基于TD-LTE的C-RAN传输解决方案

罗新军，徐舜尧

（1.中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019；2.中国移动通信集团广东有限公司中山分公司，广东 中山 528403）

1 概 述

后TD-LTE时代的规模建网基本完成，形成了基于宏微结合的整体立体网络。TD-LTE网络技术特点、网络语音、数据业务的高速增长等，对网络健康度指标提出了更高要求，需加速对TD-LTE无线网络建设；国家对移动通信网络提速降费战略的提出，对运营商网络建设与运维的降本增效提出了更高要求；TD-LTE使用频段相对高，站点密集，需要大量的机房、电源、电池及相关配套资源，投资大；C-RAN具有集中化、协作化、云化、节能等特点，利于节省网络建设成本、加快建设进度，可有效解决目前TD-LTE网络建设面临的困难[1]。C-RAN组网模式的BBU集中也带来了网络中传输的瓶颈，对现场纤芯资源需求大。C-RAN传输解决方案特别是接入网，成为人们关注的重点。

2 C-RAN技术特点及挑战

C-RAN具有鲜明的技术特点，采用BBU集中式放置，RRU侧无需新建站点或租赁机房，大大减少了机房数量，可节约大量租借或购买站址资源的成本，降低投资。在BBU及其配套的投资中，C-RAN可以实现配套资源共享，如GPS、传输等配套资源。机房及机房配套投资一般占总建设投资的60%以上[2]，C-RAN能够显著节省其投资；通过减少机房及配套数目，缩短建网周期，从而控制运营和维护的开销。

C-RAN组网模式与传统分布式接入系统（D-RAN）相比，在机房、光纤等关键资源需求方面也存在一些苛刻要求，具体对比分析如表1所示。

表1 机房和光纤关键资源需求方面的对比分析

可知，C-RAN组网建设方案需特别考虑机房、光纤等因素。C-RAN组网下RRU采用拉远建设，对光纤资源提出了高要求，是C-RAN建设面临的重大挑战。

3 C-RAN传输解决方案

光纤资源是C-RAN建设面临的首要挑战，传输解决方案是C-RAN建设的关键。随着技术的发展，涌现了多种C-RAN传输解决方案。

3.1 光纤直驱方式

光纤直驱方式下，每个站点RRU到BBU采用独立光缆直接相连的方案，方案简单，可靠性高，对裸纤资源需求大，成本高，施工、维护困难，适于光纤资源丰富的地区或者小规模C-RAN汇聚。

光纤直驱方式结构示意图如图1所示。

随着单芯双向光模块的推广应用，光纤直驱方案适当演进，可大大节约光纤。通过在RRU和BBU侧更换单芯双向光模块，RRU与BBU之间通过较少光纤即可满足数据传输要求，相比普通光模块之间减少了一半光纤需求，结构示意图如图2所示。

图1 光纤直驱方案结构图

图2 单芯双向光纤直驱方案结构图

3.2 彩光直驱方式

彩光直驱方式采用WDM技术[3]，将不同的传输电路采用不同的波长（形成彩光）合路到一根光纤中传输。RRU和BBU均采用彩光光模块，通过光纤分别接入本地波分复用器OMD（Optical Mux/DemuxDevice）。OMD和彩光模块负责完成多路合波和分波，OMD之间采用1根光纤连接单纤双向实现拉远，可大大节省光纤资源，部署成本低，可靠性高，适于多数场景下的C-RAN建设。当C-RAN组网下的RRU数量很多时，需要的OMD模块及光纤多，成本相对较高，其应用需考虑成本因素。同时，OMD之间光传输链路对系统影响大，可靠性要求高，需做好光路备份。

彩光直驱方式星型组网结构示意图如图3所示。

图3 彩光直驱方案星型组网结构图

采用彩光直驱方案，其配置原则如表2所示。

表2 彩光直驱方案配置表

对于高速公路、高铁、隧道等场景覆盖，彩光直驱方式的组网架构可以采用总线型组网方案[4]，如图4所示。

图4 彩光复用方案总线组网示意图

利用无源彩光复用方案，可以用1芯纤芯解决BBU回程网传输问题，方案如图5所示。

图5 彩光复用回程方案示意图

3.3 远端汇聚方式

远端汇聚方式通过在RRU侧部署RBM（RRU Bridge Module）用以汇聚光纤，并通过RBM配置的大带宽接口与BBU相连，满足大容量场景需求，以汇聚大数量RRU，施工简单，需要的光纤资源少，适于大容量C-RAN场景[5]。应用时，它需配置相应的大容量基带板。

远端汇聚方式结构示意图如图6所示。

图6 远端汇聚方案结构示意图

3.4 传输解决方案对比分析

对各种传输解决方案的优劣势进行对比分析，结合C-RAN现场光纤资源情况，建议采用相应的C-RAN传输解决方案，具体如表3所示。

3.5 传输备份要求

C-RAN机房集中了大量BBU，管理的RRU数量多，覆盖范围广，对传输的可靠性要求高，特别是接入网的主干和回程网的传输可靠性要求高，需要做好相应的传输备份要求。对于回程网，通常PTN设备需要支持双主控、双电源，避免单点故障；对于业务量大、重要性高的C-RAN机房，可以配置2套PTN设备接入到不同的传输系统，提高安全性和可靠性[6]；对于彩光直驱方案及远端汇聚方案，为确保可靠性，其接入网主干传输需考虑备份。同时，C-RAN机房传输网还需要考虑后续扩容，考虑预留接入设备的端口、带宽等[7-8]。

3.6 C-RAN带宽配置要求

C-RAN组网下的传输带宽计算方式与传统宏站类似。根据TD-LTE站点的场景及配置不同，对传输带宽的要求也不同。随着技术的进步，特别是数据压缩算法的进步，对传输带宽的要求将降低。

表3 传输解决方案对比分析

C-RAN站点总带宽计算公式为[9]：

例如：某C-RAN涉及4站点集中，站型分别为S111、S222、S11和S22。初期规划时，平均传输带宽为：S111为 60 MHz、S222为 120 MHz、S11为 40 MHz、S22为80 MHz，其中S222为最大载波需求站点，峰值带宽为660 MHz。这四个站点组成C-RAN的总带宽要求为：60 MHz+660 MHz+40 MHz+80 MHz=840 MHz。

4 结 论

C-RAN传输方案的规划设计原则基于现网光纤资源的实际情况及当前光纤传输技术等进行综合考虑，主要包括现网纤芯数量、降低光模块成本、节约光纤使用、减少敷设成本、提升效率、降低风险、保障传输链路可靠性等方面，在更好地推动C-RAN组网模式建设的同时，降本增效，促进TD-LTE网络建设，提升网络性能。5G无线网络致力于带来高峰值速率的用户极致体验，具有高频谱效率、大容量等特点，主要基于3D-MIMO技术及5G大带宽的应用。5G网络的高速率、大容量必然带来吞吐量的大幅度提升，带来数据业务的增长，对传输网络提出了更高要求，推动着传输技术的不断进步。单芯双向、彩光直驱、远端汇聚等先进方案的应用，将得到进一步提升，促进C-RAN组网模式在5G网络中大规模应用。5G无线网络的建设将采用高速率光模块，其对传输距离提出了更高要求。为了TD-LTE的C-RAN未来演进，在C-RAN传输设计时，还需做好光纤资源的扩容及光纤拉远距离规划，为5G大规模应用奠定基础。