5G時代接入機房的建設思考

陳愛民

接入機房是距離用戶最近的通信機房，是光接入局端設備OLT設備位置所在，典型寬帶用戶覆蓋范圍3～5km。在4G時代，BBU池化，基于就近原則，運營商也在接入機房部署了大量BBU設備。4G時代有線、無線設備已經實現共機房，但無論是業務還是網絡，有線和無線都互相獨立。

5G定義了三個典型業務場景，一是峰值速率可達10Gbps的增強型移動寬帶（eMBB），二是連接數可達每平方公里100萬的大連接物聯網（mMTC），三是車聯網等端到端時延1ms的低時延、高可靠通信（uRLLC）。5G時代將實現萬物互聯，這樣人、機器、環境等更加緊密高效地聯系起來并融為一體，將引發全社會生產模式、商業模式、生活方式的無限創新和深刻演進。網絡將基于業務為用戶提供服務，而不是基于接入方式，用戶接入將不關心是無線還是有線，業務的融合必然促進網絡的融合。

5G大規模天線系統結構

為了保證這些豐富的業務應用，5G網絡采用全新的架構：

5G核心網采用Cloud Based架構，控制和轉發分離，可以根據業務需求快速部署;MEC的導入使得業務處理更加接近邊緣，降低業務處理時延。統一的5G核心網為移動用戶提供一致的業務，固移融合FMC成為可能，從而保證有線和無線任意場景下無縫的業務體驗。

5G接入網采用AAU/DU/CU分離架構，AAU拉遠和DU池化依然大量應用，高頻基站的導入使得基站密度大幅增加，前傳網絡的規模和復雜度大大增加，同時對于光纖資源的消耗帶來了前所未有的挑戰。

有線無線接入的門戶

密集輻射陣及其去耦裝置

接入機房作為用戶接入的門戶，在5G時代不僅要提供超大帶寬、超低時延，以及和各種業務適應的差異化QoS保證（見圖1），更要考慮5G核心網云化帶來的不確定性連接，尤其是MEC的導入，部分業務處理可下移動到接入機房的NFVI基礎設施上。此外，接入機房內部有線和無線之間，以及NFVI上運行的NFV業務之間的內部流量也大幅增加。因此，傳統接入機房架構不能適應5G時代的需求，亟須架構創新。

連接功能：就是接入機房的內部網絡，可參考數據中心的SPINE-LEAF架構建立大帶寬、可擴展、可靠的內部通信系統，滿足無線DU/有線OLT/上聯傳輸/接入機房NFVI基礎設施之間復雜的業務通信和QoS保證。

接入網絡：無線DU，承擔無線接入處理;有線OLT，承擔有線接入處理。

NFVI基礎設施（計算存儲功能）：NFVI基礎設施是為了保證低延遲實時業務快速處理，提高用戶體驗而部署在接入機房，涉及（計算存儲資源）作為邊緣數據中心EDC的一個遠端模塊，其上運行的業務NFV受5G核心網統一編排管理。

傳輸功能：承擔網絡側接口，統一承載有線、無線流量，可以是OTN，也可以是IPRAN或SPN設備。

5G時代接入機房建設原則

在現實情況下，接入機房數量眾多，硬件條件和環境也存在較大差異，設備一次性改造工作量大、投入高，在具體實施中，需要逐步演進。應充分考慮以下原則，分步實施和逐步演進：

開放性原則

接入機房網絡中的接入功能、連接功能、NFVI基礎設施（計算存儲功能）和傳輸功能之間支持對外開放接口;NFVI基礎設備被接入機房中所有功能和用戶共享。

可擴展性原則

接入機房的具體情況差異較大，如機房面積、供電、散熱等硬件條件各不相同，接入機房中接入、連接、計算存儲和傳輸設備可以根據實際業務需要進行裁剪，并支持按功能和容量平滑擴展。

靈活性原則

接入機房網絡改造應支持基于現有接入機房架構的平滑演進，在保障現有業務正常運行的前提下，按照機房條件靈活選擇相關功能部署。

5G時代接入機房建設步驟

根據以上原則，建議5G時代的接入機房建設分三個步驟，具體實施可以根據實際情況合并和調整：

第一步：建立接入機房NFVI基礎設施

5G時代，針對低延遲實時業務，需要把業務NFV盡量靠近用戶部署，即接入機房。這樣就需要在接入機房建立NFVI基礎設施，以及支持NFVI工作的內部網絡（連接功能）。接入機房的NFVI基礎設施作為邊緣數據中心EDC的遠端模塊，受邊緣數據中心統一管理和控制，在5G核心網的統一編排下實現業務部署，保證有線用戶和無線用戶在一致業務下的平滑切換和良好用戶體驗，這些業務可包含視頻加速、位置服務、TCP加速等。

第二步：接入機房的智能化

接入機房中接入功能、傳輸功能、連接功能在一個接入機房內統一管理，實現設備管理和業務管理分離，業務管理通過SDN&NFV改造，實現端到端快速部署和智能運維。

第三步：接入機房內部融合優化

接入機房原來有接入功能、傳輸功能、連接功能，以及NFVI基礎設備，都是獨立設備，為了節省空間、簡化部署、提高可靠性、實現不同業務的QoS保證，可以根據需要選擇相關功能融合，以減少網元數量。進一步，可考慮微模塊概念，在一個標準的模塊中，可選擇性配置接入、連接、傳輸功能，同時解決散熱和監控問題，在工廠提前測試和驗證，然后在接入機房直接安裝，減少機房建設工程。通過按需平滑新增模塊，實現根據業務需要平滑擴展，將極大方便運營商的接入機房擴容。

數量巨大的接入機房是運營商的重要資產，在固移融合的大目標下，運營商應分步驟實現接入機房的全業務承載、智能化改造、集約化管理、快速部署和平滑擴展，充分挖掘5G時代接入機房的商業價值。