面向雙千兆業務發展的綜合業務區建設策略研究

李先平

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

在創新應用和信息技術發展雙輪驅動下，一個萬物感知、萬物相聯、萬物智能的社會已經到來。當前，新興高帶寬業務逐步應用，千兆寬帶已成為全球寬帶發展的焦點之一。5G移動網絡作為新一代移動通信技術網絡，也成為建設千兆移動網絡的關鍵抓手。千兆光纖固網和5G千兆移動網絡作為戰略性基礎資源，成為了智能社會快速發展的基石。在這樣的背景下，綜合業務區作為通信網絡的神經末梢，對雙千兆網絡的部署發展最為敏感。本文分析了千兆光纖固網和5G千兆移動網絡的資源需求，從綜合業務區機房、網絡設備、光纜等方面探討綜合業務區的建設策略。

1 面向雙千兆的傳輸資源需求

1.1 千兆光纖固網業務發展的傳輸需求

隨著新興業務的發展，寬帶接入技術的進步，各類用戶的帶寬需求呈現階梯式增長。截止2020年，用戶平均帶寬已達500 Mb/s，10G無源光纖網絡（Passive Optical Network，PON）技術以其大帶寬、廣覆蓋等優勢成為各大運營商在部署高速光接入網時的優先技術選擇。

當前10G吉比特無源光網絡（Gigabit-Capable PON，GPON）系統有外置合波器、GPON/10G GPON合一（COMBO）板卡兩種升級方式[1]。外置合波器的方式可利舊原PON板，具有操作支撐系統（Operation Support System，OSS）業務發放和運維簡單等優點，但會增加插損，可能引發原GPON用戶存在弱光的情況。GPON/XG-PON光模塊合一方式雖然不需要新增外置合波器，插損相對較小，但成本相對較高[2]。

無論何種方式，10G PON的部署勢必帶來如下變化：（1）插損的增加；（2）光網絡單元（Optical Network Unit，ONU）上行帶寬存在差異；（3）光信號碼率提升，光纖色散影響變大。這些變化都將帶來傳輸距離和覆蓋范圍的縮小。

1.2 5G千兆移動網絡發展的傳輸需求

5G網絡與4G網絡相比，具有部署密度大、接入距離短的特點。網絡架構也發生了較大變化，城區5G網絡主要采用云無線接入網（Cloud-Radio Access Network，C-RAN）架構，將傳輸承載結構分為前傳、中傳和回傳3個部分，分布單元（Distributed Unit，DU）集中放置在C-RAN機房，基站有源天線單元（Active Antenna Unit，AAU）通過拉遠方式與DU對接，而DU通過同機房的傳輸匯聚設備上鏈到核心層，實現數據的傳輸。基帶處理單元（Building Base band Unit，BBU）集中對綜合業務區光纜、機房功耗以及機位提出了新的要求[3]。

（1）光纜需求。4G/5G C-RAN集中可將AAU的前傳分為普通光纖直驅模式、彩光+無源波分模式以及有源波分復用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）3種模式。以普通光纖直驅模式為例，各種無線業務的纖芯需求測算結果如表1所示。

表1 光纖直驅模式下C-RAN無線業務纖芯需求

（2）功耗需求。按照每個BBU框1.5 kW測算，配置3個5G站+3個三維多輸入多輸出（Three Dimensional Multiple Input Multiple Output，3D MIMO）站，對應3個物理站，一個C-RAN機房新增電力3～7.5 kW才能滿足需求。

（3）機位需求。考慮部分機房不需擴容蓄電池等動力設備，C-RAN機房最少需要新增一個機位。

5G千兆移動網絡的部署不僅會造成綜合業務區機房各種基礎需求的增加，而且C-RAN作為一個新的節點將嵌入到綜合業務區架構中，影響綜合業務區的建設。

2 新型綜合業務區融合建設策略

早在2009年，中國移動就提出了C-RAN的概念，但受眾多客觀條件的限制，之前的綜合業務區仍然主要承載家庭寬帶業務和大部分的專線業務。2016年中國移動發布的《中國移動5G C-RAN白皮書》再次明確了5G的C-RAN建設原則，強調綜合業務區需支撐包括無線業務在內的各種業務[4]。因此，面向雙千兆業務發展的綜合業務區，必須從被動滿足業務向主動覆蓋家庭、政企和公共無線接入網轉變，形成以光分配網（Optical Distribution Network，ODN）為基礎、C-RAN與綜合業務區相融的新型綜合業務區架構。

2.1 新型綜合業務區架構

考慮到無線網絡的安全性，每一個C-RAN機房將集中5～15個5G基站。通常情況下，一個綜合業務區將新增2～3個C-RAN機房，這些C-RAN機房將利用現有的光纜、光交、分纖點等基礎資源溝通基站和核心網用戶平面功能（User Port Function，UPF）之間的聯系，因此新型綜合業務區架構將是C-RAN機房嵌入原綜合業務接機房下，通過次級主干光纜與原有主干光纜連接。另外，隨著千兆固網的迅猛發展，光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）設備將從綜合業務區機房下沉，部分新增的C-RAN機房將隨之演變為綜合業務區機房，現有的綜合業務區將隨之裂變。

由于雙千兆業務的發展，新型綜合業務區將新增的C-RAN節點嵌入綜合業務區架構中，從而形成次級匯聚層。綜合業務區將從原有的一級光交網格、二級光交網格、微網格三層架構演變為C-RAN網格、一級光交網格、二級光交網格、微網格的4層架構，隨著后期業務的大量發展，C-RAN機房將升級為綜合業務區機房，綜合業務區將按照C-RAN機房覆蓋區域裂變。此架構的綜合業務區將更加利于5G-RAN建設和OLT的下沉，適應雙千兆形勢的發展。

2.2 新型綜合業務區建設原則

新型綜合業務區應堅持一張光纜網統一有線和無線業務、設備節點與光纜協同的原則，摒棄各個專業各自為政的模式，統籌各專業需求，結合綜合業務區的劃分、客戶需求、管線資源等因素進行建設，統一規劃、部署與管理。

2.3 綜合業務區機房建設

新增機房應考慮地理位置、末端用戶光纜以及投資效益等因素，并將5G基站接入考慮進去。該機房將承擔C-RAN機房和綜合業務區機房的雙重功能，密集城區覆蓋范圍在2 km2以內，一般城區和鄉鎮控制在2～4 km2。綜合業務區機房引入的市電應不低于三類市電，電源系統容量應滿足基站集中BBU、OLT、切片分組網（Slicing Packet Network，SPN）等設備的功耗需求。為了安全起見，電源系統應該按照無線和有線分開配置，空調的建設應充分考慮5G基站集中帶來的散熱問題。

2.4 綜合業務區網絡設備建設

在過去的幾年，分組傳送網（Packet Transport Network，PTN）很好地解決了 2G、3G、4G基站的承載問題，但PTN設備不具備切片功能，僅適宜于5G初期增強移動寬帶（enhanced Mobile Broadband，eMBB）的承載需求，不能滿足未來移動網絡對網絡切片的要求[5]。同樣的，隨著新興業務的發展，千兆固網的部署，現有GPON技術必然也將無法滿足寬帶業務的發展需求。

為滿足5G基站業務需求，PTN網絡將向SPN網絡演進。若原機房PTN設備具備升級SPN的能力，則將原PTN設備進行SPN的升級改造，增加環網帶寬，避免4G、5G競爭造成網絡堵塞，5G下行部分流量將由升級后的PTN網絡繞行。對于沒有SPN升級能力的設備，前期可采用疊加SPN設備的方式，隨著4G業務量的減少，后期逐步將PTN上承載的業務割接至SPN網絡，PTN設備考慮退網。

在邁入千兆網絡新時代的同時，PON網絡也迎來了向10G PON演進升級的需求。當前10G GPON系統有外置合波器、GPON/10G GPON合一（COMBO）板卡兩種升級方式。COMBO板通過內置合波器的方式，采用同一個ODN鏈路，GPON ONT和10G PON ONT分別接收GPON和10G PON模塊發出的信號。相比較，該方式OLT設備的槽位利用率高，施工的復雜度低，并且減少了10G OLT設備的投資，成為了10G PON網絡的首選[6]。在開展PON網絡升級時，對于上行速率要求較低的用戶，可采用兩模10G GPON COMBO板卡開通千兆寬帶業務；對于上行速率要求較高的用戶，應采用三模10G GPON COMBO板卡開通千兆寬帶業務，滿足對稱性寬帶業務需求，如圖1所示。

圖1 GPON/10G GPON合一（COMBO）板卡方式

2.5 綜合業務區接入光纜網建設

新型綜合業務區光纜建設不僅要考慮集、家客的需求，還應為5G基站集中接入預留合適的纖芯資源。對于存量網絡資源不滿足業務發展需求的，需對光纜和光交資源進行優化建設[7]。

主干接入層光纜組網要遵循“主干穩定、配線靈活”的原則。5G基站采用C-RAN部署，最好采用獨享纖芯的方案。采用獨享纖芯方案，一級光交的成端壓力較小，并且5G基站的集中度并不影響一級光交至C-RAN機房纖芯的數量，只需要按需求布放主干光纜；而采用共享纖芯方案，一級光交的成端壓力較大，并且會增加跳點，影響5G基站的開通。對千兆固網而言，PON網絡的建設依然采用共享纖芯的方法，但應充分考慮光模塊的光功率、速度提升等因素的影響，將現有的分光比由1∶128降為1∶64或1∶32。

配線光纜建設應根據5G組網及微格化規劃，結合業務需求和項目投資的經濟效益，分步實施區域的覆蓋，配線光纜結合道路、業務點分布情況，采用星型、樹型方式布放，纖芯數量應根據業務接入點數量和潛在客戶需求進行設置。其纖芯配置除了滿足寬帶、數據專線業務的需求外，還應考慮無線深度覆蓋、站點集中部署等光纖接入的纖芯需求。

引入段光纜應以二級分纖點為中心，并結合業務需求開展建設，統一規劃，一次布放，避免反復布放小芯數光纜，占用管孔資源。在管線資源緊張段落，可采用無源波分彩光方案。

3 結 論

未來，隨著新興業務不斷涌現，信息化程度不斷提升，雙千兆網絡將在提升用戶業務體驗、支撐行業產業發展等方面發揮重要作用。綜合業務區作為雙千兆網絡的神經末梢，顯得尤為重要，本文從千兆光纖固網和5G千兆移動網絡的資源需求出發，探討了綜合業務區機房、網絡設備以及光纜等方面地建設策略，具有建設性意義。