中國移動通信集團新疆有限公司石河子市分公司網(wǎng)絡(luò)部|趙月

在實際部署中，可以考慮將IoT-sGW與當前LTE sGW部署在同一機房，將IoT-MME與當前LTE MME部署在同一機房，減少NB-IoT業(yè)務(wù)引入對承載網(wǎng)帶來的影響。

為匹配新業(yè)務(wù)類型的發(fā)展需求，移動通信技術(shù)幾乎每十年就會更新一代。移動數(shù)據(jù)流量和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)出現(xiàn)爆發(fā)式增長，移動通信網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率和網(wǎng)絡(luò)容量需要進一步提升，當前的LTE網(wǎng)絡(luò)將逐步向5G網(wǎng)絡(luò)演進。

4.5G和5G對傳輸網(wǎng)提出新需求

4.5G技術(shù)在當前4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過引入載波聚合、站間協(xié)同等技術(shù)，提升用戶峰值速率，推進TDD/FDD融合組網(wǎng)，提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋及網(wǎng)絡(luò)承載能力，對傳輸網(wǎng)提出了多種需求。

而5G網(wǎng)絡(luò)主要特征可以用“標志性能力指標”和“一組關(guān)鍵技術(shù)”定義。其中，標志性能力指標為“Gbit/s用戶體驗速率”，一組關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。5G相對4G網(wǎng)絡(luò)有多種變化，對傳輸網(wǎng)也提出了多種需求。

總體來看，4.5G、5G技術(shù)的發(fā)展對傳送網(wǎng)的需求可以歸納為以下三大方面。

● 大帶寬：4.5G、5G技術(shù)都對帶寬提出了更高的要求，100G及超100G以太網(wǎng)技術(shù)將會是未來的發(fā)展趨勢。

● 低時延：為滿足端到端超低時延要求，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需扁平化，同時也需考慮從設(shè)備角度降低轉(zhuǎn)發(fā)時延。

● 控制平面：靈活連接是未來網(wǎng)絡(luò)的基本需求，未來網(wǎng)絡(luò)需要引入SDN集中化控制器。4.5G、5G主要實現(xiàn)形式是小基站和NB-IoT，在具體實施過程中還需要借助BBU集中/C-RAN技術(shù)方案。

5G傳輸解決方案

針對小基站的傳輸解決方案

小基站是指單載波（20MHz帶寬）功率在500mW以下，集成了BBU、RRU、天線的一體化基站，即一體化的皮基站和飛基站兩類。小基站是一種低成本室內(nèi)覆蓋解決方案，可作為蜂窩網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋補充和容量擴充手段，主要用于家庭、小型企業(yè)、營業(yè)廳、超市等室內(nèi)補盲補熱場景。

小基站系統(tǒng)的主要網(wǎng)元有小基站、小基站網(wǎng)關(guān)（以下簡稱網(wǎng)關(guān)）及網(wǎng)管系統(tǒng)，其中，網(wǎng)關(guān)的功能是保證小基站接入的安全和傳輸數(shù)據(jù)的安全，并對S1接口信令面進行匯聚。小基站一般要求具有自啟動功能，支持GPS同步、空口同步和地面?zhèn)鬏斖?種方式。

小基站組網(wǎng)架構(gòu)如圖所示。飛基站采用PON+CMNET方案連接至小基站網(wǎng)關(guān),無自有資源時可使用第三方資源實現(xiàn)回傳；皮基站采用PON/PTN+CMNET方案連接至網(wǎng)關(guān)，新建接入設(shè)備時優(yōu)先考慮PON設(shè)備，即選擇PON+CMNET,原則上不采用第三方資源回傳。

鑒于小基站尤其是飛基站，其數(shù)量較多、可規(guī)劃性較差，原則上不推薦采用端到端PTN方式承載，如有應(yīng)嚴格控制接入數(shù)量，并做好風(fēng)險控制，避免PTN設(shè)備與CMNET網(wǎng)絡(luò)直接相連。

● PON+CMNET：對于部署在PON覆蓋區(qū)域的小基站，采用PON+CMNET回傳方案，即末端采用PON接入，通過OLT上聯(lián)至BRAS/SR，經(jīng)城域數(shù)據(jù)網(wǎng)、省干CMNET后連接至小基站網(wǎng)關(guān)。為了保證安全性，在CMNET與小基站網(wǎng)關(guān)間需經(jīng)過防火墻，以保證網(wǎng)絡(luò)的安全性。

● PTN+CMNET：對于小基站部署場景不具備PON網(wǎng)絡(luò)但有PTN資源時，采用L2 PTN接入，通過PTN連接至BRAS/SR，PTN和BRAS/SR間可通過LAG保護方式連接。

小基站IP地址由小基站網(wǎng)關(guān)對小基站的地址進行轉(zhuǎn)換及收斂，僅為小基站網(wǎng)關(guān)分配少量普通基站IP地址。小基站分配一個VLAN地址，由于PON網(wǎng)絡(luò)VLAN使用不統(tǒng)一，小基站VLAN分配需根據(jù)PON網(wǎng)絡(luò)使用情況確定。

針對NB-IoT的傳輸解決方案

移動通信正從人與人的連接，向人與物以及物與物的連接邁進，萬物互聯(lián)是必然趨勢。相比藍牙、ZigBee等短距離通信技術(shù)，移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)具備廣覆蓋、可移動以及大連接數(shù)等特性，能夠帶來更加豐富的應(yīng)用場景，理應(yīng)成為物聯(lián)網(wǎng)的主要連接技術(shù)。作為LTE的演進型技術(shù)，4.5G除了具有高達1Gbit/s的峰值速率，還意味著基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的更多連接數(shù)，支持海量M2M連接以及更低時延，將助推高清視頻、VoLTE以及物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用快速普及。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)正在開啟一個前所未有的廣闊市場。

基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)成為萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個重要分支。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本，實現(xiàn)平滑升級。NB-IoT具備四大特點：一是廣覆蓋，將提供改進的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，覆蓋面積擴大100倍；二是具備支撐海量連接的能力，NB-IoT一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接，支持低延時敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；三是更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機時間長達10年；四是更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個接連模塊不超過5美元。

圖 小基站組網(wǎng)架構(gòu)

NB-IoT對承載的需求體現(xiàn)在帶寬、時延、Qos、網(wǎng)絡(luò)性能等方面。

● 帶寬需求：以典型S111站型為例，基站上行峰值約為624Kbit/s，下行峰值約為540Kbit/s。實際應(yīng)用中，下行流量遠小于上行。

● 時延需求：NB-IoT S1接口的時延相對于LTE S1接口進一步放寬，可以達到秒級。

● Qos需求：考慮到NB-IoT終端多為周期性上報，為保證數(shù)據(jù)可靠傳輸，可以在PTN上為之分配較高優(yōu)先級EF。

● 網(wǎng)絡(luò)性能需求：無論是升級現(xiàn)網(wǎng)GSM基站支持GN雙模，還是新建NB-IoT基站，都需要針對S1接口新增承載電路，涉及偽線、隧道、保護實例等業(yè)務(wù)配置。

NB-IoT對PTN網(wǎng)絡(luò)承載挑戰(zhàn)有限，不會對承載網(wǎng)絡(luò)造成沖擊。在實際部署中，可以考慮將IoT-sGW與當前LTE sGW部署在同一機房，將IoT-MME與當前LTE MME部署在同一機房，減少NB-IoT業(yè)務(wù)引入對承載網(wǎng)帶來的影響。

BBU集中/C-RAN部署方案

（1）BBU集中/C-RAN技術(shù)方案分析

運營商面臨著無線接入網(wǎng)高昂的投資和運維成本，快速增長的數(shù)據(jù)流量和相對緩慢的APRU增長等挑戰(zhàn)，為了滿足不斷增長的無線寬帶業(yè)務(wù)需求，移動運營商不斷增加空中接口帶寬和基站數(shù)量，無線接入網(wǎng)絡(luò)的能源消耗問題也變得日益嚴重，同時潮汐效應(yīng)導(dǎo)致基站較低的平均利用率?；谝陨锨疤?，移動運營商提出了無線網(wǎng)絡(luò)綠色演進的理念，通過引入全新的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架BBU集中部署以滿足低成本、高容量、低能耗、易運營的要求。

（2）BBU集中部署優(yōu)勢分析

BBU集中部署可有效降低對機房及配套資源的依賴，便于集中維護和擴容，提高了BBU利用率。

● 支持未來網(wǎng)絡(luò)平滑演進：BBU集中部署后，后續(xù)網(wǎng)絡(luò)演進可利用基帶池共享方式，實現(xiàn)基帶容量動態(tài)共享，并且實現(xiàn)基帶資源的動態(tài)分配和調(diào)度，更好地應(yīng)用于產(chǎn)生“話務(wù)遷徙”的區(qū)域。

● 降低建設(shè)及維護成本：BBU集中可提高BBU設(shè)備的利用率，減少BBU配置數(shù)量，降低無線網(wǎng)絡(luò)投資、基礎(chǔ)配套設(shè)施費等建設(shè)成本消耗；BBU集中機房主要選擇在條件較好的匯聚機房及無線基站機房作為站址，可以充分利用原有機房的光纜、電源、空調(diào)等配套資源，提高機房的整體利用率，另外在選址、機房、室內(nèi)配套、傳輸覆蓋等方面，可以大幅縮短站點建設(shè)周期。

（3）BBU集中部署的劣勢也不能忽視

● 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全方面：BBU集中部署后，RRU與BBU之間采用星形組網(wǎng)，一旦發(fā)生光纜中斷事故，RRU與BBU之間的連接將出現(xiàn)中斷，網(wǎng)絡(luò)安全冗余性不足。BBU集中部署在部分機房后，如該機房發(fā)生浸水、外電長時間斷電、誤操作或設(shè)備單點故障導(dǎo)致BBU設(shè)備退服時，可能會造成大面積的無線網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

● 光纜網(wǎng)絡(luò)方面：BBU集中部署后，RRU站點由于無傳輸設(shè)備承載，無法將多個RRU業(yè)務(wù)進行匯聚后再傳送，造成光纖資源的消耗，部署越集中對主干、配線資源的消耗較大，后續(xù)擴容對瓶頸段落的管道資源要求越來越高，投資明顯增加。如通過部署波分設(shè)備承載，則單站接入造價明顯提高。

（4）C-RAN技術(shù)尤為重要

C-RAN是基于集中化處理、協(xié)作式無線電和實時云計算構(gòu)架的綠色無線接入網(wǎng)構(gòu)架，具備BBU集中化、基帶池內(nèi)的BBU協(xié)作化、無線處理資源的“云化”、基站“軟化”等特征。C-RAN具備4C特色，即Clean（節(jié)能減排），Centralized（集中處理），Cooperative（協(xié)同調(diào)度）和Cloud（具有云計算能力的軟硬件平臺）。

海量的基站建設(shè)需求導(dǎo)致站址獲取越來越困難，大量站址的租用及電源配套問題已成為制約網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要因素，而室外柜則普遍存在交付復(fù)雜且安全性低的問題。

另外，LTE系統(tǒng)采用OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)實現(xiàn)同頻組網(wǎng)，由于其物理層技術(shù)自身沒有小區(qū)間干擾抑制的機制，導(dǎo)致小區(qū)邊緣干擾嚴重，小區(qū)邊緣吞吐量無法保證，載波聚合時同頻干擾尤為明顯；而采用C-RAN建網(wǎng)，站間協(xié)同技術(shù)可有效提升LTE/LTE-A用戶體驗，同時降低時延，可有效提升小區(qū)邊界用戶體驗?？梢?，隨著LTE建設(shè)的大規(guī)模展開，采用C-RAN技術(shù)顯得尤其重要。