5G时代接入机房的建设思考

5G时代接入机房面临的挑战

接入机房是距离用户最近的通信机房，是光接入局端设备OLT设备位置所在，典型宽带用户覆盖范围3~5km。在4G时代，BBU池化，基于就近原则，运营商也在接入机房部署了大量BBU设备。4G时代有线、无线设备已经实现共机房，但无论是业务还是网络，有线和无线都互相独立。

5G定义了三个典型业务场景，一是峰值速率可达10Gbps的增强型移动宽带(eMBB)，二是连接数可达每平方公里100万的大连接物联网(mMTC)，三是车联网等端到端时延1ms的低时延、高可靠通信(uRLLC)。5G时代将实现万物互联，这样人、机器、环境等更加紧密高效地联系起来并融为一体，将引发全社会生产模式、商业模式、生活方式的无限创新和深刻演进。网络将基于业务为用户提供服务，而不是基于接入方式，用户接入将不关心是无线还是有线，业务的融合必然促进网络的融合。

为了保证这些丰富的业务应用，5G网络采用全新的架构：

● 5G核心网采用Cloud Based架构，控制和转发分离，可以根据业务需求快速部署;MEC的导入使得业务处理更加接近边缘，降低业务处理时延。统一的5G核心网为移动用户提供一致的业务，固移融合FMC成为可能，从而保证有线和无线任意场景下无缝的业务体验。

● 5G接入网采用AAU/DU/CU分离架构，AAU拉远和DU池化依然大量应用，高频基站的导入使得基站密度大幅增加，前传网络的规模和复杂度大大增加，同时对于光纤资源的消耗带来了前所未有的挑战。

图1 5G时代接入机房在网络中成为有线无线接入的门户

接入机房作为用户接入的门户，在5G时代不仅要提供超大带宽、超低时延，以及和各种业务适应的差异化QoS保证(见图1)，更要考虑5G核心网云化带来的不确定性连接，尤其是MEC的导入，部分业务处理可下移动到接入机房的NFVI基础设施上。此外，接入机房内部有线和无线之间，以及NFVI上运行的NFV业务之间的内部流量也大幅增加。因此，传统接入机房架构不能适应5G时代的需求，亟需架构创新。

5G时代接入机房建设目标

5G时代的接入机房，必然是一个智能化的固移融合机房，满足极速、易维、灵活、智能、可靠的技术要求。接入机房在保留原有电源系统(含备电)、空调散热系统、监控系统和走线通道的情况下，原有内部网络分成以下四大功能(见图2):

● 连接功能：就是接入机房的内部网络，可参考数据中心的SPINE-LEAF架构建立大带宽、可扩展、可靠的内部通信系统，满足无线DU/有线OLT/上联传输/接入机房NFVI基础设施之间复杂的业务通信和QoS保证。

● 接入网络：无线DU，承担无线接入处理;有线OLT，承担有线接入处理。

● NFVI基础设施(计算存储功能)：NFVI基础设施是为了保证低延迟实时业务快速处理，提高用户体验而部署在接入机房，涉及(计算存储资源)作为边缘数据中心EDC的一个远端模块，其上运行的业务NFV受5G核心网统一编排管理。

● 传输功能：承担网络侧接口，统一承载有线、无线流量，可以是OTN，也可以是IPRAN或SPN设备。

图2 5G时代的接入机房逻辑架构

5G时代接入机房建设原则

在现实情况下，接入机房数量众多，硬件条件和环境也存在较大差异，设备一次性改造工作量大、投入高，在具体实施中，需要逐步演进。应充分考虑以下原则，分步实施和逐步演进：

● 开放性原则

接入机房网络中的接入功能、连接功能、NFVI基础设施(计算存储功能)和传输功能之间支持对外开放接口;NFVI基础设备被接入机房中所有功能和用户共享。

● 可扩展性原则

接入机房的具体情况差异较大，如机房面积、供电、散热等硬件条件各不相同，接入机房中接入、连接、计算存储和传输设备可以根据实际业务需要进行裁剪，并支持按功能和容量平滑扩展。

● 灵活性原则

接入机房网络改造应支持基于现有接入机房架构的平滑演进，在保障现有业务正常运行的前提下，按照机房条件灵活选择相关功能部署。

5G时代接入机房建设步骤

根据以上原则，建议5G时代的接入机房建设分三个步骤，具体实施可以根据实际情况合并和调整：

● 第一步：建立接入机房NFVI基础设施

5G时代，针对低延迟实时业务，需要把业务NFV尽量靠近用户部署，即接入机房。这样就需要在接入机房建立NFVI基础设施，以及支持NFVI工作的内部网络(连接功能)。接入机房的NFVI基础设施作为边缘数据中心EDC的远端模块，受边缘数据中心统一管理和控制，在5G核心网的统一编排下实现业务部署，保证有线用户和无线用户在一致业务下的平滑切换和良好用户体验，这些业务可包含视频加速、位置服务、TCP加速等。

● 第二步：接入机房的智能化

接入机房中接入功能、传输功能、连接功能在一个接入机房内统一管理，实现设备管理和业务管理分离，业务管理通过SDN&NFV改造，实现端到端快速部署和智能运维。

● 第三步：接入机房内部融合优化

接入机房原来有接入功能、传输功能、连接功能，以及NFVI基础设备，都是独立设备，为了节省空间、简化部署、提高可靠性、实现不同业务的QoS保证，可以根据需要选择相关功能融合，以减少网元数量。进一步，可考虑微模块概念，在一个标准的模块中，可选择性配置接入、连接、传输功能，同时解决散热和监控问题，在工厂提前测试和验证，然后在接入机房直接安装，减少机房建设工程。通过按需平滑新增模块，实现根据业务需要平滑扩展，将极大方便运营商的接入机房扩容。

数量巨大的接入机房是运营商的重要资产，在固移融合的大目标下，运营商应分步骤实现接入机房的全业务承载、智能化改造、集约化管理、快速部署和平滑扩展，充分挖掘5G时代接入机房的商业价值。

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