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5G網絡基站傳輸承載接入光纜網的建設探討

時間:2019-08-01 13:02:11

 摘要:結合5G的業務需求和三大應用場景,以未來5G網絡架構為目標,提出了實現5G網絡基站傳輸承載接入網的總體建設策略。從5G網絡基站傳輸承載接入網的建設思路、建設模式及建設方案等方面進行了詳細描述和總結性探討。

關鍵詞:5G網絡;傳輸承載網;接入光纜

 

引言

5G將是引領科技創新、實現產業升級及發展新經濟的基礎性平臺。5G的業務需求和愿景是應對將來數據流量的爆炸性增長、設備的海量連接以及不斷出現的各種新業務和應用場景,從而真正實現“萬物互聯”,構建社會經濟數字化大平臺。5G定義的三大應用場景的特點分別是eMBB(增強移動寬帶)、mMTC(海量大連接)及URLLC(低時延高可靠)。由于不同行業在關鍵指標上存在差異化要求,因此5G網絡系統在時延、吞吐量、可靠性、安全性及可用性等方面提出了更高要求。

 

一、5G網絡傳輸承載網的建設策略

5G技術和產業鏈的發展成熟需要一個長期過程。分析移動通信技術發展規律趨勢可知,預計4G網絡與5G網絡將會在一定時期內并存且有效協同。5G網絡的發展要做好現有網絡資源的利舊和挖潛,構造固移充分融合的網絡架構,統籌規劃和部署。5G網絡傳輸承載網的建設策略將綜合考慮業務需求、技術方案的成熟性、終端產業鏈支持及建設成本等,具體建設策略如下。

(1)多網統籌協同。實現5G、4G及WLAN室內外網絡協同,多網協同滿足多場景的業務需求,實現現有業務的平滑升級,保證網絡的平穩運營[1]。

(2)目標網和技術經濟性相結合。為構建和實現目標網絡,需做好技術經濟方面的分析和比較,充分發揮差異化競爭優勢,做好關鍵技術和方案的選擇。

(3)5G傳輸承載網需統籌考慮光纜網的網絡現狀資源和綜合業務接入局站的選址等情況,充分實現資源共享。充分利用現有具備能力的寬帶接入局所,集中部署OLT、4GBBU及5GDU/CU等接入層設備,構建全業務接入局所。基于光寬接入和5GRAN的光纜建設需求,充分利用現有接入光纜網資源,進行統籌規劃使用,進一步降低5G部署的難度,實現低成本快速部署。

 

二、5G傳輸承載網的建設思路和方案

5G對承載網的需求主要體現在高速率、超低時延、高可用性、高精度同步、靈活組網、支持網絡切片及智能管控與協同[2]。5G網絡傳輸承載網主要由前傳、中傳及回傳三部分組成。5G網絡建設初期采用CU/DU合設部署方式,傳輸承載網重點考慮前傳和回傳兩部分需求及組網方案。前傳部分為傳遞無線側網元設備AAU和DU間的數據,主要通過光纖直連的方式實現,采用單纖雙向技術;回傳部分主要傳遞無線側網元設備CU和核心網網元間的數據,初期可采用IPRAN網絡進行承載,后期可依據業務發展情況采用OTN建設方案。OTN建設方案主要用于業務量大且集中的區域,PON技術可在部分場景作為一種技術補充。

光纜網根據用戶密度和業務需求統籌規劃和建設,應成為固網業務和移動網業務的統一物理承載網絡。接入網光纜在FTTx網絡建設后以環(接入主干)+樹形(配纖+引入)拓撲結構為主,并充分利用現有光纜資源和光纜路由,服務于5G前傳/回傳網絡,實現固移融合[3]。

 

結合本地網的現網基站部署和接入光纜網資源,5GRAN組網場景模式可分三種。第一,C-RAN大集中的建設模式。在一般機樓和綜合業務局站集中部署CU/DU,綜合業務局站的A設備通過中繼光纜與B設備組環,可接入10~60個基站。第二,C-RAN小集中的建設模式。在綜合業務局站和接入點機房部署CU/DU,通過主干光纜環與B設備組環,可接入5~10個基站。第三,D-RAN的建設模式。在宏站機房分布部署CU/DU,可接入1~3個基站。

實際5G基站網絡部署時,要統籌考慮機房空間、電源空調、管道資源及光纖資源等因素,因地制宜的選擇部署模式。分析研究建設的經濟性和運維的便利性,提高跨基站協同效率,以達到工程造價性價比最優。

C-RAN場景下,可進一步推動設備廠商開發大容量機架式DU設備,以節省對機房資源(如機架空間、電源及GPS天面資源等)的占用;減少互聯光纖和光接口,便于實現跨基站協同;同時需保證設備的可靠性、網絡的可維護性及升級不中斷網絡等。

IPRAN方案沿用現有4G回傳網絡架構,支持完善的二、三層靈活組網功能,產業鏈成熟,具備跨廠家設備組網能力,可支持4G/5G業務統一承載,在長距離傳輸場景下,可采用WDM/OTN網絡為IPRAN設備提供波長級連接。

OTN方案支持破環成樹的組網方式,可根據業務需求配置波長或ODUk直達通道,從而保證5G業務的高速率和低時延。

PON方案主要適用于CU/DU同站址部署在基站機房,或滿足CU/DU/AAU一體化小站部署時的回傳需求,可支持10Gb/s及以上速率,可利用FTTH網絡的ODN設備和OLT設備,實現低成本快速部署。

 

三、5G基站傳輸承載接入網的建設思路

接入層應統籌考慮4G/5G基站的綜合接入,重視基站的安全性,5G重點基站A設備必須成環。5G承載網接入層原則上采用新型A設備組建接入環,在新型A設備具備入網條件后,原則上停止采購老版A設備及板卡。

接入光纜網應滿足全業務的光纖接入需求,以綜合業務局站為核心,組成多個相對獨立的接入光纜網絡。接入光纜網在網絡結構上,既能適應部分政企客戶和無線業務路由保護的需求,也能保證家庭客戶FTTH星樹形組網的低成本組網要求。接入光纜網在纖芯配置和節點設置上,既可滿足業務需求的多樣性和不確定性,又能夠保持網絡結構的長期穩定性[4]。

 

接入光纜網可分為主干層、配線層及引入層的三層架構或者主干層和配線層的兩層架構。主干光纜以環形結構為主,配線和引入光纜以鏈型和樹型結構為主。5G基站引入光纜應盡量利用現有4G基站光纜的纖芯資源。當現有4G基站引入光纜纖芯資源不足時,可按需擴建基站引入光纜,并就近接入光交,與有線業務和政企業務共用主干接入光纜網。

5G基站應通過基站引入光纜就近接入配線光交,與政企專線和FTTH光網共用配線光纜資源和主干光纜資源,實現光纜資源的共享和協同;AB類重要基站可直接接入主干光交。現有4G基站同址升級5G時,應充分利用現有4G基站的引入光纜資源。由于C-RAN模式的基站引入光纜的纖芯需求為3芯(單纖雙向光模塊),D-RAN模式的基站引入光纜的纖芯需求為4芯,因此可按照每基站需求4芯光纖再預留2芯維護纖合計6芯光纖考慮。現有引入光纜空閑6芯以上的4G基站,原則上不應為升級5G新建光纜;當現有引入光纜空閑纖芯不足6芯時,可擴容一條12~24芯引入光纜。

 

對于現有4G基站與B設備通過專用光纜單獨組環的,若5G仍采用D-RAN模式組網,則應利用現有光纜進行傳輸承載;若5G采用C-RAN模式組網,可從5G基站新建一條12~24芯引入光纜到附近的光交接箱,再通過接入光纜網連接至CU/DU集中點。5G采用C-RAN模式組網時,拉遠基站宜占用主干光交的獨占纖芯至綜合業務局站的CU/DU設備,多個相鄰拉遠站接入同一主干光節點時,相鄰基站應選擇不同方向的纖芯。5G采用D-RAN模式組網時,基站宜占用主干光纜的公共纖芯,與其他基站共享主干纖芯組環。

 

四、結論

5G網絡基站傳輸承載接入光纜網的建設需要理論指導和工程實施相結合。需充分結合現網的網絡資源情況、基站分布情況及光纜纖芯資源情況等制定精細化的建設方案。本文詳細探討了5G網絡基站傳輸承載接入光纜網的工程建設部署,以期為相關人員提供參考。

 

 

參考文獻:

[1]楊峰義.5G網絡架構[M].北京:電子工業出版社,2017.

[2]王映民.5G傳輸關鍵技術[M].北京:電子工業出版社,2017.

[3]王 慶.光纖接入網規劃設計手冊[M].北京:人民郵電出版社,2009.

[4]萬 芬.5G時代的承載網[M].北京:人民郵電出版社,2019.




    蔡勇,湖北郵電規劃設計有限公司
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