陳翠芬

中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司

0 引言

人類越來越追求生活上的便利和安全，萬物互聯(lián)的需求與日俱增，國(guó)內(nèi)各大運(yùn)營(yíng)商為了滿足需求，積極籌備建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)。

2019 年6 月國(guó)家工業(yè)與信息化部正式給中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)廣電下發(fā)了5G 商用牌照，標(biāo)志著中國(guó)通信網(wǎng)絡(luò)從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代正式跨入到移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。

1 5G 網(wǎng)絡(luò)的部署方式

眾所周知，5G 是能實(shí)現(xiàn)“萬物互聯(lián)”的網(wǎng)絡(luò)，具有大帶寬、大連接和低時(shí)延超可靠等三大應(yīng)用場(chǎng)景。近年中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通在全國(guó)多個(gè)地區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)網(wǎng)，試驗(yàn)網(wǎng)大部分應(yīng)用大帶寬的場(chǎng)景。

5G 網(wǎng)絡(luò)與4G 網(wǎng)絡(luò)相比，網(wǎng)絡(luò)上、下行帶寬都得到了擴(kuò)展。4G 網(wǎng)絡(luò)注重客戶終端瀏覽體驗(yàn)，下行帶寬較大，但上行帶寬較小；5G 網(wǎng)絡(luò)彌補(bǔ)了這方面的不足，同時(shí)滿足了現(xiàn)今人們使用移動(dòng)終端瀏覽視頻、上傳大容量視頻的需求。

5G 網(wǎng)絡(luò)為了滿足大帶寬、大連接和低時(shí)延等特點(diǎn)，單個(gè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的覆蓋范圍相對(duì)比較小，單站覆蓋范圍約為1-1.5 公里，所以5G 的站點(diǎn)部署密度會(huì)比4G 網(wǎng)絡(luò)高。

圖1 5G 網(wǎng)絡(luò)部署方式

通過試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，CU-DU 分離將是未來5G 的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)功能單元分層設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)部分和非實(shí)時(shí)部分可以根據(jù)業(yè)務(wù)特征，按需部署在不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和不同層級(jí)數(shù)據(jù)中心。未來CU-DU 分離架構(gòu)下的基站可以是傳統(tǒng)分布式部署，也可以是BBU 集中部署。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商都按CU(集中單元)和DU(分散單元)合設(shè)方式進(jìn)行組網(wǎng)，對(duì)于CU 和DU 合設(shè)的BBU 部署方式，按如下兩種方式進(jìn)行。

方式1：BBU 分散部署（DRAN）。此方式沿用了4G 基站部署方式，將BBU+AAU 放置在基站機(jī)房?jī)?nèi)，每個(gè)基站機(jī)房放置1 臺(tái)BBU 設(shè)備。

方式2：BBU 集中部署（CRAN）。此方式將多個(gè)（5 個(gè)-30個(gè)）BBU 設(shè)備放置在條件較好的匯聚機(jī)房（或接入機(jī)房）內(nèi)，AAU 放置在基站機(jī)房，BBU 和AAU 通過裸纖、無源波分等方式進(jìn)行連接。

從5G 網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際特點(diǎn)考慮，如果采用DRAN 進(jìn)行組網(wǎng)，相對(duì)4G 基站機(jī)房，5G 基站機(jī)房數(shù)量將會(huì)產(chǎn)生倍數(shù)的增長(zhǎng)。相對(duì)應(yīng)的，采用CRAN 組網(wǎng)能更好地提高通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源的利用率，降低建設(shè)投資和維護(hù)成本，且考慮到災(zāi)后通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，CRAN 組網(wǎng)方式恢復(fù)更快捷。

綜合來說，5G 網(wǎng)絡(luò)部署初期CRAN 和DRAN 兩種方式會(huì)同時(shí)存在，未來CRAN 方式的比例會(huì)越來越高。

2 5G 網(wǎng)絡(luò)部署面臨的困難

（1）傳輸設(shè)備面臨的困難

現(xiàn)今運(yùn)營(yíng)商承載4G 網(wǎng)絡(luò)采用PTN 設(shè)備或IPRAN 設(shè)備，其中PTN(分組傳送網(wǎng))是為滿足運(yùn)營(yíng)商從話音業(yè)務(wù)向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)演變而誕生的新一代傳輸網(wǎng)絡(luò)。2009 年中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)公司開始部署全球最大規(guī)模的PTN 網(wǎng)絡(luò)，目前已在全國(guó)300 多個(gè)城市部署超過百萬臺(tái)，用于2G/3G/4G 基站回傳、政企專線接入等核心業(yè)務(wù)。

2016 年隨著國(guó)內(nèi)主流運(yùn)營(yíng)商多載波基站的規(guī)模部署，無線網(wǎng)絡(luò)開啟4.5G 時(shí)代，并逐步向5G 時(shí)代邁進(jìn)。但業(yè)務(wù)對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)提出大帶寬、低時(shí)延等更大的挑戰(zhàn)，現(xiàn)今使用的PTN網(wǎng)絡(luò)已不能滿足5G 網(wǎng)絡(luò)地承載需求。

（2）機(jī)房和機(jī)房配套面臨的困難

根據(jù)站點(diǎn)的布放特點(diǎn)，現(xiàn)有基站設(shè)備多放置在匯聚機(jī)房或接入機(jī)房?jī)?nèi)，除了部分匯聚機(jī)房空間較大外，匯聚機(jī)房和接入機(jī)房空間多在10 平方米-20 平方米。

表1 機(jī)房機(jī)柜位置需求表

根據(jù)5G 網(wǎng)絡(luò)集中放置的特點(diǎn)，5G 基站至少需14 個(gè)機(jī)柜位置，機(jī)房面積至少需25 個(gè)平方米。若多個(gè)運(yùn)營(yíng)商共享機(jī)房，面積需求在50-60 平方米左右。

根據(jù)設(shè)備廠家提供的5G 設(shè)備和5G 傳輸設(shè)備的功耗，結(jié)合BBU 集中放置的思路，5G 機(jī)房總功耗需求至少30kW，現(xiàn)有4G基站機(jī)房幾千瓦的電力系統(tǒng)無法滿足后期5G部署需求。

表2 基站功耗需求表

（3）現(xiàn)有光纜網(wǎng)面臨的困難

5G 部署前期，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商仍會(huì)采用原有傳輸網(wǎng)架構(gòu)，所以城域網(wǎng)核心層、骨干層和匯聚層網(wǎng)絡(luò)調(diào)整不大，如采用CRAN 方式放置，光纜網(wǎng)的壓力主要集中在接入層。

根據(jù)CRAN 的特點(diǎn)，5G 基站前傳如果采用裸纖方式傳輸，單個(gè)BBU 與AAU 之間需6 芯光纜。如果單個(gè)匯聚機(jī)房放置BBU 達(dá)到20 個(gè)，則BBU 到AAU 的光纜需求為120 芯。雖然行業(yè)內(nèi)提出了BBU 與AAU 之間連接可采用無源波分或有源波分方式實(shí)現(xiàn)，但隨著5G 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大，接入層的光纜需求將會(huì)產(chǎn)生級(jí)數(shù)的增長(zhǎng)。

3 應(yīng)對(duì)策略

針對(duì)現(xiàn)有資源承載5G 網(wǎng)絡(luò)存在的短板，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)該有針對(duì)性地改造網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、傳輸設(shè)備和基礎(chǔ)資源等以滿足5G 網(wǎng)絡(luò)承載需求。

3.1 傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對(duì)策略

（1）傳輸網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)不變

為滿足5G 網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延的需求，5G 核心網(wǎng)將會(huì)云化和下移，雖然核心網(wǎng)下移，但無線網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)不變。云化數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)采用核心DC、邊緣DC 和接入機(jī)房的方式。根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的部署，傳輸網(wǎng)絡(luò)主要架構(gòu)還是核心層、匯聚層和接入層。再有，采用CRAN 方式，BBU 放置的集中度很高，每個(gè)機(jī)房從5 個(gè)-30 個(gè)不等，從網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)安全性考慮，5G時(shí)代的接入層不建議傳輸網(wǎng)采用長(zhǎng)支鏈和超大環(huán)路進(jìn)行組網(wǎng)。

圖2 傳輸網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu)

（2）優(yōu)化接入層網(wǎng)絡(luò)

從2010 年開始，中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)陸續(xù)提出“構(gòu)建ODN 網(wǎng)絡(luò)”“綜合業(yè)務(wù)采用同一張光纜網(wǎng)承載”等思路。經(jīng)過近10 年的建設(shè)，運(yùn)營(yíng)商已組建成熟的ODN 網(wǎng)絡(luò)，光纜網(wǎng)格也根據(jù)寬帶業(yè)務(wù)、政企業(yè)務(wù)和移動(dòng)業(yè)務(wù)等進(jìn)行了較好的劃分。

現(xiàn)有城區(qū)ODN 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)綜合承載了家庭寬帶業(yè)務(wù)、政企業(yè)務(wù)和移動(dòng)業(yè)務(wù)。在密集城區(qū)，單個(gè)綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)覆蓋面積為2 平方公里左右；一般城區(qū)里，單個(gè)綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)覆蓋面積為2-5 平方公里左右。單個(gè)綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)匯聚機(jī)房數(shù)量1-3個(gè)不等。

5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小，如采用CRAN 的放置方式，BBUAAU 間消耗光纖資源多。為了降低光纖的消耗，應(yīng)縮短BBUAAU 間的傳輸距離，BBU 池的位置應(yīng)當(dāng)適當(dāng)下沉，建議在現(xiàn)有綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)的基礎(chǔ)上，劃分CRAN 網(wǎng)格，結(jié)合現(xiàn)有綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)覆蓋范圍、光纜資源情況和機(jī)房條件等因素，在單個(gè)綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)再劃分成2-4 個(gè)CRAN 網(wǎng)格。

圖3 CRAN 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃圖

每個(gè)CRAN網(wǎng)格放置1個(gè)BBU池機(jī)房，機(jī)房新增傳輸設(shè)備，傳輸設(shè)備可采用雙歸型、口字型和環(huán)型等方式與匯聚層設(shè)備組網(wǎng)。不建議組建超長(zhǎng)單鏈和傳輸設(shè)備大于6 臺(tái)的超大環(huán)路。

3.2 傳輸設(shè)備應(yīng)對(duì)策略

5G 網(wǎng)絡(luò)部署初期，根據(jù)5G 站點(diǎn)規(guī)模和流量模型，可以確定核心層、匯聚層和接入層的環(huán)路帶寬需求。如前期5G 市場(chǎng)尚未成熟、環(huán)路流量較少，可考慮采用現(xiàn)有PTN 設(shè)備承載5G 網(wǎng)絡(luò)。但隨著5G 站點(diǎn)的大規(guī)模建設(shè)，5G 網(wǎng)絡(luò)大帶寬、智能化應(yīng)用需求增加時(shí)，5G 網(wǎng)絡(luò)采用SPN 傳輸設(shè)備承載將成為必然。

SPN(切片分組網(wǎng))是從PTN 演進(jìn)而來的，既繼承PTN 原有的特性，又添加了一個(gè)智能化的“大腦”，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的智能化，保證網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的平滑演進(jìn)。針對(duì)5G 不同的使用場(chǎng)景，SPN 設(shè)備能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分層隔離。

3.3 光纜應(yīng)對(duì)策略

由于傳輸網(wǎng)總體架構(gòu)調(diào)整不大，所以CRAN 的組網(wǎng)方式就是BBU-AAU 之間光纜消耗大。光纜具備穩(wěn)定、損耗低、使用年限長(zhǎng)（20-30 年）等特點(diǎn)，經(jīng)過多年建設(shè)，國(guó)內(nèi)光纜從銷售到后期維護(hù)市場(chǎng)都很成熟。目前光纜每公里造價(jià)在0.8萬元-2萬元不等，城區(qū)光纜多采用管道和附掛的建設(shè)方式，每公里光纜造價(jià)較低。

綜上所述，在BBU-AAU 光纜連接距離較短（小于或等于5 公里）的場(chǎng)景，建議采用裸纖連接BBU 和AAU。對(duì)于BBU-AAU 光纜連接距離較長(zhǎng)（大于5 公里）的場(chǎng)景，可選區(qū)無源波分的方式連接BBU 和AAU，具體組網(wǎng)方式如下。

圖4 無源波分組網(wǎng)圖

3.4 機(jī)房基礎(chǔ)資源應(yīng)對(duì)策略

機(jī)房基礎(chǔ)資源既是通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，更是通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵。好的機(jī)房基礎(chǔ)資源是搭建通信網(wǎng)絡(luò)的保證。機(jī)房的基礎(chǔ)資源包括了機(jī)房建筑條件、機(jī)房配套等，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商建設(shè)網(wǎng)絡(luò)幾十年，機(jī)房數(shù)量龐大，所以資源摸排必須先行。

（1）摸排資源，選取優(yōu)質(zhì)機(jī)房作為5G 機(jī)房

國(guó)內(nèi)機(jī)房設(shè)備數(shù)量多、各專業(yè)獨(dú)立施工，很難形成統(tǒng)一的機(jī)房資源資料，且現(xiàn)有機(jī)房還存在多個(gè)運(yùn)營(yíng)商共享共用的情況，所以5G 部署前需認(rèn)真細(xì)致地對(duì)機(jī)房資源進(jìn)行摸排。摸排按綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)為最小單位，從機(jī)房的地理位置、機(jī)房建筑面積、機(jī)房剩余可使用面積、機(jī)房?jī)?nèi)安裝設(shè)備情況、機(jī)房光纜資源、機(jī)房動(dòng)力配套等方面對(duì)機(jī)房資源進(jìn)行調(diào)研。建議首選位于區(qū)域（網(wǎng)格）中心位置、機(jī)房面積大于25平方米（騰挪空間較大）的機(jī)房作為5G 機(jī)房。

（2）多渠道、多方式建設(shè)或改造匯聚機(jī)房

5G 機(jī)房的承重必須符合國(guó)家規(guī)范要求，且5G 機(jī)房電力需求量大，對(duì)電源供給要求高，所以通信機(jī)房盡量不選取民房。城區(qū)的臨街商鋪由于價(jià)格高、車輛出入不方便等情況，難以作為運(yùn)營(yíng)商的首選。

從經(jīng)濟(jì)性和資源共享方面考慮，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商利用其他渠道采用合作的方式進(jìn)行機(jī)房建設(shè)，如與市政設(shè)施合作等。

（3）機(jī)房基礎(chǔ)資源建設(shè)先行

隨著5G 商用牌照下發(fā)，各運(yùn)營(yíng)商2019 年開始啟動(dòng)5G 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，重點(diǎn)是省會(huì)城市和本省熱點(diǎn)區(qū)域。2020 年則計(jì)劃在縣城及以上區(qū)域大規(guī)模啟動(dòng)5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，所以2019 年是機(jī)房資源建設(shè)壓力較大的一年。

首先需完成機(jī)房退網(wǎng)設(shè)備和線纜的清理，以保證機(jī)房可使用空間滿足要求；其次，機(jī)房電力系統(tǒng)要按需求進(jìn)行改造，5G 機(jī)房引電建議直接從就近變壓器上，避免商業(yè)區(qū)用電高峰期對(duì)通信機(jī)房供電的影響，機(jī)房電力保障不低于30kW；再有，機(jī)房空調(diào)和橋架等配套可在5G 站點(diǎn)設(shè)備建設(shè)時(shí)同步建設(shè)。

4 結(jié)束語

5G 網(wǎng)絡(luò)帶寬更大、更智能，它與之前的3G 網(wǎng)絡(luò)和4G 網(wǎng)絡(luò)區(qū)別很大，所有很多建設(shè)經(jīng)驗(yàn)不能完全應(yīng)用到5G 網(wǎng)絡(luò)上，很多初步設(shè)想會(huì)根據(jù)5G 網(wǎng)絡(luò)部署的深入而調(diào)整，但充分利用現(xiàn)有資源、經(jīng)濟(jì)有效地建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的原則是永遠(yuǎn)不會(huì)改變的。