5G時代接入機房面臨的挑戰(zhàn)
接入機房是距離用戶最近的通信機房，是光接入局端設備OLT設備位置所在，典型寬帶用戶覆蓋范圍3~5km。在4G時代，BBU池化，基于就近原則，運營商也在接入機房部署了大量BBU設備。4G時代有線、無線設備已經(jīng)實現(xiàn)共機房，但無論是業(yè)務還是網(wǎng)絡，有線和無線都互相獨立。
5G定義了三個典型業(yè)務場景，一是峰值速率可達10Gbps的增強型移動寬帶(eMBB)，二是連接數(shù)可達每平方公里100萬的大連接物聯(lián)網(wǎng)(mMTC)，三是車聯(lián)網(wǎng)等端到端時延1ms的低時延、高可靠通信(uRLLC)。5G時代將實現(xiàn)萬物互聯(lián)，這樣人、機器、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。網(wǎng)絡將基于業(yè)務為用戶提供服務，而不是基于接入方式，用戶接入將不關心是無線還是有線，業(yè)務的融合必然促進網(wǎng)絡的融合。
為了保證這些豐富的業(yè)務應用，5G網(wǎng)絡采用全新的架構：
● 5G核心網(wǎng)采用Cloud Based架構，控制和轉發(fā)分離，可以根據(jù)業(yè)務需求快速部署;MEC的導入使得業(yè)務處理更加接近邊緣，降低業(yè)務處理時延。統(tǒng)一的5G核心網(wǎng)為移動用戶提供一致的業(yè)務，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)務體驗。
● 5G接入網(wǎng)采用AAU/DU/CU分離架構，AAU拉遠和DU池化依然大量應用，高頻基站的導入使得基站密度大幅增加，前傳網(wǎng)絡的規(guī)模和復雜度大大增加，同時對于光纖資源的消耗帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。
圖1 5G時代接入機房在網(wǎng)絡中成為有線無線接入的門戶
接入機房作為用戶接入的門戶，在5G時代不僅要提供超大帶寬、超低時延，以及和各種業(yè)務適應的差異化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的導入，部分業(yè)務處理可下移動到接入機房的NFVI基礎設施上。此外，接入機房內(nèi)部有線和無線之間，以及NFVI上運行的NFV業(yè)務之間的內(nèi)部流量也大幅增加。因此，傳統(tǒng)接入機房架構不能適應5G時代的需求，亟需架構創(chuàng)新。
5G時代接入機房建設目標
5G時代的接入機房，必然是一個智能化的固移融合機房，滿足極速、易維、靈活、智能、可靠的技術要求。接入機房在保留原有電源系統(tǒng)(含備電)、空調散熱系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和走線通道的情況下，原有內(nèi)部網(wǎng)絡分成以下四大功能(見圖2):
● 連接功能：就是接入機房的內(nèi)部網(wǎng)絡，可參考數(shù)據(jù)中心的SPINE-LEAF架構建立大帶寬、可擴展、可靠的內(nèi)部通信系統(tǒng)，滿足無線DU/有線OLT/上聯(lián)傳輸/接入機房NFVI基礎設施之間復雜的業(yè)務通信和QoS保證。
● 接入網(wǎng)絡：無線DU，承擔無線接入處理;有線OLT，承擔有線接入處理。
● NFVI基礎設施(計算存儲功能)：NFVI基礎設施是為了保證低延遲實時業(yè)務快速處理，提高用戶體驗而部署在接入機房，涉及(計算存儲資源)作為邊緣數(shù)據(jù)中心EDC的一個遠端模塊，其上運行的業(yè)務NFV受5G核心網(wǎng)統(tǒng)一編排管理。
● 傳輸功能：承擔網(wǎng)絡側接口，統(tǒng)一承載有線、無線流量，可以是OTN，也可以是IPRAN或SPN設備。
圖2 5G時代的接入機房邏輯架構
5G時代接入機房建設原則
在現(xiàn)實情況下，接入機房數(shù)量眾多，硬件條件和環(huán)境也存在較大差異，設備一次性改造工作量大、投入高，在具體實施中，需要逐步演進。應充分考慮以下原則，分步實施和逐步演進：
● 開放性原則
接入機房網(wǎng)絡中的接入功能、連接功能、NFVI基礎設施(計算存儲功能)和傳輸功能之間支持對外開放接口;NFVI基礎設備被接入機房中所有功能和用戶共享。
● 可擴展性原則
接入機房的具體情況差異較大，如機房面積、供電、散熱等硬件條件各不相同，接入機房中接入、連接、計算存儲和傳輸設備可以根據(jù)實際業(yè)務需要進行裁剪，并支持按功能和容量平滑擴展。
● 靈活性原則
接入機房網(wǎng)絡改造應支持基于現(xiàn)有接入機房架構的平滑演進，在保障現(xiàn)有業(yè)務正常運行的前提下，按照機房條件靈活選擇相關功能部署。
5G時代接入機房建設步驟
根據(jù)以上原則，建議5G時代的接入機房建設分三個步驟，具體實施可以根據(jù)實際情況合并和調整：
● 第一步：建立接入機房NFVI基礎設施
5G時代，針對低延遲實時業(yè)務，需要把業(yè)務NFV盡量靠近用戶部署，即接入機房。這樣就需要在接入機房建立NFVI基礎設施，以及支持NFVI工作的內(nèi)部網(wǎng)絡(連接功能)。接入機房的NFVI基礎設施作為邊緣數(shù)據(jù)中心EDC的遠端模塊，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)一編排下實現(xiàn)業(yè)務部署，保證有線用戶和無線用戶在一致業(yè)務下的平滑切換和良好用戶體驗，這些業(yè)務可包含視頻加速、位置服務、TCP加速等。
● 第二步：接入機房的智能化
接入機房中接入功能、傳輸功能、連接功能在一個接入機房內(nèi)統(tǒng)一管理，實現(xiàn)設備管理和業(yè)務管理分離，業(yè)務管理通過SDN&NFV改造，實現(xiàn)端到端快速部署和智能運維。
● 第三步：接入機房內(nèi)部融合優(yōu)化
接入機房原來有接入功能、傳輸功能、連接功能，以及NFVI基礎設備，都是獨立設備，為了節(jié)省空間、簡化部署、提高可靠性、實現(xiàn)不同業(yè)務的QoS保證，可以根據(jù)需要選擇相關功能融合，以減少網(wǎng)元數(shù)量。進一步，可考慮微模塊概念，在一個標準的模塊中，可選擇性配置接入、連接、傳輸功能，同時解決散熱和監(jiān)控問題，在工廠提前測試和驗證，然后在接入機房直接安裝，減少機房建設工程。通過按需平滑新增模塊，實現(xiàn)根據(jù)業(yè)務需要平滑擴展，將極大方便運營商的接入機房擴容。
數(shù)量巨大的接入機房是運營商的重要資產(chǎn)，在固移融合的大目標下，運營商應分步驟實現(xiàn)接入機房的全業(yè)務承載、智能化改造、集約化管理、快速部署和平滑擴展，充分挖掘5G時代接入機房的商業(yè)價值。