基于CˉRAN组网方式的5G传输承载方案剖析.pdf

2023 年 9 月基于组网方式的传输承载方案剖析林显乐（中通服中睿科技有限公司，广东 广州 510630）【摘要】基于集中式/云化无线接入网渊C谣RAN冤组网方式设计 5G 传输承载方案是目前 5G 时代背景下提高通信服务质量的主导方向遥 简要分析了 C谣RAN 组网方式在 5G 传输承载方案中的可行性和应用袁并围绕合理设计组网架构尧明晰传输承载需求尧加强组网改造等方法梳理方案优化设计思路袁确保在新组网方式支持下提升 5G 传输承载能力遥【关键词】C谣RAN 组网方式曰5G 通信技术曰传输承载曰回传方案【中图分类号】TN929.5【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）09-0020-030 引言按照传统组网方式建设基站基本上需要 60 d的建设周期，投资额高达 45 万元。为促进无线接入网绿色改造建设，应积极采用新组网方式改进组网建设条件。集中式/云化无线接入网（C谣RAN）组网方式相关概念最早提出时间是 2009 年，由华为、中兴等企业联合命名。组网部署方案的优选和优化设计是顺应时代变化趋势、实现提质增效的重要举措。1 C谣RAN 组网方式在 5G 传输承载方案中的可行性1.1 可行性价值自 2020 年 5G 商用化，5G 基站随之增加，对应的移动流量也呈现递增趋势，如表 1 所示。对 5G 传输承载方案进行优化设计，已成为无线接入网改造的重要依托。传统组网方式以分布式组网为主，在机房配套设施空调能耗水平、资源利用率、维护成本方面存在局限。C谣RAN 组网方式优势显著，在通信服务场景中更具适用性，基于 C谣RAN 组网方式设计 5G传输承载方案具有较高的可行性1。一方面，C谣RAN 组网方式具有低成本优势，基于该组网方式设计 5G 传输承载方案，整体投入较少，建设成本和运营成本均较低。例如，在机房配置环节，能够在虚拟化技术的辅助下提高频谱效率；在运营管理方面，机房能耗也显著降低。网络功能虚拟化和软件定义网络可以有效规避运营风险和污染隐患。另一方面，C谣RAN 组网方式集中性特征明显，将基带处理单元以及分布单元整合集中布置，具有易于维护、便捷管理等特点2。C谣RAN 组网方式在 5G传输承载方案中具有较强的可行性，可基于该组网方式改进无线接入网架构。年份移动电话普及率/（部 百人-1）4G 基站数/万个5G 基站数/万个移动流量/亿 GB2020112.957571.81 6562021116.3590142.52 2162022119.2603231.22 618表 1 2020要2022 年我国移动通信基站建设与移动电话普及情况数据来源：共研网和工业和信息化部。1.2 设计原则基于 C谣RAN 组网方式设计 5G 传输承载方案应遵循相关设计原则。首先，应符合“始终呼应”要求，即基于 C谣RAN 组网方式布置无线接入网架构的根本目的在于优化传输承载能力和优化设备性能，在设计方案时，应对照最终成果规范架构步骤。其次，应体现合理性原则，目前 4G 网络已部署 C谣RAN 的区域，应遵循沿用既有组网的原则开展 5G C谣RAN建设，未部署 C谣RAN 的区域，应结合 5G 建设情况进行 C谣RAN 部署。最后，应秉承提质增效以及节约成本的原则，尽量提高改造效益，实现组网设计低能耗、低成本运营的目的3。2 C谣RAN 组网方式在 5G 传输承载方案中的应用2.1 基带处理单元布置基于 C谣RAN 组网方式的 5G 传输承载方案具体设计中，以基带处理单元为基础，通过骨干光纤将射频拉远单元拉伸至指定位置，达到网络覆盖的目的。通信设计与应用202023 年 9 月C谣RAN 组网方式一般无须单独设置站点或者新建传输设备，可以利用现有的传输资源，有利于节约资源、降低成本4。基于 C谣RAN 组网方式进行无线接入网改造，应合理布置基带处理单元。一方面，需实现基带处理单元同射频拉远单元的有效整合，在时分双工站点、频分双工站点的保障下提高站点机房空间利用率。另一方面，还应当将基带处理单元集中布置于 C谣RAN 机房内，数量为 10 组/机房，每组 5 个，一般需要配置 6 块基带板，从而实现多个基带处理单元合理布置以及站点有序改造的目的。2.2 时钟资源部署在 C谣RAN 组网方式下，需根据现场条件对C谣RAN 机房内的时钟资源进行合理部署。一般以符合 5G 通信技术要求的 GPS 时钟、北斗时钟为基础，还可使用 1588V2 时钟为备用时钟，其中 GPS 天线以及北斗连接天线应与基带处理单元保持 100 m 的间距，若间距在 100240 m，则应增设放大器，逐步扩大 5G 通信服务范围。2.3 供电与传输连接设计基于 C谣RAN 组网方式的 5G 传输承载方案，还需涵盖供电设计和传输连接设计等内容。在供电设计中，需将基带处理单元集中布置于 C谣RAN 机房内，同时针对能耗提出可行性建议。比较4G 和 5G 基带处理单元功耗，分别为 6001 100 W、1 0002 100 W，宜选择直流供电方式，创造有利条件。3 基于 C谣RAN 组网方式的 5G 传输承载方案优化设计3.1 合理设计组网架构5G 传输承载方案的优化设计，应先了解所包含的内容及其适用性。5G 传输承载方案主要包括前传方案和回传方案，且不同的建设方式各有优势，如表 2 所示。前传方案中两种常见方式的应用特征如表 3 所示，无滤波分与有滤波分这两种方式均能够有效减少纤芯数量，最多可减少 45 纤芯/机房。无滤波分前传方案部署和有滤波分前传方案部署分别如图 1、图 2 所示。尽管在组网部署阶段无法保证缆线均衡分布，但处理难度也不大，应结合现场实际条件，针对前传方案和回传方案中各种建设方式择优而选，以满足低时延服务需求，符合传输网使用要求。5G 传输承载方案类型优势劣势适用场景前传方案光纤直驱纤芯资源用量少安装位置受限适用于支持环保且安全需求一般的工程，少拉远点区域无滤波分简便，可操作性强运维管理难度大光纤资源分布广泛区域有滤波分可扩展性好技术成熟度一般基带处理单元汇聚于机房内的场景回传方案新建设备覆盖范围广成本较高规模覆盖城市设备升级强化通信功能技术难度大小规模街区设备扩充充分满足 5G 服务需求可操作性一般小规模街区表 2 前传方案与回传方案建设方式优劣势及适用性分析前传方案网络容量安装要求连接电源安全度组网方式无滤波分1:8；1:12；1:18低不需要低点对点有滤波分单纤 80 波高需要高环形组网；星型组网表 3 前传方案中两种常见方式的应用特征相比于分布式组网方式，C谣RAN 组网方式优势更显著，以该组网方式设计 5G 传输承载方案时，应当合理设计组网架构。以前传、中传以及回传为主体结构，其中应当将射频拉远单元以及基带处理单元设置于同一机房内，可以实现实时通信，增强通信的灵活性5。通过对网络架构层级的合理布置，有助于提升网络传输服务质量。按照回传方案标准布置网络架构，还能达到节约资源的目的。此外，网络架构中各模块功能存在差异，应当将结构层、物理层等层图 1 无滤波分前传方案部署局端光交基站杆塔图 2 有滤波分前传方案部署姿1姿n合分波器光开关光电探测器OPSOPS主用路由备用路由光电探测器通信设计与应用212023 年 9 月级按照传输下载实际需求进行布置，优化网络资源，提升组网设计的合理性。3.2 明晰传输承载需求3.2.1 机房配置需求在确定组网架构设计后，还需根据传输承载需求配置机房。一般情况下，基于 C谣RAN 组网方式部署网络，基本不需要额外建设机房，只需要为设备、天线提供连接空间即可，机房配置要求较低6。以广东省某 C谣RAN 5G 组网部署方案为例，采用 C谣RAN 组网建设方案（集中式组网）和传统组网建设方案（分布式组网），其土建及高风压通信杆的投资金额一致，土建投资金额为 11 万元，高风压通信杆（高 15 m）投资金额为 7 万元。投资金额差异主要体现在机房布置成本上，即部署 C谣RAN 站点和传统站点简易机房期间，前者无须投资，后者需投资 9 万元，涵盖机房建设、照明、配电等事项，而且在直流电源布置方面，传统站点需投资 8 万元，C谣RAN 站点可节省 4 万元。相比于传统组网建设方案需兼顾机房需求，C谣RAN 组网建设方案机房配置需求不高，在站点建设总价上可节省 14.3 万元，能有效降低投资成本。3.2.2 通信服务需求基于 C谣RAN 组网方式设计 5G 传输承载方案，除了满足机房配置需求，还需要兼顾通信服务需求。通信服务需求具体指的是低时延通信服务，保证用户在新站点条件下能够获得超过 100 Mbit/s 的通信速率。同时，通过合理控制跳纤点的方式，在回传距离缩短的前提下优化通信服务7。以某省为例，该省南北距离约 700 km，且省中心位于该省西南部，若按照传统的站点布置方式，采用“省会构建核心网”的方案，所需光缆里程为 600 km，导致通信距离过长。因此，可选择在该省东北部增设核心网，采用“南北向均设立核心网”的方案，可以减少光缆里程 400 km，且对应的时延可缩短 2 ms。可见，按照新组网方式部署 5G 传输承载网络，有利于缩短通信距离，提高传输下载速率，保障低时延服务质量，为用户提供优质的通信服务。3.3 加强组网改造基于 C谣RAN 组网方式的 5G 传输承载方案，还需根据实际传输承载需求进行组网改造，分析每种方案的可行性。例如，前传方案中的光纤直连方案，该方案容易加剧纤芯资源损耗，尽管从投资经济性层面分析并不存在高成本问题，但实际建设中需随时补充缆线，不适用于纤芯资源不足的项目，存在一定的限制。因此，在开展组网改造优化时，要结合可操作性、安全性、经济性、时效性等方面选择方案，并积极运用高新技术予以优化，提高组网改造的科学合理性。此外还可以对方案中的拉远距离进行改造优化8。例如，选用 1/2 超柔馈线时，其拉远距离宜控制在 130 m 之内；选用 RG8U 馈线时，在未安装放大器的情况下拉远距离应保持在 100 m 以内，而在安装有放大器，拉远距离也不应超过 220 m。通过线路改造设计为 5G 传输承载提供有效连接，最大限度提高方案与网络服务需求的匹配度。4 结语基于 C谣RAN 组网方式设计 5G 传输承载方案，应先评估 C谣RAN 组网方式的可行性，并根据基带处理单元布置、时钟资源部署、供电传输连接设计等内容明晰优化设计思路，从组网架构、传输承载需求、组网改造等方面着手，在 C谣RAN 组网方式的支持下构建无线接入网通信体系，有效增强城市通信服务效果和网络设备性能，促进我国通信服务事业的良性发展。参考文献1 罗方勤，陈明钰，张忠欣，等.面向 5G 基站的 C谣RAN 部署方案探究J.广西通信技术，2022（2）：31-35.2 杨朝，胡剑飞，梁红丽.面向 5G 低时延业务的 IPRAN 组网架构及新技术探讨J.信息技术与信息化，2020（9）：133-135.3 李伟平，戴俊，陈欢，等.面向5GC谣RAN 组网的机房配置标准与模型J.移动通信，2020，44（5）：72-75.4 吴钦雄.基于 C谣RAN 组网方式的 5G 传输承载方案研究和实践J.电信工程技术与标准化，2019，32（9）：7-11.5 于磊，陆欣，刘红卫.基于 C谣RAN 的移动城域网 5G 承载方案探讨J.通信电源技术，2020，37（6）：196-197.6 杨珩，崔北柱.浅析 C谣RAN 机房选址偏离对于传输的影响J.电信工程技术与标准化，2022，35（6）：80-86.7 李杰彬.基于无线前传的 C谣RAN 系统预编码及功率分配问题研究D.南京：东南大学，2021.8 黄广建.关于 5G 网络建设维护降本增效若干策略的分析J.长江信息通信，2021，34（5）：202-205.作者简介院林显乐（1987），男，汉族，广东阳江人，本科，工程师，主要从事通信传输设计工作。通信设计与应用22