一种基于GIS 呈现的密集城区CRAN 区分裂评估方法

高恩广

（中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，山东 济南 250101）

0 引 言

2019 年中国正式迎来5G 商用元年，2020 年无线集中无线接入网络（Centralized Radio Access Network，CRAN）接入方式迅速崭露头角。为满足5G 业务对大容量、低时延、高可靠性以及高精度时钟同步等技术的需求，新兴的城域传送网切片分组网（Slicing Packet Network，SPN）系统应运而生。在这一背景下，中国移动通信集团公司与中国广播电视网络集团有限公司在2020 年签署了5G 共建共享合作框架协议，将SPN 网络用于承载2.6 GHz、4.9 GHz、700 MHz 频段的5G 基站。

中国移动通信集团公司提出了“五网改三网”城域网发展目标，其中分组传送网（Packet Transport Network，PTN）与SPN 系统的融合成为一个关键工作。随着医疗、金融、政务及工业制造等行业场景对SPN 切片专线的需求不断增长，如何不断优化CRAN区域架构，实现网络的健壮发展，提供更加安全可靠的前传、回传以及业务接入支撑，成为运营商急需解决的重要问题。

1 GIS 在CRAN 优化中的应用

1.1 GIS 数据采集与处理

在数据采集方面，地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术能够通过卫星遥感、航空摄影、激光雷达等手段高效获取城市地理信息。这些信息包括地形、地貌、建筑物分布以及植被覆盖等数据，为CRAN 合理规划调整提供了基础。同时，构建城市地理信息数据库可以整合各种地理空间数据，如交通、人口密度、环境因素等，为CRAN 的规划调整提供全面的场景信息。

在数据处理方面，GIS 技术能够通过空间分析、地理信息系统建模等方法，综合、精确地处理采集到的数据。例如，分析地形可以评估信号传播特性，优化天线的高度和方向，改善网络覆盖效果，精细规划传输路由，提升实施建设的可行性。同时，结合城市规划信息，可以识别出建筑物的高度、密度等，有助于更合理地部署基站、选择机房、规划路由，避免信号阻塞，提升网络性能。

1.2 基于GIS 的CRAN 规划与部署

通过GIS 技术，可以将城市划分为不同的区域，并考虑城市的地理特征、人口分布、业务需求等，合理布局CRAN 基站。这些调整包括确定CRAN 机房的位置、调整微网格范围以及考虑各种业务需求对基站覆盖的影响。

此外，GIS 在CRAN 规划中可以进行容量规划和安全性规划。结合地理信息，分析不同区域的业务需求和网络负载，可以有针对性地规划基站的带宽和基站路由，扩大网络的容量，提升网络的安全性能[1]。

1.3 GIS 在传输链路优化中的作用

GIS 在传输链路优化中发挥了关键作用，尤其是在确定微网格内的传输链路布局和优化方面。通过GIS 技术，可以精确测算微网格内不同基站的数据传输距离，基于地形、建筑物等因素，优化传输链路的路径，减少信号传输的衰减和延迟，提高网络的传输效率。

GIS 可以结合网络拓扑和业务需求信息，规划传输链路的容量。GIS 可以通过分析不同业务场景下的数据流量，确定传输链路的带宽需求，并根据地理信息智能配置网络节点。

2 基于GIS 的密集城区CRAN 分裂评估方法

文章建立了一种基于GIS 的密集城区CRAN 分裂评估方法，确保合理利用有限的资源，达到低成本，高带宽和灵活度的运营。该方法主要应用于密集区CRAN 区分裂评估，总体流程如图1 所示。

图1 总体思路流程

2.1 数据收集

为了根据不同技术的性能特点和4G 基站的覆盖指标逻辑推理5G 基站全覆盖的需求数量，收集了4G基站和5G 基站参数覆盖范围、带宽、经度以及纬度等关键指标。收集的集团客户参数主要包括集团客户的属性、位置信息等关键指标。这些参数可以计算特定范围内集团客户的接入需求数量，以便满足不同行业客户的网络要求。综合业务区参数的获取主要根据其范围来判定CRAN 区范围的合理性。微网格参数的收集主要依据微网格为最小单元，进行4G、5G 及集团客户的接入需求预估分析，进一步制订整体优化割接方案。文章通过汇总CRAN 区内微网格参数，判断CRAN 区的终期接入需求[2]。光交参数的收集则关注末端光缆的接入规范性，有助于判断末端光缆割接的可行性。

2.2 参数GIS 呈现

参数GIS 呈现是借助GIS 技术将各项关键参数以空间分布形式进行可视化展现，从而为用户提供对网络规划和布局的空间感知。将4G 基站、5G 基站、集团客户、综合业务区、微网格以及CRAN 区和光交等参数与地理位置相结合，可以直观地了解各参数在空间上的分布和相互关系。这种空间呈现不仅有助于发现潜在的组网瓶颈和覆盖缺陷，还能为优化CRAN区提供参考。借助GIS 呈现的地图，能够在规划阶段就预测网络性能，使网络规划更为科学和合理。此外，这种可视化方式为决策者提供了直观、清晰的信息，有助于制订更精准的优化策略，提高整体网络效率。

2.3 微网格业务量评估

微网格业务量评估是通过统计微网格内4G基站，逻辑推导5G 基站的业务需求，并综合分析集团客户专线业务需求接入量，判断微格内4G、5G 终期室内基带处理单元（Building Baseband Unit，BBU）的接入需求和集团客户专线接入对设备端口的需求，以确保在局部区域内满足不同业务的高效传输。该评估考虑在微网格内量化业务接入量需求，通过精准调整微网格的归属和SPN 设备端口配置，以适应不同业务场景的需求，增强业务覆盖能力和接入能力。

2.4 CRAN 区业务量评估

CRAN 区业务量正确评估是规划的关键一步，通过深入分析CRAN 区域内微网格的业务需求，可以初步判断CRAN 区是保持原状还是分裂。如需分裂，需对临近同综合业务区内的其他CRAN 区进行同类分析，综合调整CRAN 范围，确保各个区域内提供足够的带宽和容量，使网络能够有效地支持各类服务的高效传输。

2.5 CRAN 区设备端口接入能力评估

CRAN 区设备端口接入能力评估通过考虑BBU个数和集客数量，进行详细评估以确保设备能够满足接入需求。其中，SPN 设备业务端口的计算公式为

式中：SP代表SPN 设备业务端口数；N5G代表5G 站点接入数量（BBU 端数）；N4G代表4G 站点接入数量（BBU 端数）；R代表端口冗余系数；NC代表集客专线条数。

SPN 设备按需模型，按照每个5G 站点的BBU占用1 个端口。其中，端口冗余系数根据接入层SPN设备接入端口总数量、端口平均利用率、接入板端口数量等因素综合确定。一般情况下，端口冗余系数为1.1 ～1.3[3]。这意味着合理配置端口、交叉板，不仅可以增强端口接入能力，还能满足设备的业务板卡需求，从而提高CRAN 的资源利用率[4]。

2.6 现网环路带宽分析

现网环路带宽分析主要聚焦于5G 无线站点（2.6 GHz、4.9 GHz、700 MHz 频段）数量和集客接入的带宽需求。现网环路带宽分析指对当前网络的传输环路进行带宽评估和分析，包括5G 无线站点（覆盖频段包括2.6 GHz、4.9 GHz、700 MHz）的数量以及集客接入的带宽需求。通过具体分析站点配置和业务需求，以及考虑网络的冗余和未来增长，确定每个站点所需的带宽。例如，针对700 MHz 基站的带宽需求进行了详细的计算，以确保网络能够满足各个基站的接入需求。700 MHz 基站带宽需求理论计算如表1 所示[5]。

表1 700 MHz 基站带宽需求

2.7 判断是否需要分裂

通过深入分析CRAN 区域内微网格基站、集团客户、现网环路带宽以及终期环路带宽，可以更准确地评估未来CRAN 区域网络健康性。如果业务量接入需求增长迅速且量级较大，已有的机房BBU 集中度和SPN 设备端口接入能力可能会面临资源不足的压力。在这种情况下，需要判断是否需要分裂CRAN区域，以扩大网络容量和提升性能安全性，确保网络能够灵活应对未来的挑战。

2.8 与相近微格最优匹配调整CRAN 范围

在调整CRAN 范围时，首先对CRAN 范围内微格与同接入环内相邻微网格进行最优比选分析，综合考察其范围内接入需求量，采取重新组合微网格或者单独分裂出微网格的方式制定CRAN 分裂方案。通过考量分裂后CRAN 区的BBU 集中度和SPN 设备端口接入能力，达到最优匹配调整，确保CRAN 范围能够更好地适应不同区域的业务需求。

2.9 CRAN 分裂回传组网

在CRAN区范围分裂后，需要重新计算环路带宽，以确定是破环加点还是重新组环。计算当前环路上剩余节点数量和业务量，可以确定当前环路带宽。计算新CRAN区的业务量带宽后，需要根据环路接入能力，具体判断是破环加点还是重新组环来满足环路未来的带宽需求，确保网络能够支持更多的站点和业务。

3 结 论

文章设计了一种基于GIS 的密集城区CRAN 区分裂评估方法，该方法通过综合评估微网格的业务需求和设备接入能力，为CRAN 网络规划和优化提供科学的参考和决策依据。研究结果表明，利用GIS技术进行数据收集和参数呈现，结合现网环路带宽分析和微网格业务量评估，可以更准确地判断CRAN区是否需要分裂，并制订最优的CRAN 范围调整和分裂回传组网方案，以满足网络的健康发展和未来需求。