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5G网络基站传输承载接入光缆网的建设探讨

时间:2019-08-01 13:02:11

 摘要:结合5G的业务需求和三大应用场景,以未来5G网络架构为目标,提出了实现5G网络基站传输承载接入网的总体建设策略。从5G网络基站传输承载接入网的建设思路、建设模式及建设方案等方面进行了详细描述和总结性探讨。

关键词:5G网络;传输承载网;接入光缆

 

引言

5G将是引领科技创新、实现产业升级及发展新经济的基础性平台。5G的业务需求和愿景是应对将来数据流量的爆炸性增长、设备的海量连接以及不断出现的各种新业务和应用场景,从而真正实现“万物互联”,构建社会经济数字化大平台。5G定义的三大应用场景的特点分别是eMBB(增强移动宽带)、mMTC(海量大连接)及URLLC(低时延高可靠)。由于不同行业在关键指标上存在差异化要求,因此5G网络系统在时延、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网络传输承载网的建设策略

5G技术和产业链的发展成熟需要一个长期过程。分析移动通信技术发展规律趋势可知,预计4G网络与5G网络将会在一定时期内并存且有效协同。5G网络的发展要做好现有网络资源的利旧和挖潜,构造固移充分融合的网络架构,统筹规划和部署。5G网络传输承载网的建设策略将综合考虑业务需求、技术方案的成熟性、终端产业链支持及建设成本等,具体建设策略如下。

(1)多网统筹协同。实现5G、4G及WLAN室内外网络协同,多网协同满足多场景的业务需求,实现现有业务的平滑升级,保证网络的平稳运营[1]。

(2)目标网和技术经济性相结合。为构建和实现目标网络,需做好技术经济方面的分析和比较,充分发挥差异化竞争优势,做好关键技术和方案的选择。

(3)5G传输承载网需统筹考虑光缆网的网络现状资源和综合业务接入局站的选址等情况,充分实现资源共享。充分利用现有具备能力的宽带接入局所,集中部署OLT、4GBBU及5GDU/CU等接入层设备,构建全业务接入局所。基于光宽接入和5GRAN的光缆建设需求,充分利用现有接入光缆网资源,进行统筹规划使用,进一步降低5G部署的难度,实现低成本快速部署。

 

二、5G传输承载网的建设思路和方案

5G对承载网的需求主要体现在高速率、超低时延、高可用性、高精度同步、灵活组网、支持网络切片及智能管控与协同[2]。5G网络传输承载网主要由前传、中传及回传三部分组成。5G网络建设初期采用CU/DU合设部署方式,传输承载网重点考虑前传和回传两部分需求及组网方案。前传部分为传递无线侧网元设备AAU和DU间的数据,主要通过光纤直连的方式实现,采用单纤双向技术;回传部分主要传递无线侧网元设备CU和核心网网元间的数据,初期可采用IPRAN网络进行承载,后期可依据业务发展情况采用OTN建设方案。OTN建设方案主要用于业务量大且集中的区域,PON技术可在部分场景作为一种技术补充。

光缆网根据用户密度和业务需求统筹规划和建设,应成为固网业务和移动网业务的统一物理承载网络。接入网光缆在FTTx网络建设后以环(接入主干)+树形(配纤+引入)拓扑结构为主,并充分利用现有光缆资源和光缆路由,服务于5G前传/回传网络,实现固移融合[3]。

 

结合本地网的现网基站部署和接入光缆网资源,5GRAN组网场景模式可分三种。第一,C-RAN大集中的建设模式。在一般机楼和综合业务局站集中部署CU/DU,综合业务局站的A设备通过中继光缆与B设备组环,可接入10~60个基站。第二,C-RAN小集中的建设模式。在综合业务局站和接入点机房部署CU/DU,通过主干光缆环与B设备组环,可接入5~10个基站。第三,D-RAN的建设模式。在宏站机房分布部署CU/DU,可接入1~3个基站。

实际5G基站网络部署时,要统筹考虑机房空间、电源空调、管道资源及光纤资源等因素,因地制宜的选择部署模式。分析研究建设的经济性和运维的便利性,提高跨基站协同效率,以达到工程造价性价比最优。

C-RAN场景下,可进一步推动设备厂商开发大容量机架式DU设备,以节省对机房资源(如机架空间、电源及GPS天面资源等)的占用;减少互联光纤和光接口,便于实现跨基站协同;同时需保证设备的可靠性、网络的可维护性及升级不中断网络等。

IPRAN方案沿用现有4G回传网络架构,支持完善的二、三层灵活组网功能,产业链成熟,具备跨厂家设备组网能力,可支持4G/5G业务统一承载,在长距离传输场景下,可采用WDM/OTN网络为IPRAN设备提供波长级连接。

OTN方案支持破环成树的组网方式,可根据业务需求配置波长或ODUk直达通道,从而保证5G业务的高速率和低时延。

PON方案主要适用于CU/DU同站址部署在基站机房,或满足CU/DU/AAU一体化小站部署时的回传需求,可支持10Gb/s及以上速率,可利用FTTH网络的ODN设备和OLT设备,实现低成本快速部署。

 

三、5G基站传输承载接入网的建设思路

接入层应统筹考虑4G/5G基站的综合接入,重视基站的安全性,5G重点基站A设备必须成环。5G承载网接入层原则上采用新型A设备组建接入环,在新型A设备具备入网条件后,原则上停止采购老版A设备及板卡。

接入光缆网应满足全业务的光纤接入需求,以综合业务局站为核心,组成多个相对独立的接入光缆网络。接入光缆网在网络结构上,既能适应部分政企客户和无线业务路由保护的需求,也能保证家庭客户FTTH星树形组网的低成本组网要求。接入光缆网在纤芯配置和节点设置上,既可满足业务需求的多样性和不确定性,又能够保持网络结构的长期稳定性[4]。

 

接入光缆网可分为主干层、配线层及引入层的三层架构或者主干层和配线层的两层架构。主干光缆以环形结构为主,配线和引入光缆以链型和树型结构为主。5G基站引入光缆应尽量利用现有4G基站光缆的纤芯资源。当现有4G基站引入光缆纤芯资源不足时,可按需扩建基站引入光缆,并就近接入光交,与有线业务和政企业务共用主干接入光缆网。

5G基站应通过基站引入光缆就近接入配线光交,与政企专线和FTTH光网共用配线光缆资源和主干光缆资源,实现光缆资源的共享和协同;AB类重要基站可直接接入主干光交。现有4G基站同址升级5G时,应充分利用现有4G基站的引入光缆资源。由于C-RAN模式的基站引入光缆的纤芯需求为3芯(单纤双向光模块),D-RAN模式的基站引入光缆的纤芯需求为4芯,因此可按照每基站需求4芯光纤再预留2芯维护纤合计6芯光纤考虑。现有引入光缆空闲6芯以上的4G基站,原则上不应为升级5G新建光缆;当现有引入光缆空闲纤芯不足6芯时,可扩容一条12~24芯引入光缆。

 

对于现有4G基站与B设备通过专用光缆单独组环的,若5G仍采用D-RAN模式组网,则应利用现有光缆进行传输承载;若5G采用C-RAN模式组网,可从5G基站新建一条12~24芯引入光缆到附近的光交接箱,再通过接入光缆网连接至CU/DU集中点。5G采用C-RAN模式组网时,拉远基站宜占用主干光交的独占纤芯至综合业务局站的CU/DU设备,多个相邻拉远站接入同一主干光节点时,相邻基站应选择不同方向的纤芯。5G采用D-RAN模式组网时,基站宜占用主干光缆的公共纤芯,与其他基站共享主干纤芯组环。

 

四、结论

5G网络基站传输承载接入光缆网的建设需要理论指导和工程实施相结合。需充分结合现网的网络资源情况、基站分布情况及光缆纤芯资源情况等制定精细化的建设方案。本文详细探讨了5G网络基站传输承载接入光缆网的工程建设部署,以期为相关人员提供参考。

 

 

参考文献:

[1]杨峰义.5G网络架构[M].北京:电子工业出版社,2017.

[2]王映民.5G传输关键技术[M].北京:电子工业出版社,2017.

[3]王 庆.光纤接入网规划设计手册[M].北京:人民邮电出版社,2009.

[4]万 芬.5G时代的承载网[M].北京:人民邮电出版社,2019.




    蔡勇,湖北邮电规划设计有限公司
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