熊杰

摘要：將MEC部署在接入層，是最適用于5G時代豐富業(yè)務(wù)類型的部署方式，針對此種部署方式，小基站是一種非常合適的基站載體。主要結(jié)合MEC的業(yè)務(wù)接入特征與小基站性能特點，探析小基站在面向MEC業(yè)務(wù)靈活快速部署的重要意義，討論了白盒化制造工藝下的小基站，可以配置開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，為MEC的靈活部署創(chuàng)造條件，以及5G時代來臨時小基站規(guī)?；渴饘ζ渥陨懋a(chǎn)業(yè)鏈帶來的重要意義。

關(guān)鍵詞：5G;邊緣計算;小基站;基站部署

1? ?引言

作為5G時代的“標(biāo)配”要求，高帶寬、低時延將是網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的的主要目標(biāo)之一，體現(xiàn)在對SDN（Software Defined Network，軟件定義網(wǎng)絡(luò)）和NFV（Network Function Virtualization，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）進(jìn)行虛擬化演進(jìn)以及核心網(wǎng)功能向基站的下沉[1]。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要將IT服務(wù)和云計算服務(wù)部署至移動網(wǎng)絡(luò)的邊緣，從而使得移動邊緣計算成為了5G的主要關(guān)鍵技術(shù)之一。MEC（Mobile Edge Computing，移動邊緣計算）將向用戶提供計算、存儲等服務(wù)，并通過實現(xiàn)“靠近用戶”來減少業(yè)務(wù)時延，并支持基于5G網(wǎng)絡(luò)的低時延業(yè)務(wù)，提升用戶感知[2]。

在4G移動網(wǎng)絡(luò)搭建中，小基站開始逐漸嶄露頭角，它的信號覆蓋范圍相比傳統(tǒng)宏基站要小很多，覆蓋半徑往往不足100m，并主要運(yùn)用在4G流量需求特別高的區(qū)域用于數(shù)據(jù)分流，以提升用戶體驗。而在5G時代，隨著信號頻率的進(jìn)一步提高，借助于自身在發(fā)射功率、部署方式、覆蓋范圍等方面的優(yōu)勢，小基站站必將發(fā)揮更大作用，成為一種常用的通信基礎(chǔ)設(shè)施。

本文主要結(jié)合MEC的業(yè)務(wù)接入特征與小基站性能特點，探析小基站在面向MEC業(yè)務(wù)靈活快速部署的重要意義，以及5G時代來臨時小基站規(guī)?；渴饘ζ渥陨懋a(chǎn)業(yè)鏈帶來的重要意義。

2? ?MEC的部署方式

進(jìn)入5G時代后，NFV、SDN等概念將逐漸成為現(xiàn)實，移動互聯(lián)網(wǎng)將向行業(yè)用戶開放從而迎來業(yè)務(wù)的爆發(fā)，網(wǎng)絡(luò)將逐步走向扁平化，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制面與業(yè)務(wù)面的分離，運(yùn)營商可以通過對網(wǎng)絡(luò)切片模版進(jìn)行編排，向用戶提供有針對性的差異化服務(wù)。5G網(wǎng)絡(luò)在實現(xiàn)控制面與業(yè)務(wù)面相分離后，需要將網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的處理和運(yùn)算安排到業(yè)務(wù)或者子網(wǎng)絡(luò)的邊緣進(jìn)行，在縮短時延的同時最大限度降低核心網(wǎng)與傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)。為此，3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃）在5G網(wǎng)絡(luò)中引入了MEC，并讓其成為5G的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化、可編程化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)MEC，向用戶提供滿足其對流量、時延需求的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)產(chǎn)品。

5G網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為接入層、邊緣云、匯聚云、核心云四層，在4G網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)器上實現(xiàn)的核心網(wǎng)各網(wǎng)元功能將最終在云平臺上實現(xiàn)[3]。而在接入層，基站被拆分為CU（Concentration Unit，集中單元）和DU（Distribution Unit，分布單元），CU部分的協(xié)議棧與算法等內(nèi)容同樣可以以云化的方式在接入層或者邊緣云上實現(xiàn)。5G網(wǎng)絡(luò)明確了針對開放體系的PCF（Policy Control Function，策略控制功能）與UPF（User Plane Function，用戶面功能），當(dāng)PFC做出分流的判斷后，發(fā)送給UPF，再由UPF提供業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)分流到MEC。對于時延要求高的業(yè)務(wù)，可以直接在接入云中部署UPF與MEC;對于需要計費(fèi)、商用化的業(yè)務(wù)，可以在邊緣云或者匯聚云中部署UPF與MEC[4]。

對于在邊緣云上部署的MEC，邊緣云可以通過傳輸與CU相連，也可以在邊緣云上同步部署CU與MEC，并通過5G中傳線路與DU相連[5]，由此可見，當(dāng)MEC部署在邊緣云上時，覆蓋范圍相比MEC部署在接入層會更大，適用于車聯(lián)網(wǎng)等對移動性有一定要求的場景。對于在匯聚云上部署的MEC，同理其覆蓋范圍將會更大，承載的業(yè)務(wù)會更多，適合用于地市級的廣域大連接場景;對于在接入層CU上部署的MEC，運(yùn)算直接在本地發(fā)生，業(yè)務(wù)的時延可以降低到毫秒級，但其覆蓋面積相對較小，比較適合移動性不強(qiáng)但對時延要求高的業(yè)務(wù)，例如AR（Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實）與VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實）業(yè)務(wù)或者其它發(fā)生在小范圍封閉場景中的業(yè)務(wù)[6]。

由此可見，將MEC部署在接入層，是最適用于5G時代豐富業(yè)務(wù)類型的部署方式，而針對此種部署方式，小基站則是一種非常合適的基站載體。

3? ?小基站的優(yōu)劣勢分析

中國電信和中國聯(lián)通已經(jīng)獲得3 500 MHz頻段試驗頻率使用許可，中國移動則獲得了2 600 MHz和4 900 MHz頻段試驗頻率使用許可，總體來看，5G網(wǎng)絡(luò)所在頻段屬于中、高層頻段，頻段帶寬較寬且頻率范圍相比4G網(wǎng)絡(luò)有了系統(tǒng)性上移[7]。結(jié)合三大通信運(yùn)營商的頻譜規(guī)劃情況，若要讓5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋廣度與深度，需要的5G宏基站數(shù)量將是現(xiàn)網(wǎng)4G宏基站數(shù)量的1.5倍至2倍。而這還只是宏基站的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，考慮到現(xiàn)在80%的4G網(wǎng)絡(luò)流量發(fā)生在室內(nèi)，5G室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)部署將是更大的開銷，因此，在“提速降費(fèi)”的政策背景下，運(yùn)營商的現(xiàn)有收入很難支撐其像部署3G網(wǎng)絡(luò)或者4G網(wǎng)絡(luò)的時候一樣，短時間內(nèi)完成5G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署。因此，小基站的意義就逐漸體現(xiàn)出來了。

小基站的概念實際上在4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中就已經(jīng)提出來了，主要用于覆蓋補(bǔ)充與流量吸熱等細(xì)分場景。小基站主要分為微基站、皮基站、家庭基站這三種[8]。微基站功率最高不超過10 W，在無阻擋情況下能夠覆蓋1 km左右，主要用于在面覆蓋層面補(bǔ)充宏基站的覆蓋空洞;皮基站功率為百毫瓦級，適用于寫字樓、會展中心、機(jī)場、高鐵站、醫(yī)院等高價值室內(nèi)場景;家庭基站功率為十毫瓦級，適用于家庭、辦公室、營業(yè)廳、會議室等精細(xì)化的目標(biāo)群體。

小基站與宏基站的主要區(qū)別如下所示：

（1）安裝環(huán)境。5G宏基站需要標(biāo)準(zhǔn)化鐵塔、抱桿、機(jī)房，主要由運(yùn)營商向鐵塔公司租用;5G小基站不需機(jī)房、不需占用點，可以靈活抱桿安裝或掛墻安裝。

（2）配電。5G宏基站需要配備專用UPS或開關(guān)電源供直流電;5G小基站一般使用民用交流電。

（3）傳輸。5G宏基站由光纜或者微波接入核心網(wǎng);5G小基站支持自組織IP網(wǎng)接入核心網(wǎng)，支持流量本地卸載，大大減輕傳輸與核心網(wǎng)負(fù)擔(dān)，減少擴(kuò)容壓力。

（4）安裝部署。5G宏基站需要專業(yè)的通信施工單位按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝、開通;5G小基站在極端情況下可以由用戶自行安裝、開通。

（5）建設(shè)成本。5G宏基站單扇區(qū)成本為五萬左右，機(jī)房配套成本為數(shù)十萬或更高;5G小基站單扇區(qū)成本數(shù)千，幾乎無配套成本，總體造價低于傳統(tǒng)DAS，可充分利用現(xiàn)有傳輸資源、站址資源、供電，支持快速實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)部署。

（6）設(shè)備功率。5G宏基站多為64通道*200 W;5G小基站主要為4通道1 W或4通道125 mW。

（7）設(shè)備模式。5G宏基站的基帶、射頻、天線高度集成，單扇區(qū)總重量為50 kg左右;5G小基站的基帶、射頻、天線同樣高度集成，但單扇區(qū)總重量最低僅為0.5 kg左右。

（8）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化。5G宏基站需要設(shè)計院規(guī)劃選址，也需要專業(yè)優(yōu)化隊伍進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化;5G小基站可由用戶自行決定部署位置，支持自動開站、自動優(yōu)化，能有效降低運(yùn)維成本。

由此可見，小基站相比于宏基站，對于配套的要求沒有那么高，非常適用于現(xiàn)在運(yùn)營商建站物業(yè)協(xié)調(diào)難的困局，且不需要專業(yè)的施工單位，為運(yùn)營商節(jié)省施工費(fèi)用，同時在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化層面，同樣能夠幫助運(yùn)營商降低運(yùn)維成本，也更能夠針對業(yè)務(wù)需求實現(xiàn)真正意義的靈活部署，而在物資采購價格方面，小基站相比宏基站更有優(yōu)勢[9]。

然而，要推進(jìn)小基站部署其實并不容易。盡管小基站在4G時代已經(jīng)問世，但運(yùn)營商并不熱衷于使用，主要有以下幾點原因：一是小基站功率低覆蓋范圍小，在面覆蓋層面相比宏基站單位面積造價并不低;二是運(yùn)營商在設(shè)備選用上有一定粘性;三是小基站對KPI指標(biāo)的改善并不直觀;四是主要設(shè)備廠商在我國通信行業(yè)中擁有較高的市場占有率，其它廠商的小基站產(chǎn)品市場份額偏小，而設(shè)備廠商也更愿意引導(dǎo)運(yùn)營商采購利潤更高的宏基站設(shè)備。

4? ?基站白盒化有利于小基站部署

小基站更靠近用戶、更靠近業(yè)務(wù)的特點，讓它相比于其它基站形式，天然適合作為MEC的入口。即便是采用宏基站架構(gòu)的小基站，例如華為的Lampsite或者中興的Qcell，通過控制中心單元下轄的PRRU數(shù)量與位置，可以通過將MEC部署在CU端，有針對性地控制MEC覆蓋范圍，覆蓋范圍內(nèi)端到端的流量轉(zhuǎn)發(fā)、業(yè)務(wù)處理與運(yùn)算，都不需要經(jīng)過核心網(wǎng)，業(yè)務(wù)實現(xiàn)可以縮減到毫秒級。這樣的部署方式非常適合場景封閉的業(yè)務(wù)，例如機(jī)場、高鐵站、商業(yè)購物中心的AR/VR業(yè)務(wù)、直播/點播業(yè)務(wù)等。當(dāng)然，MEC也可以部署在宏基站上，但宏基站覆蓋范圍大，范圍內(nèi)的如果業(yè)務(wù)差異性大，MEC的優(yōu)勢就不能得到很好體現(xiàn)。但由于在現(xiàn)有宏基站CU側(cè)部署MEC往往只需要開通軟件功能，邊際成本很低，所以預(yù)計在2021年基本實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋以前，運(yùn)營商仍主要通過部署宏基站的方式來進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

不過在近日舉行的MWC2019世界移動大會上，5G白盒化基站受到業(yè)界高度關(guān)注，運(yùn)營商紛紛在展會上發(fā)布了自己在白盒化基站探索上所取得的成果。中國電信聯(lián)合Intel、H3C等企業(yè)首次展示完整的基于開放無線接入網(wǎng)概念的5G白盒化室內(nèi)小基站原型機(jī)，中國移動也聯(lián)合聯(lián)想、Intel等企業(yè)共同展示了業(yè)界首個4G/5G雙模云化白盒小基站方案。此外，4G時代80%流量產(chǎn)生在室內(nèi)，而5G時代的室內(nèi)流量比重與室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量相對與4G時代則會進(jìn)一步加強(qiáng)，宏基站為主的室外網(wǎng)絡(luò)部署策略將會越來越不能支撐業(yè)務(wù)的開展，小基站的規(guī)?；渴鸺靶』旧喜渴餗EC將成為大勢所趨。

針對4G網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與繁雜的網(wǎng)元類型，5G標(biāo)準(zhǔn)對5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)明確提出了開放化與扁平化的要求，這也為小基站部署MEC打下了基礎(chǔ)。小基站一般采用白盒化制造工藝，配置開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠較容易地與5G時代云化的CU和核心網(wǎng)實現(xiàn)對接，為MEC的部署創(chuàng)造了條件，適合MEC的靈活快速部署[10]。

5? ?小基站的部署有助于存進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈均衡

發(fā)展

眾所周知，運(yùn)營商無線通信主設(shè)備基本上由幾大主要設(shè)備廠商如華為、中興、愛立信、諾基亞等所提供，技術(shù)壁壘高、體系化要求強(qiáng)。宏基站里的BBU（Building Base band Unit，基帶處理單元）加RRU（Radio Remote Unit，射頻拉遠(yuǎn)單元）的組網(wǎng)模式包含了從芯片、算法、協(xié)議棧實現(xiàn)、操作系統(tǒng)等多方面技術(shù)，并融合集成了多種核心元器件，需要長期技術(shù)積累才可能實現(xiàn)，研發(fā)成本高昂，中小企業(yè)很難再涉足。

但小基站的普及會對現(xiàn)有的主設(shè)備市場帶來強(qiáng)有力的沖擊，給市場重新帶來活力。研發(fā)能力較強(qiáng)的小基站設(shè)備廠商既可以在獲得授權(quán)情況下在模組化的BBU上對協(xié)議和算法進(jìn)行二次開發(fā)，對協(xié)議與算法進(jìn)行改進(jìn)并構(gòu)建電路，也可以對模組化的射頻單元進(jìn)行額外的配置與調(diào)試，例如尋求天線的獨(dú)立設(shè)計。即便是研發(fā)能力偏弱的小基站設(shè)備廠商，仍然可以將自己研發(fā)中心放在小基站外觀改進(jìn)、總裝集成等個性化創(chuàng)新上。

除此之外，伴隨著小基站產(chǎn)業(yè)鏈逐步愈發(fā)成熟，可能還會出現(xiàn)出類似于當(dāng)前寬帶網(wǎng)絡(luò)一樣的開放的市場格局，出現(xiàn)一批綜合集成能力強(qiáng)的ODM（Original Design Manufacturer，原始設(shè)計制造商）與OEM（Original Equipment Manufacturer，原始委托生產(chǎn)商），以貼牌生產(chǎn)的方式為用戶或工程總承包企業(yè)或上游集成商提供設(shè)備;以及產(chǎn)生新的產(chǎn)業(yè)鏈分支，例如面向小基站網(wǎng)絡(luò)開放平臺特點的專業(yè)的設(shè)備維護(hù)與二次開發(fā)公司;以及出現(xiàn)可以對核心網(wǎng)進(jìn)行二次開發(fā)的公司，依托網(wǎng)元的云化，提供面向用戶的端到端的專有網(wǎng)絡(luò)定制服務(wù)等。

由此可見，5G時代的小基站白盒化將給更多的廠商帶來進(jìn)入市場的機(jī)會，移動接入市場份額將會重新洗牌，推動產(chǎn)業(yè)鏈均衡發(fā)展。

6? ?結(jié)束語

隨著5G時代的到來，IT服務(wù)和云計算服務(wù)部署至移動網(wǎng)絡(luò)的邊緣，MEC通過實現(xiàn)“靠近用戶”來減少業(yè)務(wù)時延，實現(xiàn)支持基于5G網(wǎng)絡(luò)的低時延業(yè)務(wù)。未來80%以上的流量將發(fā)生在室內(nèi)，小基站的低功率特點適合面向室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，而其功率低、易部署、易優(yōu)化、易維護(hù)、成本低的特點又有利于小基站未來的規(guī)?；渴?。高密度多形態(tài)組網(wǎng)的5G網(wǎng)絡(luò)部署策略，將天然地使得小基站成為部署MEC的重要平臺。

5G時代中后期的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將是扁平的、開放的，業(yè)務(wù)類型將是下沉的、豐富的，更多用戶可以共同參與到網(wǎng)絡(luò)部署中去，讓網(wǎng)絡(luò)更貼近業(yè)務(wù)、更貼近用戶，幫助運(yùn)營商脫離傳統(tǒng)意義的“管道”功能，而更能向用戶提供“內(nèi)容”服務(wù)。小基站將給網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營帶來全新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，而網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的發(fā)展又將會給小基站產(chǎn)業(yè)鏈帶來蓬勃生機(jī)。因此，通信企業(yè)提前布局小基站領(lǐng)域，對于其在行業(yè)內(nèi)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

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