表1 裸纖直連纖芯及投資需求

根據(jù)廠(chǎng)家對(duì)無(wú)源波分器件的報(bào)價(jià)情況，發(fā)現(xiàn)無(wú)源波分器件的含稅價(jià)格達(dá)到了4500元/套，按照這種報(bào)價(jià)，在充分考慮5G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通需求的基礎(chǔ)上，將單個(gè)站點(diǎn)的投資金額設(shè)置為0.9萬(wàn)元。但是，由于無(wú)源波分設(shè)備是一種無(wú)源器件，在設(shè)備管理上存在先天不足，當(dāng)其建設(shè)工作結(jié)束后，難以開(kāi)展監(jiān)控工作，這增加了維護(hù)難度。在應(yīng)用前傳快速接入方案期間，當(dāng)站點(diǎn)位置符合綜區(qū)所設(shè)置的范圍且配線(xiàn)距離較短時(shí)，可以最大限度地提高接入效率和效果。通過(guò)對(duì)以上幾種接入方案的對(duì)比和分析可以發(fā)現(xiàn)，如果需要將接入距離控制在0.75km之內(nèi)，并根據(jù)裸光纖直連操作需求將綜區(qū)接入投資金額控制在0.9萬(wàn)元內(nèi)，可以?xún)?yōu)先考慮綜區(qū)接入方案；如果接入距離需要控制在0.75km以上，那么采用無(wú)源波分接入方案將會(huì)變得更加有效、合理。此外，如果采用綜區(qū)接入方案，可能會(huì)延長(zhǎng)建設(shè)周期。如果采用無(wú)源波分接入方案，可以降低對(duì)主干光纜資源的需求，縮短整體建設(shè)周期，從而真正地實(shí)現(xiàn)建站的及時(shí)性和高效性。

結(jié)束語(yǔ)：本文在詳細(xì)闡述三種前傳快速接入方案的基礎(chǔ)上，采用對(duì)比分析的方式，從高效接入和節(jié)省投資兩個(gè)角度出發(fā)，選出最佳前傳快速接入方案，建議將5G網(wǎng)絡(luò)接入距離設(shè)置為0.75km；然后，選用接入效率高、投資成本低的前傳快速接入方案，以便加快5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)程。