面向5G的综合业务接入区演进方案

面向5G 的综合业务接入区演进方案

甘康宁1，林银2，安春波2

（1 中国移动通信集团广西有限公司，南宁 530028；2 华信咨询设计研究院有限公司， 杭州 310014）

摘　要　C-RAN架构由于其诸多优越性，是5G网络的理想建网方式，本文分别从机房和网络拓扑、光缆和光交箱资

源两个方面，通过理论分析与实际案例测算，探讨了针对5G的C-RAN组网需求下，综合业务接入区的演进方案。

关键词　5G前传；C-RAN；光纤直驱

中图分类号 TN913.2 文献标识码 A 文章编号 1008-5599（2019）04-0088-05

收稿日期：2018-07-20

5G 时代即将来临，由于5G 的频谱特性，其基站建设规模将远超当前4G 基站数。C-RAN 通过集中并池化部署BBU 和拉远建设RRU，可有效减少机房数量，提高建站速度，降低建设成本，且能提升站点协作能力，提高频谱使用效率，是5G 无线接入网的理想建网模式。

综合业务接入区是以行政区和客户分布为依据划分的满足域内基站、WLAN、专线以及家庭宽带等各类业务接入，并进行收敛汇聚的传输基础资源区块。前期的综合业务接入区规划与建设中未涉及5G 需求，因此针对当前5G C-RAN 建网需求，综合业务接入区需提前进行优化和规划。

1 C-RAN 架构下的5G 前传网络

5G 系统将4G 系统的BBU 和RRU 拆分成CU （集

中单元）、DU（分布单元）和AAU（有源天线处理单元），其中AAU 至DU 之间的传输网络为前传。前传解决方案可采用多种方式，包括光纤直驱、有源和无源WDM、WDM PON 系统、微波方式等。

光纤直驱是最简单的前传方案，AAU 至DU 之间通过光纤直连。此方案无需额外新增传输设备，避免新增设备时延，具有低成本、低时延的优势，但光纤消耗量大、无保护手段。

采用无源WDM 系统，是将AAU 至DU 的链路承载在无源WDM 系统上。该方式最大优点为节省光纤资源，缺点是无保护手段、无网管监控、维护界面不清晰、故障点增加。

有源WDM 的设备本身成本和配套要求高，WDM

PON 系统目前处在规范中，微波系统在前传速率满足上待进一步开发。因此本文的前传解决方案以光纤直驱为主。

采用C-RAN 部署无线网络后，根据DU 所带AAU 基站数（集中度）不同，可分大集中、中集中和小集中3类。无论采取何种集中方案，综合业务接入区面临两大挑战：一是如何调整当前综合业务接入区架构以满足C-RAN 嵌入；二是现网光交箱和光缆资源能否满足C-RAN 架构下的前传需求。

2 综合业务接入区演进方案

2.1 综合业务接入区中C-RAN 架构的嵌入

面向5G 的综合业务接入区C-RAN 架构嵌入需从两方面分析。首先，在当前综合业务接入区中如何嵌入C-RAN 机房；其次，综合业务接入区的网络拓扑如何演进。

某移动市区平均每个综合业务接入区的主干光交数为7.4个，4G 基站（宏站与微站，室分站因天然具备集中条件不纳入）为40个，5G 宏站加密比例（相比4G 宏站数量增加比例）为25%、 5G 微站加密比例（相比4G 微站数量增加比例）为200%，接入区5G 基站平均为68个。当C-RAN 集中度（单个C-RAN 机房收敛的5G 拉远站数量）为20时，平均每个接入区需要C-RAN 机房3.4个，取C-RAN 基站占比80%，则C-RAN 机房个数为2.7个。

根据上述分析，C-RAN 机房应嵌入至原综合业务接入区汇聚机房之下、主干光交之上的层级，如图1所示。将C-RAN 机房通过次级主干光缆与原有主干光交相连，从而嵌入综合业务接入区网络中。

另外，随着全业务的迅猛发展，家庭宽带、中小政企客户接

入数量急剧增加，家庭宽带业务的OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）设备正在从汇聚机房逐步下沉，可与C-RAN 机房合设进行规划和建设。2.2 综合业务接入区网络拓扑结构演进

根据综合业务接入区中嵌入C-RAN 机房的分析，演进后综合业务接入区包含了汇聚机房、汇聚层光缆、C-RAN 机房、次级汇聚层光缆、主干光交、主干光缆、

次级主干光缆、辅配光交、辅配光缆和接入光缆等元素，该结构在原有接入区模型上增加了C-RAN 机房、次级汇聚层光缆（C-RAN 机房之间组网）和次级主干光缆（AAU 上行汇聚）3个元素。

综合业务区架构由原3层演进为4层，即汇聚层、次级汇聚层、主干配线层、辅配线层。接入区平面网络由原3层演进为4

层，即微网格、主干网格、C-RAN 网格和接入区网格。其中C-RAN 网格为新增网格，可通过合并若干主干网格得到。

演进后的综合业务接入区包含3个特征：适应5G C-RAN 架构；兼顾OLT 下沉需求，提高业务接入能力；

图1 演进后的综合业务接入区网络拓扑模型

有线接入网和无线接入网为一张光缆网结构，形成分区明确，接入有序，管理清晰的光缆接入网络。

2.3 C-RAN网格规划和纤芯测算

2.3.1 规划思路

演进后的综合业务接入区的C-RAN网格规划思路与综合业务接入区规划思路一致，“自下而上，先点后线”。

第1步：测算5G基站建设规模。在4G规模基础上按不同站型取相应的加密系数进行计算。建议对密集城区、一般城区和县城、发达乡镇和农村分场景进行5G建设规模的测算。

第2步：确定采用C-RAN模式建设的基站规模

（N

C ）。由无线专业确定C-RAN基站占比，N

C

=5G基

站规模×C-RAN基站占比。

第3步：测算C-RAN网格数（即C-RAN机房

数N

C-RAN ）。针对单个综合业务接入区，N

C-RAN

=Ns

C

/

C-RAN集中度（N

SC

为单个接入区的C-RAN站点数）。

第4步：划分C-RAN网格。将一个或多个主干网格归属为一个C-RAN网格，最终明确C-RAN覆盖的区域。

第5步：在C-RAN网格内，选择合适位置规划C-RAN机房。

第6步：以C-RAN网格为单位，结合5G业务需求和有线业务需求，测算辅配光缆扩容需求、辅配光交扩容需求、次级主干光缆纤芯需求、主干光交扩容需求，推出当前综合业务接入区改造方案。

2.3.2 5G光纤直驱方式前传纤芯需求测算方法

2.3.2.1 辅配线光缆层平均纤芯测算

设单个综合业务接入区辅配光交数为N

G2

，需新增

数为N

X2，则辅配光交总数为N

SG2

=N

G2

+N

X2

。直接接入

主干光交的基站数为N

G1,C

，直接接入C-RAN机房的

基站数为N

C,C

，则一个辅配光交需上联C-RAN基站数为：

每个AAU站点至辅配光交需6芯（1个AAU站按平均3个AAU计），同时预留后期站点扩容量20%，则AAU站点接入辅配光交的纤芯需求为：

N AAU→G2=N

G2,C

×(1+20%)×6

辅配光交至主干光交纤芯考虑为每个AAU站点预留1芯，则纤芯需求为 ：

N G2→G1=N

G2,C

×(1+20%)×(6+1)

AAU站点至辅配光交成端需求放大20%，则辅配光交总成端需求为：

F G2=N AAU→G2×(1+20%)+N G2→G1

2.3.2.2 主干光缆层独享方式纤芯需求测算

次级主干光缆采用独享方式配纤方案如图1左侧主干配纤层所示，即每个主干光交建设直达光缆至C-RAN机房。

设综合业务接入区内主干光交N

G1

，主干光交至C-RAN机房的纤芯需求为（主干光交上行纤芯不再考

虑预留）：

每个主干光交需成端上行和下行两个方向的纤芯，且使用的光缆芯数（此处所用光缆芯数规格一般为12

的偶数倍）不低于实际纤芯需求数，因此每个主干光交

的成端需求：

F G1=2×N G1→C

2.3.2.3 主干光缆层共享方式纤芯需求测算

次级主干光缆采用共享方式配纤方案如图1右侧主干配纤层所示，即主干光交通过相邻光交逐段跳纤，直

至将业务传送到C-RAN机房。主干光交逐级上行至某

一级主干光交或C-RAN机房的纤芯需求为：

成端需求测算规则与独享方式相同，需考虑上、下行两个方向和光缆芯数规格，则逐个主干光交成端需求：F

n

G1=2×F

n

G1→l/n

上述公式旨在为演进后综合业务接入区的纤芯和光（1）

（2）

（3）

（4）

（6）

（5）