中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)新疆有限公司石河子市分公司網(wǎng)絡(luò)部|趙月

在實(shí)際部署中，可以考慮將IoT-sGW與當(dāng)前LTE sGW部署在同一機(jī)房，將IoT-MME與當(dāng)前LTE MME部署在同一機(jī)房，減少NB-IoT業(yè)務(wù)引入對(duì)承載網(wǎng)帶來(lái)的影響。

為匹配新業(yè)務(wù)類型的發(fā)展需求，移動(dòng)通信技術(shù)幾乎每十年就會(huì)更新一代。移動(dòng)數(shù)據(jù)流量和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率和網(wǎng)絡(luò)容量需要進(jìn)一步提升，當(dāng)前的LTE網(wǎng)絡(luò)將逐步向5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

4.5G和5G對(duì)傳輸網(wǎng)提出新需求

4.5G技術(shù)在當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入載波聚合、站間協(xié)同等技術(shù)，提升用戶峰值速率，推進(jìn)TDD/FDD融合組網(wǎng)，提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋及網(wǎng)絡(luò)承載能力，對(duì)傳輸網(wǎng)提出了多種需求。

而5G網(wǎng)絡(luò)主要特征可以用“標(biāo)志性能力指標(biāo)”和“一組關(guān)鍵技術(shù)”定義。其中，標(biāo)志性能力指標(biāo)為“Gbit/s用戶體驗(yàn)速率”，一組關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。5G相對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)有多種變化，對(duì)傳輸網(wǎng)也提出了多種需求。

總體來(lái)看，4.5G、5G技術(shù)的發(fā)展對(duì)傳送網(wǎng)的需求可以歸納為以下三大方面。

● 大帶寬：4.5G、5G技術(shù)都對(duì)帶寬提出了更高的要求，100G及超100G以太網(wǎng)技術(shù)將會(huì)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

● 低時(shí)延：為滿足端到端超低時(shí)延要求，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需扁平化，同時(shí)也需考慮從設(shè)備角度降低轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延。

● 控制平面：靈活連接是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的基本需求，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)需要引入SDN集中化控制器。4.5G、5G主要實(shí)現(xiàn)形式是小基站和NB-IoT，在具體實(shí)施過(guò)程中還需要借助BBU集中/C-RAN技術(shù)方案。

5G傳輸解決方案

針對(duì)小基站的傳輸解決方案

小基站是指單載波（20MHz帶寬）功率在500mW以下，集成了BBU、RRU、天線的一體化基站，即一體化的皮基站和飛基站兩類。小基站是一種低成本室內(nèi)覆蓋解決方案，可作為蜂窩網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋補(bǔ)充和容量擴(kuò)充手段，主要用于家庭、小型企業(yè)、營(yíng)業(yè)廳、超市等室內(nèi)補(bǔ)盲補(bǔ)熱場(chǎng)景。

小基站系統(tǒng)的主要網(wǎng)元有小基站、小基站網(wǎng)關(guān)（以下簡(jiǎn)稱網(wǎng)關(guān)）及網(wǎng)管系統(tǒng)，其中，網(wǎng)關(guān)的功能是保證小基站接入的安全和傳輸數(shù)據(jù)的安全，并對(duì)S1接口信令面進(jìn)行匯聚。小基站一般要求具有自啟動(dòng)功能，支持GPS同步、空口同步和地面?zhèn)鬏斖?種方式。

小基站組網(wǎng)架構(gòu)如圖所示。飛基站采用PON+CMNET方案連接至小基站網(wǎng)關(guān),無(wú)自有資源時(shí)可使用第三方資源實(shí)現(xiàn)回傳；皮基站采用PON/PTN+CMNET方案連接至網(wǎng)關(guān)，新建接入設(shè)備時(shí)優(yōu)先考慮PON設(shè)備，即選擇PON+CMNET,原則上不采用第三方資源回傳。

鑒于小基站尤其是飛基站，其數(shù)量較多、可規(guī)劃性較差，原則上不推薦采用端到端PTN方式承載，如有應(yīng)嚴(yán)格控制接入數(shù)量，并做好風(fēng)險(xiǎn)控制，避免PTN設(shè)備與CMNET網(wǎng)絡(luò)直接相連。

● PON+CMNET：對(duì)于部署在PON覆蓋區(qū)域的小基站，采用PON+CMNET回傳方案，即末端采用PON接入，通過(guò)OLT上聯(lián)至BRAS/SR，經(jīng)城域數(shù)據(jù)網(wǎng)、省干CMNET后連接至小基站網(wǎng)關(guān)。為了保證安全性，在CMNET與小基站網(wǎng)關(guān)間需經(jīng)過(guò)防火墻，以保證網(wǎng)絡(luò)的安全性。

● PTN+CMNET：對(duì)于小基站部署場(chǎng)景不具備PON網(wǎng)絡(luò)但有PTN資源時(shí)，采用L2 PTN接入，通過(guò)PTN連接至BRAS/SR，PTN和BRAS/SR間可通過(guò)LAG保護(hù)方式連接。

小基站IP地址由小基站網(wǎng)關(guān)對(duì)小基站的地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換及收斂，僅為小基站網(wǎng)關(guān)分配少量普通基站IP地址。小基站分配一個(gè)VLAN地址，由于PON網(wǎng)絡(luò)VLAN使用不統(tǒng)一，小基站VLAN分配需根據(jù)PON網(wǎng)絡(luò)使用情況確定。

針對(duì)NB-IoT的傳輸解決方案

移動(dòng)通信正從人與人的連接，向人與物以及物與物的連接邁進(jìn)，萬(wàn)物互聯(lián)是必然趨勢(shì)。相比藍(lán)牙、ZigBee等短距離通信技術(shù)，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具備廣覆蓋、可移動(dòng)以及大連接數(shù)等特性，能夠帶來(lái)更加豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，理應(yīng)成為物聯(lián)網(wǎng)的主要連接技術(shù)。作為L(zhǎng)TE的演進(jìn)型技術(shù)，4.5G除了具有高達(dá)1Gbit/s的峰值速率，還意味著基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的更多連接數(shù)，支持海量M2M連接以及更低時(shí)延，將助推高清視頻、VoLTE以及物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用快速普及。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)正在開(kāi)啟一個(gè)前所未有的廣闊市場(chǎng)。

基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)成為萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本，實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。NB-IoT具備四大特點(diǎn)：一是廣覆蓋，將提供改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，覆蓋面積擴(kuò)大100倍；二是具備支撐海量連接的能力，NB-IoT一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬(wàn)個(gè)連接，支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；三是更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10年；四是更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個(gè)接連模塊不超過(guò)5美元。

圖 小基站組網(wǎng)架構(gòu)

NB-IoT對(duì)承載的需求體現(xiàn)在帶寬、時(shí)延、Qos、網(wǎng)絡(luò)性能等方面。

● 帶寬需求：以典型S111站型為例，基站上行峰值約為624Kbit/s，下行峰值約為540Kbit/s。實(shí)際應(yīng)用中，下行流量遠(yuǎn)小于上行。

● 時(shí)延需求：NB-IoT S1接口的時(shí)延相對(duì)于LTE S1接口進(jìn)一步放寬，可以達(dá)到秒級(jí)。

● Qos需求：考慮到NB-IoT終端多為周期性上報(bào)，為保證數(shù)據(jù)可靠傳輸，可以在PTN上為之分配較高優(yōu)先級(jí)EF。

● 網(wǎng)絡(luò)性能需求：無(wú)論是升級(jí)現(xiàn)網(wǎng)GSM基站支持GN雙模，還是新建NB-IoT基站，都需要針對(duì)S1接口新增承載電路，涉及偽線、隧道、保護(hù)實(shí)例等業(yè)務(wù)配置。

NB-IoT對(duì)PTN網(wǎng)絡(luò)承載挑戰(zhàn)有限，不會(huì)對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)造成沖擊。在實(shí)際部署中，可以考慮將IoT-sGW與當(dāng)前LTE sGW部署在同一機(jī)房，將IoT-MME與當(dāng)前LTE MME部署在同一機(jī)房，減少NB-IoT業(yè)務(wù)引入對(duì)承載網(wǎng)帶來(lái)的影響。

BBU集中/C-RAN部署方案

（1）BBU集中/C-RAN技術(shù)方案分析

運(yùn)營(yíng)商面臨著無(wú)線接入網(wǎng)高昂的投資和運(yùn)維成本，快速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量和相對(duì)緩慢的APRU增長(zhǎng)等挑戰(zhàn)，為了滿足不斷增長(zhǎng)的無(wú)線寬帶業(yè)務(wù)需求，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商不斷增加空中接口帶寬和基站數(shù)量，無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的能源消耗問(wèn)題也變得日益嚴(yán)重，同時(shí)潮汐效應(yīng)導(dǎo)致基站較低的平均利用率?；谝陨锨疤?，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提出了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)綠色演進(jìn)的理念，通過(guò)引入全新的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架BBU集中部署以滿足低成本、高容量、低能耗、易運(yùn)營(yíng)的要求。

（2）BBU集中部署優(yōu)勢(shì)分析

BBU集中部署可有效降低對(duì)機(jī)房及配套資源的依賴，便于集中維護(hù)和擴(kuò)容，提高了BBU利用率。

● 支持未來(lái)網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)：BBU集中部署后，后續(xù)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)可利用基帶池共享方式，實(shí)現(xiàn)基帶容量動(dòng)態(tài)共享，并且實(shí)現(xiàn)基帶資源的動(dòng)態(tài)分配和調(diào)度，更好地應(yīng)用于產(chǎn)生“話務(wù)遷徙”的區(qū)域。

● 降低建設(shè)及維護(hù)成本：BBU集中可提高BBU設(shè)備的利用率，減少BBU配置數(shù)量，降低無(wú)線網(wǎng)絡(luò)投資、基礎(chǔ)配套設(shè)施費(fèi)等建設(shè)成本消耗；BBU集中機(jī)房主要選擇在條件較好的匯聚機(jī)房及無(wú)線基站機(jī)房作為站址，可以充分利用原有機(jī)房的光纜、電源、空調(diào)等配套資源，提高機(jī)房的整體利用率，另外在選址、機(jī)房、室內(nèi)配套、傳輸覆蓋等方面，可以大幅縮短站點(diǎn)建設(shè)周期。

（3）BBU集中部署的劣勢(shì)也不能忽視

● 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全方面：BBU集中部署后，RRU與BBU之間采用星形組網(wǎng)，一旦發(fā)生光纜中斷事故，RRU與BBU之間的連接將出現(xiàn)中斷，網(wǎng)絡(luò)安全冗余性不足。BBU集中部署在部分機(jī)房后，如該機(jī)房發(fā)生浸水、外電長(zhǎng)時(shí)間斷電、誤操作或設(shè)備單點(diǎn)故障導(dǎo)致BBU設(shè)備退服時(shí)，可能會(huì)造成大面積的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

● 光纜網(wǎng)絡(luò)方面：BBU集中部署后，RRU站點(diǎn)由于無(wú)傳輸設(shè)備承載，無(wú)法將多個(gè)RRU業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚后再傳送，造成光纖資源的消耗，部署越集中對(duì)主干、配線資源的消耗較大，后續(xù)擴(kuò)容對(duì)瓶頸段落的管道資源要求越來(lái)越高，投資明顯增加。如通過(guò)部署波分設(shè)備承載，則單站接入造價(jià)明顯提高。

（4）C-RAN技術(shù)尤為重要

C-RAN是基于集中化處理、協(xié)作式無(wú)線電和實(shí)時(shí)云計(jì)算構(gòu)架的綠色無(wú)線接入網(wǎng)構(gòu)架，具備BBU集中化、基帶池內(nèi)的BBU協(xié)作化、無(wú)線處理資源的“云化”、基站“軟化”等特征。C-RAN具備4C特色，即Clean（節(jié)能減排），Centralized（集中處理），Cooperative（協(xié)同調(diào)度）和Cloud（具有云計(jì)算能力的軟硬件平臺(tái)）。

海量的基站建設(shè)需求導(dǎo)致站址獲取越來(lái)越困難，大量站址的租用及電源配套問(wèn)題已成為制約網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要因素，而室外柜則普遍存在交付復(fù)雜且安全性低的問(wèn)題。

另外，LTE系統(tǒng)采用OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)實(shí)現(xiàn)同頻組網(wǎng)，由于其物理層技術(shù)自身沒(méi)有小區(qū)間干擾抑制的機(jī)制，導(dǎo)致小區(qū)邊緣干擾嚴(yán)重，小區(qū)邊緣吞吐量無(wú)法保證，載波聚合時(shí)同頻干擾尤為明顯；而采用C-RAN建網(wǎng)，站間協(xié)同技術(shù)可有效提升LTE/LTE-A用戶體驗(yàn)，同時(shí)降低時(shí)延，可有效提升小區(qū)邊界用戶體驗(yàn)?？梢?jiàn)，隨著LTE建設(shè)的大規(guī)模展開(kāi)，采用C-RAN技術(shù)顯得尤其重要。