5G对传输网提出新需求解决方案需因地制宜

中国移动通信集团新疆有限公司石河子市分公司网络部|赵月

在实际部署中，可以考虑将IoT-sGW与当前LTE sGW部署在同一机房，将IoT-MME与当前LTE MME部署在同一机房，减少NB-IoT业务引入对承载网带来的影响。

为匹配新业务类型的发展需求，移动通信技术几乎每十年就会更新一代。移动数据流量和物联网设备连接数出现爆发式增长，移动通信网络的频谱效率和网络容量需要进一步提升，当前的LTE网络将逐步向5G网络演进。

4.5G和5G对传输网提出新需求

4.5G技术在当前4G网络的基础上，通过引入载波聚合、站间协同等技术，提升用户峰值速率，推进TDD/FDD融合组网，提升网络覆盖及网络承载能力，对传输网提出了多种需求。

而5G网络主要特征可以用“标志性能力指标”和“一组关键技术”定义。其中，标志性能力指标为“Gbit/s用户体验速率”，一组关键技术包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络架构。5G相对4G网络有多种变化，对传输网也提出了多种需求。

总体来看，4.5G、5G技术的发展对传送网的需求可以归纳为以下三大方面。

● 大带宽：4.5G、5G技术都对带宽提出了更高的要求，100G及超100G以太网技术将会是未来的发展趋势。

● 低时延：为满足端到端超低时延要求，网络结构需扁平化，同时也需考虑从设备角度降低转发时延。

● 控制平面：灵活连接是未来网络的基本需求，未来网络需要引入SDN集中化控制器。4.5G、5G主要实现形式是小基站和NB-IoT，在具体实施过程中还需要借助BBU集中/C-RAN技术方案。

5G传输解决方案

针对小基站的传输解决方案

小基站是指单载波（20MHz带宽）功率在500mW以下，集成了BBU、RRU、天线的一体化基站，即一体化的皮基站和飞基站两类。小基站是一种低成本室内覆盖解决方案，可作为蜂窝网络的有效覆盖补充和容量扩充手段，主要用于家庭、小型企业、营业厅、超市等室内补盲补热场景。

小基站系统的主要网元有小基站、小基站网关（以下简称网关）及网管系统，其中，网关的功能是保证小基站接入的安全和传输数据的安全，并对S1接口信令面进行汇聚。小基站一般要求具有自启动功能，支持GPS同步、空口同步和地面传输同步3种方式。

小基站组网架构如图所示。飞基站采用PON+CMNET方案连接至小基站网关,无自有资源时可使用第三方资源实现回传；皮基站采用PON/PTN+CMNET方案连接至网关，新建接入设备时优先考虑PON设备，即选择PON+CMNET,原则上不采用第三方资源回传。

鉴于小基站尤其是飞基站，其数量较多、可规划性较差，原则上不推荐采用端到端PTN方式承载，如有应严格控制接入数量，并做好风险控制，避免PTN设备与CMNET网络直接相连。

● PON+CMNET：对于部署在PON覆盖区域的小基站，采用PON+CMNET回传方案，即末端采用PON接入，通过OLT上联至BRAS/SR，经城域数据网、省干CMNET后连接至小基站网关。为了保证安全性，在CMNET与小基站网关间需经过防火墙，以保证网络的安全性。

● PTN+CMNET：对于小基站部署场景不具备PON网络但有PTN资源时，采用L2 PTN接入，通过PTN连接至BRAS/SR，PTN和BRAS/SR间可通过LAG保护方式连接。

小基站IP地址由小基站网关对小基站的地址进行转换及收敛，仅为小基站网关分配少量普通基站IP地址。小基站分配一个VLAN地址，由于PON网络VLAN使用不统一，小基站VLAN分配需根据PON网络使用情况确定。

针对NB-IoT的传输解决方案

移动通信正从人与人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进，万物互联是必然趋势。相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术，移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性，能够带来更加丰富的应用场景，理应成为物联网的主要连接技术。作为LTE的演进型技术，4.5G除了具有高达1Gbit/s的峰值速率，还意味着基于蜂窝物联网的更多连接数，支持海量M2M连接以及更低时延，将助推高清视频、VoLTE以及物联网等应用快速普及。蜂窝物联网正在开启一个前所未有的广阔市场。

基于蜂窝的窄带物联网成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本，实现平滑升级。NB-IoT具备四大特点：一是广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍；二是具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间长达10年；四是更低的模块成本，企业预期的单个接连模块不超过5美元。

图 小基站组网架构

NB-IoT对承载的需求体现在带宽、时延、Qos、网络性能等方面。

● 带宽需求：以典型S111站型为例，基站上行峰值约为624Kbit/s，下行峰值约为540Kbit/s。实际应用中，下行流量远小于上行。

● 时延需求：NB-IoT S1接口的时延相对于LTE S1接口进一步放宽，可以达到秒级。

● Qos需求：考虑到NB-IoT终端多为周期性上报，为保证数据可靠传输，可以在PTN上为之分配较高优先级EF。

● 网络性能需求：无论是升级现网GSM基站支持GN双模，还是新建NB-IoT基站，都需要针对S1接口新增承载电路，涉及伪线、隧道、保护实例等业务配置。

NB-IoT对PTN网络承载挑战有限，不会对承载网络造成冲击。在实际部署中，可以考虑将IoT-sGW与当前LTE sGW部署在同一机房，将IoT-MME与当前LTE MME部署在同一机房，减少NB-IoT业务引入对承载网带来的影响。

BBU集中/C-RAN部署方案

（1）BBU集中/C-RAN技术方案分析

运营商面临着无线接入网高昂的投资和运维成本，快速增长的数据流量和相对缓慢的APRU增长等挑战，为了满足不断增长的无线宽带业务需求，移动运营商不断增加空中接口带宽和基站数量，无线接入网络的能源消耗问题也变得日益严重，同时潮汐效应导致基站较低的平均利用率。基于以上前提，移动运营商提出了无线网络绿色演进的理念，通过引入全新的网络构架BBU集中部署以满足低成本、高容量、低能耗、易运营的要求。

（2）BBU集中部署优势分析

BBU集中部署可有效降低对机房及配套资源的依赖，便于集中维护和扩容，提高了BBU利用率。

● 支持未来网络平滑演进：BBU集中部署后，后续网络演进可利用基带池共享方式，实现基带容量动态共享，并且实现基带资源的动态分配和调度，更好地应用于产生“话务迁徙”的区域。

● 降低建设及维护成本：BBU集中可提高BBU设备的利用率，减少BBU配置数量，降低无线网络投资、基础配套设施费等建设成本消耗；BBU集中机房主要选择在条件较好的汇聚机房及无线基站机房作为站址，可以充分利用原有机房的光缆、电源、空调等配套资源，提高机房的整体利用率，另外在选址、机房、室内配套、传输覆盖等方面，可以大幅缩短站点建设周期。

（3）BBU集中部署的劣势也不能忽视

● 网络结构安全方面：BBU集中部署后，RRU与BBU之间采用星形组网，一旦发生光缆中断事故，RRU与BBU之间的连接将出现中断，网络安全冗余性不足。BBU集中部署在部分机房后，如该机房发生浸水、外电长时间断电、误操作或设备单点故障导致BBU设备退服时，可能会造成大面积的无线网络瘫痪。

● 光缆网络方面：BBU集中部署后，RRU站点由于无传输设备承载，无法将多个RRU业务进行汇聚后再传送，造成光纤资源的消耗，部署越集中对主干、配线资源的消耗较大，后续扩容对瓶颈段落的管道资源要求越来越高，投资明显增加。如通过部署波分设备承载，则单站接入造价明显提高。

（4）C-RAN技术尤为重要

C-RAN是基于集中化处理、协作式无线电和实时云计算构架的绿色无线接入网构架，具备BBU集中化、基带池内的BBU协作化、无线处理资源的“云化”、基站“软化”等特征。C-RAN具备4C特色，即Clean（节能减排），Centralized（集中处理），Cooperative（协同调度）和Cloud（具有云计算能力的软硬件平台）。

海量的基站建设需求导致站址获取越来越困难，大量站址的租用及电源配套问题已成为制约网络发展的重要因素，而室外柜则普遍存在交付复杂且安全性低的问题。

另外，LTE系统采用OFDM(正交频分复用)技术实现同频组网，由于其物理层技术自身没有小区间干扰抑制的机制，导致小区边缘干扰严重，小区边缘吞吐量无法保证，载波聚合时同频干扰尤为明显；而采用C-RAN建网，站间协同技术可有效提升LTE/LTE-A用户体验，同时降低时延，可有效提升小区边界用户体验。可见，随着LTE建设的大规模展开，采用C-RAN技术显得尤其重要。