面向5G 的综合业务接入区演进方案甘康宁1，林银2，安春波2（1 中国移动通信集团广西有限公司，南宁 530028；2 华信咨询设计研究院有限公司， 杭州 310014）摘 要 C-RAN架构由于其诸多优越性，是5G网络的理想建网方式，本文分别从机房和网络拓扑、光缆和光交箱资源两个方面，通过理论分析与实际案例测算，探讨了针对5G的C-RAN组网需求下，综合业务接入区的演进方案。
关键词 5G前传；C-RAN；光纤直驱中图分类号 TN913.2 文献标识码 A 文章编号 1008-5599（2019）04-0088-05收稿日期：2018-07-205G 时代即将来临，由于5G 的频谱特性，其基站建设规模将远超当前4G 基站数。
C-RAN 通过集中并池化部署BBU 和拉远建设RRU，可有效减少机房数量，提高建站速度，降低建设成本，且能提升站点协作能力，提高频谱使用效率，是5G 无线接入网的理想建网模式。
综合业务接入区是以行政区和客户分布为依据划分的满足域内基站、WLAN、专线以及家庭宽带等各类业务接入，并进行收敛汇聚的传输基础资源区块。
前期的综合业务接入区规划与建设中未涉及5G 需求，因此针对当前5G C-RAN 建网需求，综合业务接入区需提前进行优化和规划。
1 C-RAN 架构下的5G 前传网络5G 系统将4G 系统的BBU 和RRU 拆分成CU （集中单元）、DU（分布单元）和AAU（有源天线处理单元），其中AAU 至DU 之间的传输网络为前传。
前传解决方案可采用多种方式，包括光纤直驱、有源和无源WDM、WDM PON 系统、微波方式等。
光纤直驱是最简单的前传方案，AAU 至DU 之间通过光纤直连。
此方案无需额外新增传输设备，避免新增设备时延，具有低成本、低时延的优势，但光纤消耗量大、无保护手段。
采用无源WDM 系统，是将AAU 至DU 的链路承载在无源WDM 系统上。
该方式最大优点为节省光纤资源，缺点是无保护手段、无网管监控、维护界面不清晰、故障点增加。
有源WDM 的设备本身成本和配套要求高，WDMPON 系统目前处在规范中，微波系统在前传速率满足上待进一步开发。
因此本文的前传解决方案以光纤直驱为主。
采用C-RAN 部署无线网络后，根据DU 所带AAU 基站数（集中度）不同，可分大集中、中集中和小集中3类。
无论采取何种集中方案，综合业务接入区面临两大挑战：一是如何调整当前综合业务接入区架构以满足C-RAN 嵌入；二是现网光交箱和光缆资源能否满足C-RAN 架构下的前传需求。
2 综合业务接入区演进方案2.1 综合业务接入区中C-RAN 架构的嵌入面向5G 的综合业务接入区C-RAN 架构嵌入需从两方面分析。
首先，在当前综合业务接入区中如何嵌入C-RAN 机房；其次，综合业务接入区的网络拓扑如何演进。
某移动市区平均每个综合业务接入区的主干光交数为7.4个，4G 基站（宏站与微站，室分站因天然具备集中条件不纳入）为40个，5G 宏站加密比例（相比4G 宏站数量增加比例）为25%、 5G 微站加密比例（相比4G 微站数量增加比例）为200%，接入区5G 基站平均为68个。
当C-RAN 集中度（单个C-RAN 机房收敛的5G 拉远站数量）为20时，平均每个接入区需要C-RAN 机房3.4个，取C-RAN 基站占比80%，则C-RAN 机房个数为2.7个。
根据上述分析，C-RAN 机房应嵌入至原综合业务接入区汇聚机房之下、主干光交之上的层级，如图1所示。
将C-RAN 机房通过次级主干光缆与原有主干光交相连，从而嵌入综合业务接入区网络中。
另外，随着全业务的迅猛发展，家庭宽带、中小政企客户接入数量急剧增加，家庭宽带业务的OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）设备正在从汇聚机房逐步下沉，可与C-RAN 机房合设进行规划和建设。
2.2 综合业务接入区网络拓扑结构演进根据综合业务接入区中嵌入C-RAN 机房的分析，演进后综合业务接入区包含了汇聚机房、汇聚层光缆、C-RAN 机房、次级汇聚层光缆、主干光交、主干光缆、次级主干光缆、辅配光交、辅配光缆和接入光缆等元素，该结构在原有接入区模型上增加了C-RAN 机房、次级汇聚层光缆（C-RAN 机房之间组网）和次级主干光缆（AAU 上行汇聚）3个元素。
综合业务区架构由原3层演进为4层，即汇聚层、次级汇聚层、主干配线层、辅配线层。
接入区平面网络由原3层演进为4层，即微网格、主干网格、C-RAN 网格和接入区网格。
其中C-RAN 网格为新增网格，可通过合并若干主干网格得到。
演进后的综合业务接入区包含3个特征：适应5G C-RAN 架构；兼顾OLT 下沉需求，提高业务接入能力；图1 演进后的综合业务接入区网络拓扑模型有线接入网和无线接入网为一张光缆网结构，形成分区明确，接入有序，管理清晰的光缆接入网络。
2.3 C-RAN网格规划和纤芯测算2.3.1 规划思路演进后的综合业务接入区的C-RAN网格规划思路与综合业务接入区规划思路一致，“自下而上，先点后线”。
第1步：测算5G基站建设规模。
在4G规模基础上按不同站型取相应的加密系数进行计算。
建议对密集城区、一般城区和县城、发达乡镇和农村分场景进行5G建设规模的测算。
第2步：确定采用C-RAN模式建设的基站规模（NC ）。
由无线专业确定C-RAN基站占比，NC=5G基站规模×C-RAN基站占比。
第3步：测算C-RAN网格数（即C-RAN机房数NC-RAN ）。
针对单个综合业务接入区，NC-RAN=NsC/C-RAN集中度（NSC为单个接入区的C-RAN站点数）。
第4步：划分C-RAN网格。
将一个或多个主干网格归属为一个C-RAN网格，最终明确C-RAN覆盖的区域。
第5步：在C-RAN网格内，选择合适位置规划C-RAN机房。
第6步：以C-RAN网格为单位，结合5G业务需求和有线业务需求，测算辅配光缆扩容需求、辅配光交扩容需求、次级主干光缆纤芯需求、主干光交扩容需求，推出当前综合业务接入区改造方案。
2.3.2 5G光纤直驱方式前传纤芯需求测算方法2.3.2.1 辅配线光缆层平均纤芯测算设单个综合业务接入区辅配光交数为NG2，需新增数为NX2，则辅配光交总数为NSG2=NG2+NX2。
直接接入主干光交的基站数为NG1,C，直接接入C-RAN机房的基站数为NC,C，则一个辅配光交需上联C-RAN基站数为：每个AAU站点至辅配光交需6芯（1个AAU站按平均3个AAU计），同时预留后期站点扩容量20%，则AAU站点接入辅配光交的纤芯需求为：N AAU→G2=NG2,C×(1+20%)×6辅配光交至主干光交纤芯考虑为每个AAU站点预留1芯，则纤芯需求为 ：N G2→G1=NG2,C×(1+20%)×(6+1)AAU站点至辅配光交成端需求放大20%，则辅配光交总成端需求为：F G2=N AAU→G2×(1+20%)+N G2→G12.3.2.2 主干光缆层独享方式纤芯需求测算次级主干光缆采用独享方式配纤方案如图1左侧主干配纤层所示，即每个主干光交建设直达光缆至C-RAN机房。
设综合业务接入区内主干光交NG1，主干光交至C-RAN机房的纤芯需求为（主干光交上行纤芯不再考虑预留）：每个主干光交需成端上行和下行两个方向的纤芯，且使用的光缆芯数（此处所用光缆芯数规格一般为12的偶数倍）不低于实际纤芯需求数，因此每个主干光交的成端需求：F G1=2×N G1→C2.3.2.3 主干光缆层共享方式纤芯需求测算次级主干光缆采用共享方式配纤方案如图1右侧主干配纤层所示，即主干光交通过相邻光交逐段跳纤，直至将业务传送到C-RAN机房。
主干光交逐级上行至某一级主干光交或C-RAN机房的纤芯需求为：成端需求测算规则与独享方式相同，需考虑上、下行两个方向和光缆芯数规格，则逐个主干光交成端需求：FnG1=2×FnG1→l/n上述公式旨在为演进后综合业务接入区的纤芯和光（1）（2）（3）（4）（6）（5）交箱成端需求提供测算方法。
2.4 综合业务接入区改造方案演进后的综合业务接入区需针对5G 前传预留相应的光纤资源、光交成端资源，对于现网不满足5G 前传建设需求的，需对光缆和光交资源进行优化建设。
2.4.1 市区综合业务接入区改造方案市区综合业务接入区分业务密集区和一般城区两类场景，选取某移动接入区A（业务密集区）、接入区B（一般城区）为例测算纤芯和成端需求。
对于C-RAN 组网对辅配线层的影响，测算结果如表1所示。
由于AAU 基站就近通过辅配光交、主干光交或C-RAN 站收敛，集中度不影响辅配线层的接入和上行需求。
根据表1实例测算，在5G C-RAN 组网模式下，需对辅配线层做两方面改造：一是无论业务密集区还是一般城区，都需建设辅配上行纤芯；二是对于业务密集区的98芯成端需求，实际网络以288芯容量为主的辅配光交成端压力较大，需择机扩容或新增辅配光交分担业务。
一般城区成端压力较小。
对于C-RAN 组网对主干配纤层的影响，表2按C-RAN 集中度分别为10（小集中）、20（中集中）、30（大集中）3种类型，以独享配纤方案和共享配纤方案分别分析主干光交的纤芯和成端需求。
从独享配纤方案看，主干光交上行至C-RAN 机房的纤芯数量不受集中度影响（同辅配线层），一般建设96芯的独享光缆，可满足5G 建设需求。
对于共享配纤方案，受业务累积（主干光交逐级增加）影响，若C-RAN 机房下辖主干光交超过2个，则进出C-RAN 机房的纤芯需求快速上升。
独享配纤方案对主干光交的光缆成端压力小，共享配纤方案在小集中时（C-RAN 机房多）与独享配纤方案相同，但在中集中或更大规模集中时，主干光交的成端需求快速上升，成端压力偏大，需择机扩容主干光交。
独享配纤方案对现有主干纤芯资源和分配没有影响，但需要有足够的管道资源保证新建光缆。
共享配纤方案需要在现网主干配纤方案上，实施扩容建设，光缆成端压力大和光缆环网建设是共享配纤方案的建设难点。
综上所述，5G C-RAN 组网对当前综合业务接入区影响：一是对于辅配线层改造程度不大，只需建设辅配光缆（48芯左右），以及扩容或新建部分辅配光交；二是对于主干配线层，在管道资源充足条件下，建议选择独享配纤方案。
若选用共享配纤方案，则建议选择中、小集中模式，尽可能减少使用原主干光缆的共享纤芯，接入区5G 基站数（个）辅配光交带站数（个）辅配光交数（个）辅配接入纤芯（芯）辅配上行纤芯（芯）成端需求（个）A 17013223414898B604215202448表1 辅配纤芯、辅配光交成端需求测算注：共享配纤方案仅计算了主干光交与C-RAN 机房之间的配纤需求（最大需求），未计算中间光交的配纤量。