一種基于GIS 呈現的密集城區CRAN 區分裂評估方法

高恩廣

（中國移動通信集團設計院有限公司山東分公司，山東 濟南 250101）

0 引 言

2019 年中國正式迎來5G 商用元年，2020 年無線集中無線接入網絡（Centralized Radio Access Network，CRAN）接入方式迅速嶄露頭角。為滿足5G 業務對大容量、低時延、高可靠性以及高精度時鐘同步等技術的需求，新興的城域傳送網切片分組網（Slicing Packet Network，SPN）系統應運而生。在這一背景下，中國移動通信集團公司與中國廣播電視網絡集團有限公司在2020 年簽署了5G 共建共享合作框架協議，將SPN 網絡用于承載2.6 GHz、4.9 GHz、700 MHz 頻段的5G 基站。

中國移動通信集團公司提出了“五網改三網”城域網發展目標，其中分組傳送網（Packet Transport Network，PTN）與SPN 系統的融合成為一個關鍵工作。隨著醫療、金融、政務及工業制造等行業場景對SPN 切片專線的需求不斷增長，如何不斷優化CRAN區域架構，實現網絡的健壯發展，提供更加安全可靠的前傳、回傳以及業務接入支撐，成為運營商急需解決的重要問題。

1 GIS 在CRAN 優化中的應用

1.1 GIS 數據采集與處理

在數據采集方面，地理信息系統（Geographic Information System，GIS）技術能夠通過衛星遙感、航空攝影、激光雷達等手段高效獲取城市地理信息。這些信息包括地形、地貌、建筑物分布以及植被覆蓋等數據，為CRAN 合理規劃調整提供了基礎。同時，構建城市地理信息數據庫可以整合各種地理空間數據，如交通、人口密度、環境因素等，為CRAN 的規劃調整提供全面的場景信息。

在數據處理方面，GIS 技術能夠通過空間分析、地理信息系統建模等方法，綜合、精確地處理采集到的數據。例如，分析地形可以評估信號傳播特性，優化天線的高度和方向，改善網絡覆蓋效果，精細規劃傳輸路由，提升實施建設的可行性。同時，結合城市規劃信息，可以識別出建筑物的高度、密度等，有助于更合理地部署基站、選擇機房、規劃路由，避免信號阻塞，提升網絡性能。

1.2 基于GIS 的CRAN 規劃與部署

通過GIS 技術，可以將城市劃分為不同的區域，并考慮城市的地理特征、人口分布、業務需求等，合理布局CRAN 基站。這些調整包括確定CRAN 機房的位置、調整微網格范圍以及考慮各種業務需求對基站覆蓋的影響。

此外，GIS 在CRAN 規劃中可以進行容量規劃和安全性規劃。結合地理信息，分析不同區域的業務需求和網絡負載，可以有針對性地規劃基站的帶寬和基站路由，擴大網絡的容量，提升網絡的安全性能[1]。

1.3 GIS 在傳輸鏈路優化中的作用

GIS 在傳輸鏈路優化中發揮了關鍵作用，尤其是在確定微網格內的傳輸鏈路布局和優化方面。通過GIS 技術，可以精確測算微網格內不同基站的數據傳輸距離，基于地形、建筑物等因素，優化傳輸鏈路的路徑，減少信號傳輸的衰減和延遲，提高網絡的傳輸效率。

GIS 可以結合網絡拓撲和業務需求信息，規劃傳輸鏈路的容量。GIS 可以通過分析不同業務場景下的數據流量，確定傳輸鏈路的帶寬需求，并根據地理信息智能配置網絡節點。

2 基于GIS 的密集城區CRAN 分裂評估方法

文章建立了一種基于GIS 的密集城區CRAN 分裂評估方法，確保合理利用有限的資源，達到低成本，高帶寬和靈活度的運營。該方法主要應用于密集區CRAN 區分裂評估，總體流程如圖1 所示。

圖1 總體思路流程

2.1 數據收集

為了根據不同技術的性能特點和4G 基站的覆蓋指標邏輯推理5G 基站全覆蓋的需求數量，收集了4G基站和5G 基站參數覆蓋范圍、帶寬、經度以及緯度等關鍵指標。收集的集團客戶參數主要包括集團客戶的屬性、位置信息等關鍵指標。這些參數可以計算特定范圍內集團客戶的接入需求數量，以便滿足不同行業客戶的網絡要求。綜合業務區參數的獲取主要根據其范圍來判定CRAN 區范圍的合理性。微網格參數的收集主要依據微網格為最小單元，進行4G、5G 及集團客戶的接入需求預估分析，進一步制訂整體優化割接方案。文章通過匯總CRAN 區內微網格參數，判斷CRAN 區的終期接入需求[2]。光交參數的收集則關注末端光纜的接入規范性，有助于判斷末端光纜割接的可行性。

2.2 參數GIS 呈現

參數GIS 呈現是借助GIS 技術將各項關鍵參數以空間分布形式進行可視化展現，從而為用戶提供對網絡規劃和布局的空間感知。將4G 基站、5G 基站、集團客戶、綜合業務區、微網格以及CRAN 區和光交等參數與地理位置相結合，可以直觀地了解各參數在空間上的分布和相互關系。這種空間呈現不僅有助于發現潛在的組網瓶頸和覆蓋缺陷，還能為優化CRAN區提供參考。借助GIS 呈現的地圖，能夠在規劃階段就預測網絡性能，使網絡規劃更為科學和合理。此外，這種可視化方式為決策者提供了直觀、清晰的信息，有助于制訂更精準的優化策略，提高整體網絡效率。

2.3 微網格業務量評估

微網格業務量評估是通過統計微網格內4G基站，邏輯推導5G 基站的業務需求，并綜合分析集團客戶專線業務需求接入量，判斷微格內4G、5G 終期室內基帶處理單元（Building Baseband Unit，BBU）的接入需求和集團客戶專線接入對設備端口的需求，以確保在局部區域內滿足不同業務的高效傳輸。該評估考慮在微網格內量化業務接入量需求，通過精準調整微網格的歸屬和SPN 設備端口配置，以適應不同業務場景的需求，增強業務覆蓋能力和接入能力。

2.4 CRAN 區業務量評估

CRAN 區業務量正確評估是規劃的關鍵一步，通過深入分析CRAN 區域內微網格的業務需求，可以初步判斷CRAN 區是保持原狀還是分裂。如需分裂，需對臨近同綜合業務區內的其他CRAN 區進行同類分析，綜合調整CRAN 范圍，確保各個區域內提供足夠的帶寬和容量，使網絡能夠有效地支持各類服務的高效傳輸。

2.5 CRAN 區設備端口接入能力評估

CRAN 區設備端口接入能力評估通過考慮BBU個數和集客數量，進行詳細評估以確保設備能夠滿足接入需求。其中，SPN 設備業務端口的計算公式為

式中：SP代表SPN 設備業務端口數；N5G代表5G 站點接入數量（BBU 端數）；N4G代表4G 站點接入數量（BBU 端數）；R代表端口冗余系數；NC代表集客專線條數。

SPN 設備按需模型，按照每個5G 站點的BBU占用1 個端口。其中，端口冗余系數根據接入層SPN設備接入端口總數量、端口平均利用率、接入板端口數量等因素綜合確定。一般情況下，端口冗余系數為1.1 ～1.3[3]。這意味著合理配置端口、交叉板，不僅可以增強端口接入能力，還能滿足設備的業務板卡需求，從而提高CRAN 的資源利用率[4]。

2.6 現網環路帶寬分析

現網環路帶寬分析主要聚焦于5G 無線站點（2.6 GHz、4.9 GHz、700 MHz 頻段）數量和集客接入的帶寬需求。現網環路帶寬分析指對當前網絡的傳輸環路進行帶寬評估和分析，包括5G 無線站點（覆蓋頻段包括2.6 GHz、4.9 GHz、700 MHz）的數量以及集客接入的帶寬需求。通過具體分析站點配置和業務需求，以及考慮網絡的冗余和未來增長，確定每個站點所需的帶寬。例如，針對700 MHz 基站的帶寬需求進行了詳細的計算，以確保網絡能夠滿足各個基站的接入需求。700 MHz 基站帶寬需求理論計算如表1 所示[5]。

表1 700 MHz 基站帶寬需求

2.7 判斷是否需要分裂

通過深入分析CRAN 區域內微網格基站、集團客戶、現網環路帶寬以及終期環路帶寬，可以更準確地評估未來CRAN 區域網絡健康性。如果業務量接入需求增長迅速且量級較大，已有的機房BBU 集中度和SPN 設備端口接入能力可能會面臨資源不足的壓力。在這種情況下，需要判斷是否需要分裂CRAN區域，以擴大網絡容量和提升性能安全性，確保網絡能夠靈活應對未來的挑戰。

2.8 與相近微格最優匹配調整CRAN 范圍

在調整CRAN 范圍時，首先對CRAN 范圍內微格與同接入環內相鄰微網格進行最優比選分析，綜合考察其范圍內接入需求量，采取重新組合微網格或者單獨分裂出微網格的方式制定CRAN 分裂方案。通過考量分裂后CRAN 區的BBU 集中度和SPN 設備端口接入能力，達到最優匹配調整，確保CRAN 范圍能夠更好地適應不同區域的業務需求。

2.9 CRAN 分裂回傳組網

在CRAN區范圍分裂后，需要重新計算環路帶寬，以確定是破環加點還是重新組環。計算當前環路上剩余節點數量和業務量，可以確定當前環路帶寬。計算新CRAN區的業務量帶寬后，需要根據環路接入能力，具體判斷是破環加點還是重新組環來滿足環路未來的帶寬需求，確保網絡能夠支持更多的站點和業務。

3 結 論

文章設計了一種基于GIS 的密集城區CRAN 區分裂評估方法，該方法通過綜合評估微網格的業務需求和設備接入能力，為CRAN 網絡規劃和優化提供科學的參考和決策依據。研究結果表明，利用GIS技術進行數據收集和參數呈現，結合現網環路帶寬分析和微網格業務量評估，可以更準確地判斷CRAN區是否需要分裂，并制訂最優的CRAN 范圍調整和分裂回傳組網方案，以滿足網絡的健康發展和未來需求。