面向智能立體網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)回傳建設(shè)思路探討

1 前言

在移動(dòng)智能終端的快速普及和豐富的ＡＰＰ應(yīng)用推動(dòng)下，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)流量呈爆發(fā)性增長(zhǎng)。愛立信預(yù)測(cè)，未來5年，全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量（不包含Wifi，M2M流量）的增長(zhǎng)將超過10倍。為滿足移動(dòng)容量增長(zhǎng)和優(yōu)化覆蓋以提升用戶體驗(yàn)的需求，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和站點(diǎn)部署形態(tài)都將發(fā)生深刻的變化，構(gòu)建多頻段、多制式、多形態(tài)的智能立體網(wǎng)絡(luò)（Heterogeneous Network，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)），成為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必由之路。智能立體網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施體現(xiàn)在無線站點(diǎn)建設(shè)的立體分層布局上。

首先，運(yùn)營(yíng)商可以在已部署的大量宏基站的基礎(chǔ)上，充分利用已有資源優(yōu)勢(shì)（如完善的傳輸和機(jī)房條件），通過增加載頻、扇區(qū)分裂、采用先進(jìn)的移動(dòng)通信制式和技術(shù)（如新的調(diào)制技術(shù)和多天線技術(shù)），增強(qiáng)現(xiàn)有宏基站的能力，達(dá)到增加站點(diǎn)的吞吐量和提升網(wǎng)絡(luò)容量的目的。

其次，在有條件獲取新的站點(diǎn)資源的情況下，通過增加新的宏基站，縮小站間距，以提高網(wǎng)絡(luò)性能。為降低新站點(diǎn)的獲取、建設(shè)成本和日常運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，新站點(diǎn)常采用RRU拉遠(yuǎn)方式來建設(shè)，BBU則集中放置在已有的宏站，以共享機(jī)房和站點(diǎn)設(shè)施。

更進(jìn)一步，在高話務(wù)區(qū)域，可以采用小基站來提升網(wǎng)絡(luò)容量。低功率小基站的特點(diǎn)是對(duì)站址及配套資源的要求低，部署靈活，采用低功率小基站能夠快速提升局部熱點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)性能及用戶體驗(yàn)。

移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)針對(duì)現(xiàn)有宏基站建設(shè)了基于PTN或IPRAN的回傳網(wǎng)絡(luò)，但無線站點(diǎn)技術(shù)和部署形態(tài)的變化，對(duì)移動(dòng)回傳技術(shù)選擇和網(wǎng)絡(luò)組織方式提出了新的要求。

2 RRU拉遠(yuǎn)對(duì)回傳的需求及方案選擇

前面提到，增加宏站密度是提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的有效方式之一。但數(shù)量龐大的基站意味著高額的建設(shè)投資、站址配套、站址租賃以及維護(hù)費(fèi)用，建設(shè)更多的基站意味著更多的資本和運(yùn)營(yíng)開支。
目前無線基站通常采用main-remote 結(jié)構(gòu)，也就是把傳統(tǒng)基站的基帶處理部分（BBU）和射頻部分（RRU）分開的基站設(shè)備形態(tài)，BBU與RRU之間采用高速CPRI光接口連接，ＢＢＵ和ＲＲＵ即可共站放置，也可分站放置。運(yùn)營(yíng)商可將多個(gè)ＢＢＵ集中放置在已有的宏站，而只在新站布放ＲＲＵ。由于ＲＲＵ遠(yuǎn)端模塊靈巧輕便、便于安裝維護(hù)，對(duì)機(jī)房條件和配套要求較低，系統(tǒng)CAPEX和OPEX低，因此可以大范圍高密度地使用，從而達(dá)到建設(shè)高容量廣覆蓋的無線網(wǎng)絡(luò)目的。

在ＢＢＵ集中放置的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)對(duì)ＢＢＵ資源的共享和動(dòng)態(tài)調(diào)度，采用協(xié)作化提高無線網(wǎng)絡(luò)性能，可在集中布放點(diǎn)采用ＢＢＵ基帶池，實(shí)現(xiàn)Ｃ－ＲＡＮ部署。

采用BBU集中放置（包括Ｃ－ＲＡＮ部署），如何經(jīng)濟(jì)、高效的解決與遠(yuǎn)端的RRU傳輸連接是該部署方案能否成功實(shí)施的關(guān)鍵。為此我們需要對(duì)ＣＰＲＩ傳輸需求進(jìn)行全面分析。ＣＰＲＩ對(duì)帶寬、時(shí)延抖動(dòng)和頻率穩(wěn)定性都有很高的要求：

 1）傳輸帶寬（１－１０Gbit/s）： TD-LTE承載1個(gè)8x載波，20MHz帶寬，需要10Gbps 帶寬。

 2）性能要求：誤碼率BER， 10-12 ；最大抖動(dòng)時(shí)+/-0.002ppm。

CPRI光口支持的最大長(zhǎng)度因無線產(chǎn)品供應(yīng)商而有一定區(qū)別， 增加CPRI鏈路的距離將需要更大時(shí)鐘恢復(fù)（REC）處理能力， 當(dāng)空中接口時(shí)序性和性能面臨能力沖突時(shí)，需要考慮一種距離和性能的平衡，“時(shí)延”和“抖動(dòng)”是制約CPRI傳送距離的重要因素，因而目前ＢＢＵ大多采用小集中方式，一個(gè)集中的BBU站點(diǎn)覆蓋3-5平方公里的范圍，遠(yuǎn)程布放５－８?jìng)�(gè)采用ＲＲＵ的站點(diǎn)。

目前部署的PTN 及IPRAN移動(dòng)回傳技術(shù)無法滿足CPRI傳輸對(duì)時(shí)延和帶寬的需要，因而需要在PTN和IPRAN之外尋找適合連接BBU 和遠(yuǎn)端RRU的傳輸技術(shù)。除考慮ＣＰＲＩ的性能要求外，選擇ＣＰＲＩ傳輸 還應(yīng)對(duì)如下幾方面進(jìn)行考慮。

傳送性能 : 傳送距離和可連接RRU的數(shù)量；

業(yè)務(wù)透明：兼容多廠家ＣＰＲＩ承載，對(duì)無線技術(shù)的演進(jìn)不設(shè)置限制；

TCO：opex & capex，簡(jiǎn)化室外產(chǎn)品操作復(fù)雜度

下面對(duì)幾種目前可選的ＣＰＲＩ傳輸方式進(jìn)行比較分析比較：

由上表分析可見，在ＢＢＵ小規(guī)模集中的部署情形中，光纖直驅(qū)和ＷＤＭ承載是解決CPRI傳輸?shù)妮^好方式，均可滿足ＣＰＲＩ對(duì)帶寬、時(shí)延和頻率穩(wěn)定性的要求。通過光纖直連把BBU和RRU連起來，形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)星型網(wǎng)絡(luò)，具有維護(hù)簡(jiǎn)單和成本較低的優(yōu)點(diǎn)，但卻消耗光纖資源并且無法提供傳輸保護(hù)；WDM承載方式，設(shè)備成熟度高，雖然需要增加設(shè)備投入，但可節(jié)省纖芯并提供環(huán)網(wǎng)保護(hù)。因而在具體選擇中，可根據(jù)光纖資源情況和是否需要提供傳輸層面的保護(hù)，綜合考慮光纖布放成本和ＷＤＭ設(shè)備投資，來選擇相應(yīng)的ＣＰＲＩ傳輸組織方式。

在BBU+RRU部署方案中，RRU與BBU分別承擔(dān)基站的射頻處理部分和基帶處理部分，基帶射頻拉遠(yuǎn)的光纖中傳輸?shù)模茫校遥尚盘?hào)包括基帶IQ數(shù)據(jù)和OAM信令開銷，其中OAM開銷具備基本的對(duì)鏈路質(zhì)量和故障的判斷，包括LOS/LOF/SDI/RAI/8B10B誤碼檢測(cè)，以及信令速率自協(xié)商和復(fù)位等功能，這些ＯＡＭ信息由無線基站設(shè)備進(jìn)行管理，并可用于監(jiān)視傳輸層面性能和觸發(fā)WDM傳輸?shù)谋Ｗo(hù)倒換。因此可將BBU和RRU以及連接兩者的傳輸網(wǎng)絡(luò)部分視作整體的無線部署方案，在建設(shè)和維護(hù)組織上與無線基站系統(tǒng)一體化統(tǒng)一實(shí)施。采用ＷＤＭ建設(shè)CPRI承載網(wǎng)絡(luò)連接BBU和RRU時(shí)， 基站提供商可將ＷＤＭ板卡與基站設(shè)備（BBU和RRU）進(jìn)行深度集成，由無線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的OAM管理。這樣不但可簡(jiǎn)化設(shè)備體積、降低建設(shè)成本并簡(jiǎn)化維護(hù)管理費(fèi)用，而且對(duì)現(xiàn)有基于BBU回傳的移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)不會(huì)造成架構(gòu)和維護(hù)界面的沖擊。

3 小基站的回傳方案探討

采用智能立體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提升移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)容量，對(duì)于大面積的高話務(wù)區(qū)域，可以通過提升已有宏站能力和增加宏站密度來解決容量需求，對(duì)于小面積的話務(wù)熱點(diǎn)，則需要部署小基站。小基站具有體積小巧、成本低廉和無機(jī)房要求的特點(diǎn)，可采用較易獲取的市電進(jìn)行供電，并可兼容公網(wǎng)傳輸，環(huán)境適應(yīng)性好，能適應(yīng)各種室內(nèi)外安裝環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)靈活部署。可以預(yù)見未來幾年，小基站在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)量將出現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)，無線基站的部署數(shù)量相比當(dāng)前基站數(shù)量可能會(huì)是10倍乃至更多。

小基站的數(shù)量多、分布不均勻其，并且布放站點(diǎn)環(huán)境條件復(fù)雜，對(duì)回傳網(wǎng)絡(luò)解決方案提出了新挑戰(zhàn)。

首先，面向低成本的小蜂窩的移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)具備成本優(yōu)勢(shì)，因而應(yīng)盡量利用最后一公里多樣性的傳輸資源和低成本的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如以太網(wǎng)，DSL，無源光網(wǎng)絡(luò)，微波傳輸?shù)燃夹g(shù)），以多種傳輸介質(zhì)（銅線、光纖、微波等）及多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（環(huán)形、星形、樹形、鏈型等）組織回傳網(wǎng)絡(luò)，以避免因回傳網(wǎng)絡(luò)總擁有成本（TCO）過高而抵消小蜂窩低成本建網(wǎng)的初衷。

其次，小基站回傳設(shè)備暴露在公共室內(nèi)外場(chǎng)所，會(huì)面臨設(shè)備環(huán)境適應(yīng)能力、站點(diǎn)安全、業(yè)務(wù)接入安全方面的挑戰(zhàn)，因此通過將傳輸接口深度集成于小基站，可簡(jiǎn)化站點(diǎn)的建設(shè)和維護(hù)，滿足小基站快速部署的要求。

小基站回傳最后一公里可分為有線和無線兩種場(chǎng)景：無線場(chǎng)景可用于在沒有線纜資源或難以鋪設(shè)線纜的室外小蜂窩的回傳，根據(jù)站點(diǎn)情況采用視距（LOS） 或非視距（NLOS） 微波設(shè)備；有線場(chǎng)景則可采用宏站內(nèi)置的具有多種媒介接入能力的接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備（Radio Access Gateway）或板卡，采用多種傳輸介質(zhì)和技術(shù)（如VDSL，F(xiàn)TTx），將小基站話務(wù)先匯聚到宏基站，再由已部署到宏基站的回傳網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)向核心網(wǎng)的傳輸（如下圖所示）。該方案可充分保證保證小基站傳輸接口與宏站網(wǎng)關(guān)的互通性和可管理性， 達(dá)到宏站和小基站的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理，具有維護(hù)界面清晰和對(duì)已有基于宏站的回傳網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)無任何沖擊的優(yōu)勢(shì)。

運(yùn)營(yíng)商也可充分利用現(xiàn)有的接入網(wǎng)絡(luò)和固網(wǎng)寬帶網(wǎng)絡(luò)，直接用于小蜂窩的移動(dòng)回傳，缺點(diǎn)是缺乏與無線設(shè)備的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一管理。

4 智能立體網(wǎng)絡(luò)部署的移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)建議

目前，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)采用PTN或IPRAN技術(shù)，建設(shè)了覆蓋已有宏站的移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)。建設(shè)無線智能立體網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)無線基站的立體分層布局， 是提高無線網(wǎng)絡(luò)容量和提升用戶使用體驗(yàn)的有效方式。 在智能立體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實(shí)踐中，無論采用RRU拉遠(yuǎn)建設(shè)新站還是部署小基站，無線基站部署形態(tài)和傳輸方式選擇將相互影響、密不可分，無線和傳輸一體化協(xié)同規(guī)劃和管理是提升無線網(wǎng)絡(luò)性能的重要保證。

智能立體網(wǎng)絡(luò)部署中，建議采用集成傳輸能力的一體化的基站解決方案，由無線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對(duì)一體化基站系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的OAM管理，不但可減小基站設(shè)備體積、降低建設(shè)成本并簡(jiǎn)化維護(hù)管理，有利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)快速部署；而且對(duì)現(xiàn)有基于BBU宏站點(diǎn)回傳的PTN/IPRAN移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)不會(huì)造成架構(gòu)和維護(hù)界面的沖擊，有利于無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的層次化推進(jìn)。需要指出的是，隨著智能立體網(wǎng)絡(luò)的部署，現(xiàn)有PTN/IPRAN移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)將面臨巨大的容量壓力，對(duì)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性將提出更高的要求。