5G时代，有线接入网基础资源布局思路探讨

2023-01-07粟新汉孟锋立刘炎东

数字通信世界 2022年2期

粟新汉，孟锋立，刘炎东

（中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司，黑龙江哈尔滨 150080）

1 网络现状分析

有线接入网网络规模大，由大量基础资源构成，投资大，寿命长，重复利用率低，一旦部署在网络中，难以重新调整，同时其承载着无线网基站、家庭客户、集团客户，需求来自于各个专业条线，涉及业务多，人员多，各条线融合不足，网络建设目标不统一，壁垒重重，缺少统筹规划，极易造成重复投资。

“上面千条线，下面一根针”，有线接入网基础资源建设应结合各类业务特性，建立基于覆盖区域场景的目标网规划。具体在部署时可采用一次规划，分步实施的策略。规划时，有线接入网应分业务，分层次，从点、线、面三个层面采用自下而上的方式，从业务点规划至汇聚机房进行统一规划和部署，在建设时采用自上而下的方式建设，先机房，再主干，最后再引入[1]。

2 网络结构

有线接入网作为城域传送网的最底层，为基站、集团客户和家庭客户提供有线业务接入，由业务汇聚机房、综合业务接入区光缆、基站光缆、各级分纤点以及各类业务引入光缆组成。结合各类业务特性，分别组成环形、链形、树形和星形拓扑。其中综合业务接入区主干光缆以普通汇聚机房或业务汇聚机房为收敛点呈环形或链形结构，各类业务接入二级光交后，以一级光交为中心呈星形结构连接；无线网基站光缆呈环形双跨接入两个汇聚机房或呈链形接入汇聚机房。

3 接入业务的特点

3.1 基站业务

目前，中国移动的无线频段主要有2G、4G和5G业务。其中2G有900 MHz和1800 MHz两个频段，4G有FDD900 MHz、FDD1800 MHz、TDD-F、TDD-D和3DMIMO等频段，5G有2.6 GHz频段和即将开展建设的700 MHz频段，任何一个基站存在上述系统中的一套至多套不等的系统。中国移动在5G建设时无线网基站采用了由D-RAN向C-RAN拓扑结构的演进。BBU和RRU的分离，产生了大量的前传光缆需求，如此可大大减少基站机房数量，降低对电池、空调及传输设备等配套设施的投入。5G业务引入后，基站的网络结构发生了很大的变化，5G业务基站的光缆由基站环分离为前传和回传两部分，在接入时前传光缆以机房为中心呈星形结构，光缆单物理路由接入，无保护措施；回传光缆以普通汇聚机房为终点呈环形结构，采用双物理路由接入，具备环保护能力。

3.2 家庭客户

现阶段家庭客户主要业务类型为互联网业务和有线电视业务，同数据业务和语音业务相比，互联网业务和有线电视业务中断后的影响范围和用户感知均相对降低，同时从4G时代开始，手机传输速率大幅提升，各类手机App业务蓬勃发展，无线网络逐步分流了一部分用户，因此家庭用户对固网的依赖性有所下降，鉴于家庭用户对固网的时延和业务保障级别需求相对较低，因此树形拓扑结构的PON网络因投资效益较高而得到了大力发展，这种拓扑结构采用光缆单物理路由接入，无保护措施。在接入时，光缆单路由接入综合业务接入区二级分纤点。

3.3 集团客户

（1）互联网专线：用于满足用户接入互联网需求。在接入时，根据带宽需求和保护级别进行接入方案选择，当需求带宽在1000 Mbps以下，保护级别要求较低时，采用PON网络或小型化PTN接入，光缆单路由接入综合业务接入区二级分纤点；当需求带宽在1000 Mbps以下，保护级别较高时，采用PTN接入，光缆双路由接入综合业务接入区或两个基站；当需求带宽在1000 Mbps及以上时，采用交换机（IP城域网延伸）或OTN方式进行接入，光缆双路由接入汇聚机房。

（2）语音专线：用于满足用户固话语音需求，由于IP语音的发展，语音专线使用规模和保护级别需求逐渐降低。在接入时根据客户电话多少进行建设，电话数量不超过16台时采用PON+IAD网络进行承载，电话数量超过16台时采用小型化PTN+PBX进行承载，在光缆建设时，PON网络和小型化PTN均采用单路由接入。

（3）数据专线：数据专线业务分类较多，从拓扑结构分，可分为单点对单点数据专线和单点对多点专线。在接入时根据带宽和时延要求不同，可选择采用PON、PTN和OTN承载。光缆接入时，总点或保护级别较高的点因采用PTN和OTN承载因此需双路由接入就近基站或汇聚机房，分点或保护级别低的点采用PON和小型化PTN接入。

4 布局思路

对于有线接入网的部署必须做好统筹，以始为终。在网络布局上，有线接入网应从面（业务汇聚区）、线（光缆）、点（分纤点）三个层面进行规划和部署。

4.1 面

有线接入网的面应是以业务接入机房为收敛核心展开的业务汇聚区所覆盖的区域范围。普通汇聚机房的布局应结合综合业务接入区的覆盖范围以及区域内业务汇聚区的数量进行布局，建议每3～4个业务汇聚区设置一个普通汇聚机房。

业务接入机房主要用于节省上连管线资源，收敛局部小范围内的业务，部署设备为OLT、BBU及接入层PTN、SPN等，重要节点可增加接入层OTN设备。鉴于机房的北向接入几乎都采用双路由接入，而南向接入时大部分采用单路由接入，因此业务中断多因为业务接入机房的南向光缆中断，或机房停电导致的设备脱管，本节仅讨论机房脱管导致的区域内业务中断问题，南向光缆中断问题将在“线”章节进行阐述。

目前中国移动网络维护成本中“三费”压力巨大，因此为了减少三费支出，尽可能采用共用机房，共享外市电、开关电源、电池、空调、机房空间以及SPN、PTN等配套设施，最有效的办法就是将各项系统全都采用C-RAN模式进行拉远，但C-RAN结构也造成业务过于集中，容易发生重大通信故障。因此为了减少成本支出，结合单个物理地址存在2G/4G/5G多套系统的情况，在进行C-RAN建设时应进行2G/4G/5G协同建设，统一拉远。为此在布局业务接入机房时，单个机房覆盖区域内接入基站物理站址数量应在10个以内，可满足区域内同时有2个业务接入机房同时中断才会发生重大通信故障的要求。按照目前基站密度：中心城区每平方千米有6～8个基站，一般城区按每平方千米有4～5个计算，单个机房覆盖面积=20/机房密度，中心城区单个业务接入机房覆盖面积应为1.25～1.5平方千米，一般城区和发达乡镇可适当放大覆盖范围。在乡镇农村场景中，由于用户密度相对较低，基站较为分散，建议在乡镇中心建设。

为满足效益最优，在进行业务接入机房布局时，应优先考虑各类业务同时接入，因此单个业务接入机房覆盖业务汇聚区应同时满足家客业务和无线接入网业务接入要求，即在中心城区覆盖面积应不超过1平方千米，一般城区可视潜在业务密度进行相应调整。

4.2 线

4.2.1 引入光缆

在规划引入光缆时，要结合业务场景划分，充分考虑到未来5年内场景潜在业务对光纤的需求，将家客、集客、室分纤芯需求分为PON网络业务需求、SPN/OTN业务需求，在规划光缆容量时，同基站前传光缆一并进行统筹考虑，做好纤芯预留。

（1）互联网业务纤芯需求。在规划互联网业务纤芯时，根据场景内用户规模，充分考虑PON口分光比、终期接入率等因素，按照纤芯容量=住户数×终期接入率/PON口分光比进行纤芯配置。在选取PON口分光比时，一级分光按照1∶64计算，在采用二级分光时，考虑到二级分光端口利用率相对较低等问题，按照1∶40计算。在部署光缆时，按照单路由接入就近二级分纤点进行规划。

（2）SPN/OTN业务纤芯需求。在规划SPN/OTN业务纤芯时，结合场景内用户规模，对于有传输设备统一下沉计划，按照终期设备规模，纤芯容量=终期设备数量×4芯进行配置；对于不具备设备下沉的场景，在规划时，按纤芯容量=用户数量×30%×4芯进行配置。在建设时，光缆采用双物理路由接入不同的两个二级分纤点或汇聚机房，接入二级分纤点时要确保两个二级分纤点通过不同路由跳纤至一个或两个汇聚机房。

（3）基站前传光缆。基站前传光缆用于满足C-RAN结构中基站AAU/RRU至BBU拉远需求，将AAU单路由接入BBU机房。鉴于目前在进行C-RAN方案选择时有两种方案，即仅5G C-RAN和2/4/5G全部C-RAN，采用哪种方案将影响基站前传光缆的规划，下面将具体分析两种方案的优劣势。

为什么要采用C-RAN结构？采用D-RAN结构，机房租金、共享设备的电费、传输设备、电源等配套设施费用以及服务费居高不下，降本增效势在必行。5G C-RAN的优点是保留现有机房，现网可利用基站多，原有机房内集客业务无须调整，降低了5G租金和SPN设备数量；缺点是机房数量未减少，服务费未下降，有线接入网结构更加复杂。全部C-RAN优点是现网机房大量减少，租金、服务费等各项成本支出大量降低，有线接入网趋近扁平化；劣势是需要新增业务汇聚机房，需要调整现网集客业务。从网络演进和投资效益对比分析，2G/4G/5G全部采用C-RAN结构应是首选方案。

4.2.2 回传光缆

当采用C-RAN结构时，无线BBU集中放置在业务汇聚机房内，回传光缆一边可利用综合业务接入区主干光缆进行上连至本综合业务接入区的普通汇聚机房，另一边可单独布放联络光缆至周边综合业务接入区一级光交，通过周边综合业务接入区主干光缆跳纤至其他普通汇聚机房。联络光缆容量按照24～48芯进行规划。

农村地区因站间光缆距离长，光缆路由少等因素，采用C-RAN结构会降低机房密度，不利于周边家集客业务收敛，因此不建议采用C-RAN结构进行规划，在建设回传光缆时，光缆容量按照24芯进行规划。

4.2.3 配线光缆

配线光缆用于将二级分纤点业务收敛至一级分纤点，在进行纤芯部署时要充分考虑单个二级分纤点覆盖区域内的潜在业务类型。

（1）有线宽带业务为主：当覆盖范围潜在用户以有线宽带业务为主时，按照PON网络1∶64分光计算，同时考虑到二级分光端口利用率相对较低等问题，覆盖时单芯按照覆盖40个用户进行计算，同时考虑到小区周边有ATM机等业务接入，配线光缆以24芯为主。

（2）政企业务为主：当覆盖范围内为商务楼宇或银行、党、政、军等政企业务相对较多时，如无法下沉接入层SPN或OTN设备，配线光缆以48芯为主。

4.2.4 主干光缆

主干光缆用于将一级分纤点业务收敛至业务接入机房，主干光缆主要有单点环（接入一个业务接入机房）和双点环（接入两个业务接入机房）两种拓扑结构，农村地区面积大，业务密度低，同时机房之间距离远，因此可采用链型结构。主干光缆在纤芯配置时按照每个一级分纤点单路由上行48芯进行配置，总体配置纤芯为96～144芯。

（1）双点环：双点环同一个一级分纤点业务可通过两个路由接入不同业务接入机房，在业务汇聚区内不必成环，不受管网结构限制，更便于接入需要双路由保护的政企业务，但在接入家集客业务时，同一分纤点下业务不能接入同一机房内，不利于后期业务维护。

（2）单点环：单点环同一个一级分纤点业务通过不同路由接入同一业务接入机房，业务架构清晰，便于家集客业务和基站前传维护，但在接入需要双路由保护的政企业务时，需要在相邻2个业务汇聚区布放联络光缆，同时受业务汇聚区内管网结构限制。

鉴于业务汇聚区内占用纤芯较多的基站前传和家集客业务均不进行双路由保护，因此建议在部署主干光缆时按照单点环部署相对较好。