5G時(shí)代接入機(jī)房面臨的挑戰(zhàn)
接入機(jī)房是距離用戶最近的通信機(jī)房，是光接入局端設(shè)備OLT設(shè)備位置所在，典型寬帶用戶覆蓋范圍3~5km。在4G時(shí)代，BBU池化，基于就近原則，運(yùn)營商也在接入機(jī)房部署了大量BBU設(shè)備。4G時(shí)代有線、無線設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)共機(jī)房，但無論是業(yè)務(wù)還是網(wǎng)絡(luò)，有線和無線都互相獨(dú)立。
5G定義了三個(gè)典型業(yè)務(wù)場景，一是峰值速率可達(dá)10Gbps的增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB)，二是連接數(shù)可達(dá)每平方公里100萬的大連接物聯(lián)網(wǎng)(mMTC)，三是車聯(lián)網(wǎng)等端到端時(shí)延1ms的低時(shí)延、高可靠通信(uRLLC)。5G時(shí)代將實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，這樣人、機(jī)器、環(huán)境等更加緊密高效地聯(lián)系起來并融為一體，將引發(fā)全社會(huì)生產(chǎn)模式、商業(yè)模式、生活方式的無限創(chuàng)新和深刻演進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)將基于業(yè)務(wù)為用戶提供服務(wù)，而不是基于接入方式，用戶接入將不關(guān)心是無線還是有線，業(yè)務(wù)的融合必然促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的融合。
為了保證這些豐富的業(yè)務(wù)應(yīng)用，5G網(wǎng)絡(luò)采用全新的架構(gòu)：
● 5G核心網(wǎng)采用Cloud Based架構(gòu)，控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求快速部署;MEC的導(dǎo)入使得業(yè)務(wù)處理更加接近邊緣，降低業(yè)務(wù)處理時(shí)延。統(tǒng)一的5G核心網(wǎng)為移動(dòng)用戶提供一致的業(yè)務(wù)，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(yè)務(wù)體驗(yàn)。
● 5G接入網(wǎng)采用AAU/DU/CU分離架構(gòu)，AAU拉遠(yuǎn)和DU池化依然大量應(yīng)用，高頻基站的導(dǎo)入使得基站密度大幅增加，前傳網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和復(fù)雜度大大增加，同時(shí)對于光纖資源的消耗帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。
圖1 5G時(shí)代接入機(jī)房在網(wǎng)絡(luò)中成為有線無線接入的門戶
接入機(jī)房作為用戶接入的門戶，在5G時(shí)代不僅要提供超大帶寬、超低時(shí)延，以及和各種業(yè)務(wù)適應(yīng)的差異化QoS保證(見圖1)，更要考慮5G核心網(wǎng)云化帶來的不確定性連接，尤其是MEC的導(dǎo)入，部分業(yè)務(wù)處理可下移動(dòng)到接入機(jī)房的NFVI基礎(chǔ)設(shè)施上。此外，接入機(jī)房內(nèi)部有線和無線之間，以及NFVI上運(yùn)行的NFV業(yè)務(wù)之間的內(nèi)部流量也大幅增加。因此，傳統(tǒng)接入機(jī)房架構(gòu)不能適應(yīng)5G時(shí)代的需求，亟需架構(gòu)創(chuàng)新。
5G時(shí)代接入機(jī)房建設(shè)目標(biāo)
5G時(shí)代的接入機(jī)房，必然是一個(gè)智能化的固移融合機(jī)房，滿足極速、易維、靈活、智能、可靠的技術(shù)要求。接入機(jī)房在保留原有電源系統(tǒng)(含備電)、空調(diào)散熱系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和走線通道的情況下，原有內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)分成以下四大功能(見圖2):
● 連接功能：就是接入機(jī)房的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，可參考數(shù)據(jù)中心的SPINE-LEAF架構(gòu)建立大帶寬、可擴(kuò)展、可靠的內(nèi)部通信系統(tǒng)，滿足無線DU/有線OLT/上聯(lián)傳輸/接入機(jī)房NFVI基礎(chǔ)設(shè)施之間復(fù)雜的業(yè)務(wù)通信和QoS保證。
● 接入網(wǎng)絡(luò)：無線DU，承擔(dān)無線接入處理;有線OLT，承擔(dān)有線接入處理。
● NFVI基礎(chǔ)設(shè)施(計(jì)算存儲(chǔ)功能)：NFVI基礎(chǔ)設(shè)施是為了保證低延遲實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)快速處理，提高用戶體驗(yàn)而部署在接入機(jī)房，涉及(計(jì)算存儲(chǔ)資源)作為邊緣數(shù)據(jù)中心EDC的一個(gè)遠(yuǎn)端模塊，其上運(yùn)行的業(yè)務(wù)NFV受5G核心網(wǎng)統(tǒng)一編排管理。
● 傳輸功能：承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口，統(tǒng)一承載有線、無線流量，可以是OTN，也可以是IPRAN或SPN設(shè)備。
圖2 5G時(shí)代的接入機(jī)房邏輯架構(gòu)
5G時(shí)代接入機(jī)房建設(shè)原則
在現(xiàn)實(shí)情況下，接入機(jī)房數(shù)量眾多，硬件條件和環(huán)境也存在較大差異，設(shè)備一次性改造工作量大、投入高，在具體實(shí)施中，需要逐步演進(jìn)。應(yīng)充分考慮以下原則，分步實(shí)施和逐步演進(jìn)：
● 開放性原則
接入機(jī)房網(wǎng)絡(luò)中的接入功能、連接功能、NFVI基礎(chǔ)設(shè)施(計(jì)算存儲(chǔ)功能)和傳輸功能之間支持對外開放接口;NFVI基礎(chǔ)設(shè)備被接入機(jī)房中所有功能和用戶共享。
● 可擴(kuò)展性原則
接入機(jī)房的具體情況差異較大，如機(jī)房面積、供電、散熱等硬件條件各不相同，接入機(jī)房中接入、連接、計(jì)算存儲(chǔ)和傳輸設(shè)備可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要進(jìn)行裁剪，并支持按功能和容量平滑擴(kuò)展。
● 靈活性原則
接入機(jī)房網(wǎng)絡(luò)改造應(yīng)支持基于現(xiàn)有接入機(jī)房架構(gòu)的平滑演進(jìn)，在保障現(xiàn)有業(yè)務(wù)正常運(yùn)行的前提下，按照機(jī)房條件靈活選擇相關(guān)功能部署。
5G時(shí)代接入機(jī)房建設(shè)步驟
根據(jù)以上原則，建議5G時(shí)代的接入機(jī)房建設(shè)分三個(gè)步驟，具體實(shí)施可以根據(jù)實(shí)際情況合并和調(diào)整：
● 第一步：建立接入機(jī)房NFVI基礎(chǔ)設(shè)施
5G時(shí)代，針對低延遲實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，需要把業(yè)務(wù)NFV盡量靠近用戶部署，即接入機(jī)房。這樣就需要在接入機(jī)房建立NFVI基礎(chǔ)設(shè)施，以及支持NFVI工作的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(連接功能)。接入機(jī)房的NFVI基礎(chǔ)設(shè)施作為邊緣數(shù)據(jù)中心EDC的遠(yuǎn)端模塊，受邊緣數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一管理和控制，在5G核心網(wǎng)的統(tǒng)一編排下實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)部署，保證有線用戶和無線用戶在一致業(yè)務(wù)下的平滑切換和良好用戶體驗(yàn)，這些業(yè)務(wù)可包含視頻加速、位置服務(wù)、TCP加速等。
● 第二步：接入機(jī)房的智能化
接入機(jī)房中接入功能、傳輸功能、連接功能在一個(gè)接入機(jī)房內(nèi)統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理和業(yè)務(wù)管理分離，業(yè)務(wù)管理通過SDN&NFV改造，實(shí)現(xiàn)端到端快速部署和智能運(yùn)維。
● 第三步：接入機(jī)房內(nèi)部融合優(yōu)化
接入機(jī)房原來有接入功能、傳輸功能、連接功能，以及NFVI基礎(chǔ)設(shè)備，都是獨(dú)立設(shè)備，為了節(jié)省空間、簡化部署、提高可靠性、實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的QoS保證，可以根據(jù)需要選擇相關(guān)功能融合，以減少網(wǎng)元數(shù)量。進(jìn)一步，可考慮微模塊概念，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模塊中，可選擇性配置接入、連接、傳輸功能，同時(shí)解決散熱和監(jiān)控問題，在工廠提前測試和驗(yàn)證，然后在接入機(jī)房直接安裝，減少機(jī)房建設(shè)工程。通過按需平滑新增模塊，實(shí)現(xiàn)根據(jù)業(yè)務(wù)需要平滑擴(kuò)展，將極大方便運(yùn)營商的接入機(jī)房擴(kuò)容。
數(shù)量巨大的接入機(jī)房是運(yùn)營商的重要資產(chǎn)，在固移融合的大目標(biāo)下，運(yùn)營商應(yīng)分步驟實(shí)現(xiàn)接入機(jī)房的全業(yè)務(wù)承載、智能化改造、集約化管理、快速部署和平滑擴(kuò)展，充分挖掘5G時(shí)代接入機(jī)房的商業(yè)價(jià)值。