基于分布式基站的5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析

王遠(yuǎn)航

（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510310）

0 引 言

在5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，需要規(guī)劃人員充分發(fā)揮分布式基站的功能，聯(lián)系現(xiàn)實情況，科學(xué)規(guī)劃分布式基站和BBU資源池，進(jìn)一步提高5G無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸水平，符合人們的上網(wǎng)需求。因此，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃員應(yīng)深刻認(rèn)識5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃內(nèi)容，科學(xué)布置分布式基站機(jī)房，聯(lián)合擴(kuò)容能力和安全因素等規(guī)劃BBU資源池，推廣應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)。

1 分布式基站的概念和優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 分布式基站的概念

分布式基站（圖1）出現(xiàn)在新興網(wǎng)絡(luò)時代，是實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的現(xiàn)代化產(chǎn)品。其主要綜合應(yīng)用射頻處理單元和傳統(tǒng)宏基站基帶處理單元，科學(xué)連接光纖光纜，從而傳輸信息數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)部署時，將基帶處理單元、核心網(wǎng)以及無線網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備置于機(jī)房內(nèi)部，與規(guī)劃站點(diǎn)的射頻單元通過光纖連接，達(dá)到信息網(wǎng)絡(luò)覆蓋的目的[1-3]。

圖1 分布式基站

1.2 分布式基站的優(yōu)缺點(diǎn)

1.2.1 優(yōu) 點(diǎn)

（1）建設(shè)成本低。分布式基站主要對基帶處理單元集中安裝，一個基帶處理單元對應(yīng)不同的射頻處理單元，減少了基帶處理單元的建設(shè)成本。針對射頻處理單元，一般選擇模塊化設(shè)計方式，提高了組網(wǎng)的靈活性，聯(lián)系運(yùn)營商的要求實現(xiàn)組網(wǎng)。

（2）建設(shè)周期短。在建設(shè)5G移動網(wǎng)絡(luò)時利用分布式基站，節(jié)省了建設(shè)時間。在建成基站間調(diào)整基帶處理單元，避免了重復(fù)建設(shè)基站，壓縮選址與施工時間。另外不需要為射頻處理單元提供機(jī)房和其他設(shè)施，省去采購設(shè)備與建設(shè)機(jī)房的環(huán)節(jié)[4]。

1.2.2 缺 點(diǎn)

（1）提高運(yùn)維要求。分布式基站一般是一個基帶處理單元與若干射頻處理單元連接，基于這種現(xiàn)象，需要提高運(yùn)維水平。如果不能定期維護(hù)這種連接方式，則易引起嚴(yán)重的通信故障，不利于傳輸信號。

（2）提高了風(fēng)險控制要求。分布式基站的核心控制內(nèi)容是基帶處理單元，突出了主控的功能，對運(yùn)營商抗風(fēng)險能力提出了更高的要求。一個基帶處理單元發(fā)生問題時，將對網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)造成巨大威脅，相應(yīng)擴(kuò)大信號的中斷范圍，嚴(yán)重?fù)p害運(yùn)營商的形象[5]。

2 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述

4G網(wǎng)絡(luò)升級處理后得到5G網(wǎng)絡(luò)。對移動通信來講，大數(shù)據(jù)時代應(yīng)實現(xiàn)萬物互聯(lián)，這與人們的通信需求相符。5G網(wǎng)絡(luò)與4G網(wǎng)絡(luò)比較，前者明顯提高了數(shù)據(jù)傳輸水平，有效支持不同設(shè)備開展通信。基于同一基站，用戶利用5G網(wǎng)絡(luò)得到各種通信設(shè)備，提高了設(shè)備的通信效率，使用戶、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器或無線網(wǎng)絡(luò)終端連接，進(jìn)一步提升使用水平，迅速傳輸數(shù)據(jù)。此外，5G網(wǎng)絡(luò)充分應(yīng)用無線資源，提高了移動通信的效率，科學(xué)配置了通信資源。

聯(lián)系5G網(wǎng)絡(luò)的不同應(yīng)用場景與業(yè)務(wù)要求，國際電信聯(lián)盟對5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景合理劃分。增強(qiáng)移動寬帶，為用戶提供良好的使用體驗，科學(xué)規(guī)劃5G網(wǎng)絡(luò)。通信既有超高可靠和超低延遲的特點(diǎn)，5G網(wǎng)絡(luò)滿足網(wǎng)絡(luò)延遲的要求，提高了應(yīng)用場景的可靠性，如工業(yè)生產(chǎn)或機(jī)車自由駕駛。此外，依托物聯(lián)網(wǎng)將低能耗和大規(guī)模的物聯(lián)設(shè)備接入無線網(wǎng)絡(luò)。

3 基于分布式基站的5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

3.1 分布式基站構(gòu)建

3.1.1 傳輸部分

在分布式基站的傳輸過程中，按基帶處理單元科學(xué)劃分傳輸設(shè)備類型，采取的傳輸模式包括IPRAN和PIN。基帶處理單元連接設(shè)備處理單元時充分發(fā)揮光纖線路的作用，從而傳遞數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失。

3.1.2 供電部分

分布式基站驅(qū)動利用電能實現(xiàn)，因此為穩(wěn)定運(yùn)行供電系統(tǒng)，需采取一體化設(shè)計模式為射頻處理單元供電，保證供電可靠性。射頻處置單元置于室內(nèi)或室外，以動態(tài)電壓為低要求的配套設(shè)施供電，省略了配套供電系統(tǒng)。將基帶處理單元置于機(jī)房內(nèi)，工作人員在供電過程傳輸了電力資源，提高了電壓的穩(wěn)定性。最后，基帶處理單元通過電磁模式完成配置，預(yù)防停電帶來的通信故障[6]。

3.1.3 機(jī)房部分

分布式基站的最大優(yōu)勢是其在機(jī)房內(nèi)部，不需要對射頻處理單元建立專業(yè)機(jī)房，節(jié)省了配套設(shè)施，減少了建設(shè)費(fèi)用，投資對象僅是射頻單元與構(gòu)成部分。而且射頻單元以模塊化設(shè)置，提高了組網(wǎng)的靈活性，與運(yùn)營商的使用需要高度相符。同時，工作人員僅在建設(shè)基站上完善基帶處理單元，避免了重復(fù)性建設(shè)[7]。

3.2 BBU池規(guī)劃方案

BBU資源池規(guī)劃方案整合了多個BBU，共享基帶處理資源，解決關(guān)于網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的呼吸效應(yīng)，保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量。BBU資源池規(guī)劃方案全面覆蓋了室內(nèi)與室外場所，使話務(wù)在相同區(qū)域內(nèi)平衡發(fā)展。相鄰區(qū)域產(chǎn)生呼吸效應(yīng)時，配置容量無需聯(lián)系峰值業(yè)務(wù)，減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。BBU資源池方案節(jié)省了BBU機(jī)房數(shù)量，避免應(yīng)用大量能耗高的基礎(chǔ)設(shè)施，達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)能耗的目的。機(jī)房數(shù)量的減少，限制消耗大量維護(hù)資源，節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用。一般在城區(qū)核心機(jī)房設(shè)置BBU機(jī)房，降低了盜竊和破壞的風(fēng)險，提升了用電的穩(wěn)定性。BBU資源池規(guī)劃方案的核心工作是篩選BBU機(jī)房地址，聯(lián)系RRU基站規(guī)劃方案和3G/4G基站布置特點(diǎn)為BBU機(jī)房建設(shè)，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)未來發(fā)展要求。分布式基站架構(gòu)如圖2所示。

圖2 分布式基站架構(gòu)

3.2.1 BBU機(jī)房要求

（1）達(dá)到了無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量的要求。BBU機(jī)房根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋特點(diǎn)選擇地址，在相鄰區(qū)域設(shè)計BBU資源池，在相同BBU資源池內(nèi)分別設(shè)計室外基站。

（2）根據(jù)中遠(yuǎn)期擴(kuò)容目標(biāo)設(shè)計基礎(chǔ)配套設(shè)施。在機(jī)場內(nèi)預(yù)留擴(kuò)容空間，電源系統(tǒng)要保持穩(wěn)定性與可靠性，提高直流供電系統(tǒng)的整流水平。

（3）以傳輸資源科學(xué)處理數(shù)據(jù)流量。BBU池整合基站的數(shù)據(jù)流量和話務(wù)量，在5G業(yè)務(wù)需求擴(kuò)大的基礎(chǔ)上，提高了承載網(wǎng)的擴(kuò)容水平。

（4）具備長期安全運(yùn)營條件。BBU資源池機(jī)房包括很多RRU站點(diǎn)，形成了廣泛的覆蓋范圍，承載的業(yè)務(wù)量較大，應(yīng)提高機(jī)房的等級要求。機(jī)房網(wǎng)絡(luò)為安全運(yùn)行，需采取長期租賃的方式。

3.2.2 BBU資源池應(yīng)用場景

（1）密集城區(qū)。通常包括商業(yè)區(qū)、居民區(qū)以及娛樂消費(fèi)場所，業(yè)務(wù)呈現(xiàn)呼吸效應(yīng)。商業(yè)區(qū)白天忙碌，業(yè)務(wù)量在下班后迅速下降，而周圍居民區(qū)則相反，話務(wù)白天業(yè)務(wù)極少，晚上和周末的業(yè)務(wù)量激增，娛樂消費(fèi)場所晚飯到深夜期間業(yè)務(wù)繁忙，白天業(yè)務(wù)趨近于零。這部分地區(qū)通過BBU資源池全面覆蓋，共享基帶處理單元，降低了投資費(fèi)用[8]。

（2）大、中學(xué)校園。大、中學(xué)校園一般聚集上萬人，這部分用戶的活躍度極高，主要在圖書館、食堂、宿舍以及教學(xué)樓等場所活動，不同的時間點(diǎn)形成不一樣的聚集區(qū)域。校園內(nèi)短期業(yè)務(wù)總量無明顯改變，只在校園內(nèi)部區(qū)域流動，且出現(xiàn)呼吸效應(yīng)和潮汐效應(yīng)。

（3）大型公共場館。5G時代，大型公共場館包括博物館、體育館、圖書館以及會展中心等，相應(yīng)也增多了群體活動，如運(yùn)動會和演唱會。大型場館組織活動時，容易聚集很多移動用戶，這部分用戶將圖片與視頻上傳至社會軟件，與他人分享，因此增加了業(yè)務(wù)量。而大型公共場館不舉辦活動時用戶非常少，減少了業(yè)務(wù)量，這便是呼吸效應(yīng)。基于此，需要在活動場館利用BBU資源池規(guī)劃方案與周圍區(qū)域產(chǎn)生BBU資源池。

4 5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景

4.1 增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)能力深度

結(jié)合用戶體驗開展5G建設(shè)，技術(shù)人員著重研究用戶需求。基于這個前提，研發(fā)人員共享網(wǎng)絡(luò)信息，提高人與物的交互能力。由當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平分析可知，無線網(wǎng)絡(luò)未全面開放，降低了交互水平，技術(shù)人員著重研發(fā)5G技術(shù)，提高無線網(wǎng)絡(luò)的交互能力，充分共享網(wǎng)絡(luò)資源。

4.2 SDN與NFV的應(yīng)用

SDN和NFV技術(shù)應(yīng)用在5G網(wǎng)絡(luò)，獲得合理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。通信技術(shù)人員對軟件內(nèi)涵持續(xù)延伸，合理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的虛擬功能，預(yù)防由通信傳輸缺陷干擾5G網(wǎng)絡(luò)。

4.3 動態(tài)網(wǎng)絡(luò)切片

技術(shù)人員結(jié)合客戶體驗增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的效率，只利用5G無法實現(xiàn)，故技術(shù)人員要有效整合動態(tài)切片技術(shù)，進(jìn)一步適應(yīng)通信場景。動態(tài)切片科學(xué)匹配用戶需求，充分應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)資源，使用戶獲得最佳的體驗[9,10]。

5 結(jié) 論

5G無線網(wǎng)絡(luò)具有顯而易見的優(yōu)點(diǎn)，與4G網(wǎng)絡(luò)比較，它對規(guī)劃方案提出了更嚴(yán)格的要求。所以，基于分布式基站設(shè)計5G網(wǎng)絡(luò)有一定的現(xiàn)實意義。它不只減少了設(shè)置機(jī)房的數(shù)量，還降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入成本，故工作人員需根據(jù)時代發(fā)展特點(diǎn)布置分布式基站網(wǎng)絡(luò)。