基于C-RAN的5G关键技术研究

王振宇

摘要：随着5G网络的规模部署、物联网蓬勃发展，无线网络中的数据流量迅速上升，各个运营商开始部署综合接入业务区，进一步将接入网机房进行下沉，综合业务局站作为大集中点，收敛局站周边基站。5GBBU原则上采用集中部署（C-RAN）模式，而不推荐采用分散部署（D-RAN）模式。本文对基于C-RAN的5G关键技术进行分析，以供参考。

关键词：C-RAN;5G技术;研究

引言

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。本质是通过减少基站机房数量，减少能耗，采用协作化、虚拟化技术，实现资源共享、动态调度和提高频谱效率，以达到低成本、高带宽和灵活度的运营。C-RAN的总目标是解决移动互联网快速发展给运营商带来的多方面挑战（能耗，建设运维成本和频谱资源），追求可持续的业务和利润增长。

1 5G承载的需求分析

（1）eMBB（增强型移动宽带）：主要用于连续广域覆盖和热点高容量场景，为用户提供极髙的数据传输速率，满足网络极髙的流量密度需求;具有1Gbps用户体验速率、数十Gbps峰值速率和数十Tbps/km2的流量密度需求是该场景的主要指标要求。（2）物联网mMTC（低功耗、大连接）：面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、海量连接等特点;要求网络具备超千亿连接的支持能力，满足100万/km2连接数密度指标要求，并保证终端的超低功耗和超低成本。

随着云化核心网按需下沉，業务网关不仅只是集中部署在省干的核心机房，还要分散下沉到城域核心机房及区县汇聚机房，带来业务网关之间的东西向流量，以及业务终结位置的不确定性。同时，无线CU/DU分离，以及DU与CU，CU与无线边缘计算（MEC）之间的冗余备份和多归属关系，使得CU、DU、MEC之间存在复杂的、不确定性连接。相比4G，5G承载网需要三层到边缘，快速建立灵活可靠连接，同时减少流量绕行带来的带宽消耗和时延开销。

2 5GC-RAN部署场景

5GRAN的部署方式分为分布式无线接入网（D-RAN）和集中式无线接入网（C-RAN），其中C-RAN又可细分为CRAN小集中和CRAN大集中，两种部署模式，CRAN大集中一般需要CU云化和DU池化集中部署来支撑实现。

对比D-RAN方式，采用C-RAN方式部署在投资、成本、环保上具有明显的优势，但由于C-RAN的前传部署特征，如：光纤直驱方式，虽组网结构简单、接入便捷，但需消耗大量纤芯资源。如采用无源WDM、WDM/OTN和SPN等有源传输系统，虽可降低对纤芯的消耗，但需增加设备建设的投入，建维成本对比光纤直驱方式优势也不明显。

3 C-RAN配置原则

（1）合理选择集中机房：集中机房是C-RAN建设的基础资源。应综合考虑以下几个方面：

①集中机房改造一次性同步考虑满足4/5G基站的集中需求，避免重复改造。

②集中机房改造按照10个机位预留，其中BBU集中预留2个机位，预留1个ODF机位，开关电源+蓄电池预留3个机位，其他业务下沉及传输网共预留4个机位。

③原则不新建集中机房，新建机房应考虑全专业、全业务的需求。

（2）引电容量：应根据集中机房原有设备电力负荷以及新增设备功耗情况，核算交流市电容量需求。

（3）开关电源容量：集中机房一次性同步考虑满足4/5G基站集中的新增设备功耗情况，结合机房内开关电源配置及已占用现状，并根据机房空间及承重现状，提出扩容或者新建开关电源需求。

（4）蓄电池组：根据机房可用空间条件、承重等条件，综合考虑机房改造成本效益、基站重要性等多方因素，合理新增蓄电池配置，保障必要的备电时长，并可增配一定数量的移动油机加强保障。

（5）机房空调：应综合考虑新增相关设备的散热需求、原有机房的空调现状情况，按需增配机房空调。

（6）为避免因光缆中断导致过多数量的RRU同时退服，C-RAN机房的光缆出局路由应尽量丰富。

4前传传输方案

5G前传技术方案包括光纤直连、无源WDM、有源WDM/OTN、切片分组网络（SPN）等，具体见下图。

5.1新技术的应用

微管微缆应用场景如下：①对空闲管孔进行扩容：利用微管微缆对原有通信管道空闲的子孔进行扩容，提升原有管道的容缆率。②对管道资源占满段落进行优化：管道资源已经占满无法穿放新的普通光缆的段落，利用原有管孔的剩余空间布放微管，用微缆替换原有普通光缆，释放管孔资源。③共建共享段落中应用：利用微管微缆在共建共享段管道中敷设以达到扩大管孔资源和增加光缆数量的目的。④利用雨污水管道、微槽方式实现末端接入。

5.2通信管道建设策略

通信管道建设与城市规划和道路建设紧密结合，坚持“覆盖率”与“连通率”并重，以“全面规划、分步实施”为方针，以“规模化、网络化”为目标建设管道，向业务接入点延伸的分支管道根据业务发展需求有目的地开展建设。

结束语

面向5G海量的纤芯资源需求，管线基础资源储备和建设应坚持智能化、网格化、差异化的思路，积极优化部署使用、着力提升接入能力。

参考文献：

[1]李超.5GC-RAN有保护的全波分WDM前传网创新方案[C].2019：84-88.

[2]吴钦雄.基于C-RAN组网方式的5G传输承载方案研究和实践[J].，2019，32（09）：7-11.

[3]王楷为.C-RAN架构下高能效的资源分配相关问题研究[D].中国大学，2017.