C—RAN無線投資建設成本差異分析

段小玲++黃艷

【摘 要】面對日益增長的運營成本和未來5G超密集組網(wǎng)的需求，為了保持盈利長期穩(wěn)定的增長，移動運營商必須尋找可以低成本地為用戶提供無線業(yè)務的方法，C-RAN的組網(wǎng)方式在降低成本方面有一定優(yōu)勢。通過具體實例對采用C-RAN與傳統(tǒng)組網(wǎng)方式兩種模式的各類無線投資建設成本進行對比分析，從對比結(jié)果可以看出，通過采用C-RAN能較顯著地降低無線投資建設成本及平均能耗。

【關鍵詞】C-RAN 5G 建設成本 遠端機房

1 引言

如今，移動運營商正處于激烈的競爭環(huán)境中，用于建設、運營、升級無線接入網(wǎng)的支出不斷增加，但收入?yún)s并沒有得到相應提升，相反在部分業(yè)務上收入呈緩落趨勢。移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務流量迅速攀升，單用戶的ARPU（Average Revenue Per User，每用戶平均收入）值卻增長緩慢，甚至在慢慢減少，嚴重削弱了運營商的盈利能力。為了保持盈利持續(xù)穩(wěn)定地增長，移動運營商必須尋找能低成本為用戶提供無線業(yè)務的方法。

無線接入網(wǎng)是移動運營商賴以生存的重要資產(chǎn)，通過無線接入網(wǎng)可以向用戶提供7×24小時不間斷、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)服務。傳統(tǒng)的無線接入網(wǎng)在運營成本上的壓力巨大：數(shù)量龐大的基站意味著高額的建設投資，以及相應的站址配套、站址租賃和維護費用，建設更多的基站意味著更多的資本開支和運營開支。在高額的成本壓力下，移動運營商迫切需要優(yōu)化無線接入網(wǎng)絡架構，C-RAN應運而生。本文將對C-RAN架構與傳統(tǒng)組網(wǎng)模式在無線網(wǎng)絡建設投資的各環(huán)節(jié)進行對比，以分析兩種組網(wǎng)模式在建網(wǎng)成本上的優(yōu)劣。

2 C-RAN概述

傳統(tǒng)的無線接入網(wǎng)高額的資本支出與運維開支使得移動運營商在移動互聯(lián)網(wǎng)上逐漸失去了競爭力。因此，移動運營商必須找到一種新的符合目前形勢的綠色無線接入方式。

C-RAN是中國移動2009年提出的新概念，是具有集中化（Centralized）、協(xié)作化（Collaborative）、云計算化（Cloud）、綠色節(jié)能（Clean）“4C”特點的無線接入網(wǎng)絡構架。C-RAN架構將BBU集中堆疊放置、RRU裸纖拉遠接入基站，該方式在降低無線基站建設難度、提升無線載波利用率以及抗干擾能力的同時，也帶來了機房和光纜基礎資源迅速耗費、基站運行安全度和穩(wěn)定度大幅降低等問題。C-RAN架構是我國電信運營商在無線接入網(wǎng)領域提出的首個創(chuàng)新演進架構，具有重大意義。C-RAN架構如圖1所示。

中國移動始終堅定不移地推動C-RAN集中化部署和協(xié)作化技術在現(xiàn)網(wǎng)中的應用。現(xiàn)網(wǎng)已有部分基站自發(fā)形成C-RAN集中化部署，基帶集中化布放成為新常態(tài)。在2015年至2016年年中，中國移動在多省開啟了C-RAN規(guī)模部署的驗證工作。

目前來看，未來5G極大可能采用C-RAN接入網(wǎng)結(jié)構，C-RAN是對傳統(tǒng)無線接入網(wǎng)的一次革命。C-RAN的目標是從長期角度出發(fā)，為運營商提供一個低成本、高性能的綠色網(wǎng)絡架構，讓用戶享受到高服務質(zhì)量的終端業(yè)務。而面向5G，基于集中/分布單元CU/DU的兩極架構已被業(yè)內(nèi)認可，該概念與無線云化的結(jié)合，構成了5G C-RAN的兩個基本要素。超密集組網(wǎng)是滿足未來移動數(shù)據(jù)流量需求的主要技術手段，是5G的關鍵技術之一。C-RAN是組網(wǎng)結(jié)構發(fā)展的趨勢之一，在面向5G集中演進的過程中，可以提前布局，科學合理地規(guī)劃C-RAN集中化信息基礎設施。

3 C-RAN與傳統(tǒng)組網(wǎng)模式對比

3.1 優(yōu)點

C-RAN與傳統(tǒng)組網(wǎng)模式對比，有如下優(yōu)勢：

（1）降低建設成本

C-RAN組網(wǎng)模式可以減少機房數(shù)量，從而降低建設成本；可實現(xiàn)配套資源共享（GPS、電源、蓄電池、傳輸?shù)龋?/p>

（2）降低運營成本

C-RAN模式下，機房、空調(diào)等設施數(shù)量減少，通過虛擬化技術實現(xiàn)業(yè)務量有效均衡，從而使運營成本得到降低。

（3）提高容量

C-RAN組網(wǎng)模式更適合實現(xiàn)站間協(xié)作化無線收發(fā)技術，對抗干擾，提高頻譜效率。

（4）節(jié)能減排

基站空調(diào)數(shù)量減少，能耗和排放量降低。

（5）彈性容量

采用BBU集中化部署，一個集中式基帶池可以靈活擴展支持10載波、100載波乃至1000載波，有助于實現(xiàn)更大帶寬和更靈活的運營模式。

3.2 變化點

（1）安全性有所變化

C-RAN的網(wǎng)絡結(jié)構由環(huán)形變?yōu)樾切停h端RRU的安全保護力度相對下降，BBU集中點的安全性相對上升。

（2）C-RAN集中點的傳輸配置要求提高

BBU集中點上聯(lián)傳輸設備配置要求提高，傳輸安全性提高。

（3）C-RAN機房電源、備電配套設施要求提高

C-RAN機房BBU集中數(shù)量增加，對電源、備電配套設置的要求提高，從而安全性得到提升。

4 無線投資建設成本差異分析

傳統(tǒng)組網(wǎng)模式的無線網(wǎng)絡建設中，新建基站數(shù)量不斷增加，而對于現(xiàn)有的鐵塔公司代建模式，機房獲取的成本和難度越來越大。同時，傳統(tǒng)的分散式基帶，設備能耗大、基帶資源利用率低、擴容投入大、頻率資源無法協(xié)同。

而隨著C-RAN模式在整個無線網(wǎng)絡建設中的逐步應用，諸如新建站點選址困難、傳輸資源遭遇瓶頸、建設成本逐年增加等問題得到解決。根據(jù)中國移動在某典型城市的部署情況預估：與傳統(tǒng)網(wǎng)絡配置相比，C-RAN可節(jié)省中國移動50%的運維支出（OPEX（Operating Expense，運營成本），包括電力、人工維護、站點租金、傳輸費用）和15%的投資支出（CAPEX（Capital Expenditure，資本性支出），包括勘站及網(wǎng)絡規(guī)劃、配套設備、基站設備、網(wǎng)絡建設費用等）。

下文主要對C-RAN與傳統(tǒng)組網(wǎng)模式在無線投資建設成本上的差異進行分析。endprint

4.1 區(qū)域概況

以某地中國移動C-RAN建網(wǎng)區(qū)域為例進行無線投資建設成本差異分析。該區(qū)域北側(cè)是高速公路，東側(cè)是普通鐵路，南側(cè)是高速鐵路，西側(cè)是其他園區(qū)。地勢平坦，主要地物特征為工業(yè)園區(qū)廠房和配套住宅區(qū)，覆蓋面積約為4.3 km2。在覆蓋區(qū)域內(nèi)共計有19個站點，其中17個宏站，2個室分站點。建網(wǎng)區(qū)域地理位置圖如圖2所示。

該建網(wǎng)區(qū)域相對較小，物理區(qū)域邊界較為清晰。此類場景具有業(yè)務聚合度高的特點，特別注意要集中使用基帶資源，通過多載頻配置、宏室結(jié)合、小區(qū)分裂來應對高流量以及可能產(chǎn)生的潮汐效應，實現(xiàn)降本增效。

將流量互補性高的場景集中在相同的基帶板或者BBU放置，可以實現(xiàn)硬件資源的節(jié)省，未來軟件支持動態(tài)調(diào)度后，還可以進一步節(jié)省軟件資源。

4.2 投資差異

實例中C-RAN建網(wǎng)區(qū)域站點情況如表1所示。

（1）勘察設計費、監(jiān)理費

目前某地移動勘察設計費、監(jiān)理費是按照單站建設類型（新建、擴容等）實行打包價，采用C-RAN組網(wǎng)結(jié)構也不改變建設類型，故C-RAN方案與傳統(tǒng)組網(wǎng)方案勘察設計費、監(jiān)理費一致。

（2）主設備硬件費（含BBU、RRU、天線等）

C-RAN與傳統(tǒng)組網(wǎng)方式在主設備投資上的主要差異是采用C-RAN方式后，基本都要配置拉遠光模塊（C-RAN采用集中放置信源的方式，導致大部分情況下不能使用普通光模塊）。若傳統(tǒng)組網(wǎng)方式使用的是普通光模塊，則C-RAN相比之下需要增加1 808元/站的成本；若傳統(tǒng)組網(wǎng)方式本來就使用的是拉遠光模塊，則投資無變化。C-RAN與傳統(tǒng)組網(wǎng)方式在主設備硬件費上的對比如表2所示。

（3）集中機房

本次區(qū)域集中機房是利舊原有傳輸匯聚點，由于集中機房是C-RAN方案與傳統(tǒng)組網(wǎng)方案的主要區(qū)別，僅C-RAN方案列計此費用，如表3所示。

（4）遠端機房

在遠端方面，不同的組網(wǎng)方式主要區(qū)別于遠端的機房類型。傳統(tǒng)組網(wǎng)方案主要有分布式機柜、MINI機房、自建普通機房、租用普通機房四種機房類型，而C-RAN方案就只有一種分布式機柜的機房類型。

該區(qū)域15個現(xiàn)網(wǎng)基站已經(jīng)有機房，且無需改造，剩余4個新建站都是MINI機房。但為了使投資對比更具代表性、廣泛性，以下暫時按19個站全部為新建進行投資分析，如表4、表5所示。

結(jié)論：按照19個基站全部新建進行投資對比，C-RAN方案比傳統(tǒng)組網(wǎng)方案在遠端機房投資上要減少很多。

（5）天面

C-RAN和傳統(tǒng)組網(wǎng)方案在天面建設類型（新建、利舊、塔形）上沒有區(qū)別，兩者在天面上的投資金額相同。

（6）無線投資建設成本匯總

通過表6的對比分析可以看出，在此區(qū)域建設中，C-RAN方案在主設備硬件費及集中機房方面比傳統(tǒng)組網(wǎng)方案投資略大，而在新建站點遠端機房建設上投資節(jié)省顯著，此項可節(jié)省投資達到50%以上，總無線投資建設成本下降20%左右。針對大量需進行選址的新建基站機房建設，采用C-RAN組網(wǎng)方式不僅可以大幅度降低建設成本，還極大地緩解了選址難的問題。

綜合福建、江蘇、安徽三地的現(xiàn)網(wǎng)運行情況來看，C-RAN模式的引入可節(jié)省建設投資、降低能耗。采用C-RAN模式組網(wǎng)，無線、傳輸配套單站投資造價較傳統(tǒng)方式降低約20%，平均綜合能耗降低60%。其中，運維方面降低成本的主要因素是空調(diào)數(shù)量的減少；機房租金的節(jié)省并不顯著，因鐵塔公司收費機房租金占比不大。

5 結(jié)束語

從中國移動現(xiàn)網(wǎng)運行情況來看，采用C-RAN的組網(wǎng)模式不僅可以使建設投資大幅度下降，在一定程度上緩解運營商運營成本上的壓力，還帶來了無線性能的提升：相較于分布式部署方式，BBU集中式部署在小區(qū)協(xié)同處理功能應用時，能夠帶來更大的性能提升。

但C-RAN組網(wǎng)模式仍然存在一些問題，如BBU集中放置帶來機房的安全級別大幅度上升，需進一步完善集中機房的建設規(guī)格。前期在與廠商的調(diào)研中已提出了一些解決方案，但仍需進一步完善集中機房的建設規(guī)范要求。同時，需敦促廠商進一步完善BBU成池后功能和拉遠RRU的告警管理功能，目前已與各廠商進行了點對點溝通。要探索如何應對潮汐效應，推動新型低功耗海量載波池設備開發(fā)等。隨著C-RAN架構的提出，傳輸網(wǎng)面臨巨大的變革，傳輸網(wǎng)已不再處于基站配套的地位，應全面考慮各項綜合業(yè)務，統(tǒng)籌規(guī)劃自成一體。

C-RAN的部署是技術發(fā)展的趨勢，也是應對5G通信建設的基礎，如何在現(xiàn)網(wǎng)中完善平穩(wěn)推動現(xiàn)有組網(wǎng)模式向C-RAN的轉(zhuǎn)變將是移動運營商未來短期內(nèi)的工作重點。

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