5G是基站代维的没落与光通信的再兴

几十年来，基站维护工作一直未变，爬山涉水抢故障，披星戴月稳运行。

基站数量多，分布广，每个站都配置了传输、电源、空调、监控等各种设备，任何一个设备故障，都可能造成基站退服。运维人员苦不堪言，不是在处理故障，就是在处理故障的路上，要是遇上打雷下雨，简直忙得焦头烂额，丧心病狂。

是时候改变了，就在5G时代。

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传统基站维护的没落

运营商们正在计划和部署C-RAN作为新的无线接入网构架。C-RAN，或Cloud-RAN，即将BBU集中化、虚拟化，部署于边缘小型数据中心，再将RRU拉远，替代原无线接入网基站独立分散的网络构架。

▲C-RAN构架图，来源中国移动

C-RAN的优势在于：

①降低建网和运维成本

BBU集中化，RRU分散于街头巷尾任何可利用的角落和空间，站点简化，减少基站租赁和建设成本，同时，降低能耗（省电约50%），提升效率。

②灵活运维

BBU集中于安全的数据中心，这意味着大量现场维护工作只需在中心局完成，减少维护人力物力成本。

换句话讲，BBU集中在高容灾能力的数据中心里，基站维护人员不用再为基站空调故障导致的高温告警，或雷击导致的电源故障，而疲于奔命似的忙抢修了。

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为何需要C-RAN？

首先要清楚运营商为什么部署5G？天下熙熙，皆为利来。这个"利"有造福大众的福利，也有运营商的"私利"，两者相辅相成，缺一不可。所谓没有了利润，哪来的服务？

运营商建5G，从自身角度讲，原因无非两点：

①移动宽带需求猛增，但运营商收入持续下滑。

②运营商需寻找新的收入来源。

为此，5G定义了三大垂直应用场景：增强型移动宽带（eMBB）、大规模物联网（mMTC）和高可靠低时延型物联网（URLLC）。eMBB是为了满足移动宽带的持续需求，mMTC和URLLC是为了扩展新的收入来源。

除了上述的建网和运维成本考量，这三大应用场景也少不了C-RAN的支撑。

•大规模物联网的大量传感器收集海量数据，一些数据存储和分析功能需下沉到BBU级的接入网中进行处理，通常会引入移动边缘计算（MEC）。

•低时延高可靠物联网主要应用工业远程机器人控制、无人机驾驶等需超低时延（1ms），为了减小物理时延，一些核心网功能要下沉到接入网。

这就意味着网络内将分布较多的边缘数据中心，C-RAN的集中BBU池正是部署于这些边缘数据中心。

另外，网络切片技术也需要集中化和虚拟化的C-RAN构架。所谓网络切片，就是共享物理网络设施，根据网络时延、可靠性、速率、覆盖率要求等，切出不同的逻辑网络，应对不同的5G应用场景。

5G将针对不同的垂直领域切片，每个切片的网络性能各不相同，因此，无线资源的实时协调是必须的，这种无线资源的实时调度只能通过集中式的C-RAN来实现。

再补充一点，未来5G网络使用频段更多、更零碎、更分散，C-RAN集中式BBU也利于不同频段的载波聚合，以及未来异构网络各种小站、小小站、微站之间的协同。

C-RAN要拯救运营商，解救基站维护工程师，但也面临前所未有的挑战。

3 

不懂光通信的维护工程师不是好工程师

前传，简单的说就是BBU与RRU之间的传输网络，CPRI为BBU与RRU之间的公共无线接口。

不管是3G还是4G时代，BBU和RRU之间的距离都很短，无非上百米，两者间采用光纤连接，无论时延还是衰减，满足前传性能要求绰绰有余，所以，我们在安装基站时，从不考虑BBU和RRU之间的光衰减，直接"即插即用"，安装完即走。

5G的C-RAN构架就不一样了。

通常CPRI速率是回传速率的16倍，以LTE为例，150Mbit/s速率需要2.4Gbit/s的CPRI速率。考虑未来5G高带宽，加之多天线技术，这个CPRI接口带宽或将至T级别。

同时，BBU与RRU之间的距离或将扩展到15-20公里，远远大于传统基站BBU和RRU之间不过100米的距离。

根据FTTH网络经验，当带宽达到10G和距离超过10公里时，会引起色散问题：色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)，从而导致光衰减和误码率上升，尤其在遇到刮风下雨、震动等情况时，更加不可控。

前传容量和距离，成为C-RAN面临的最大挑战。一方面，前传CPRI需重新设计；另一方面，前传光网络的测试和维护工作量繁重。

为了缓解前传容量问题，目前正在讨论将BBU功能分离。

CPRI接口速率之所以高，是因为它要传输被基带数字化的RF信号，如果将这一物理层功能迁移到RRU上，不就可以显著地减少CPRI速率了吗？这就是大致的BBU功能分离原理。

▲BBU功能分离

如果将物理层功能迁移到RRU，刚好也适应了BBU虚