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如何提升5G运维效率?半有源前传网络大放异彩
- 2021-03-24-

万千企业希望掘金5G,让5G发展炙手可热。但别以为5G发展最大挑战在业务探索,对网络运营工程师来说,5G网络运维同样遇到不少挑战。

2G时代,移动网络几乎只承担个人语音/短信业务,功能单一,好运维;3G/4G时代,移动网络还要承载大量个人数据服务,运维人员难度加大;5G时代,移动网络不只要承载数十亿个人数据需求,还要支撑千行百业不同的数字化转型高要求,是数字化底座。

正因为扮演着底座角色,5G网络稳定、可靠性至关重要。比如工厂中自动化运行的机器,如果网络不稳定,会使整个生产受到影响,带来经济损失;远程紧急会诊时,如果网络延时出现波动,就会造成会诊失误,错过最佳治疗时期;即将到来的自动驾驶,如果不能保证网络稳定,自动驾驶普及就永远是梦想。

因此,5G网络在发展中,需要高效的运维方式保障网络可靠性。以前,我们更多关注5G基站和核心网的运维,其实5G承载网的5G前传网络同样是运维人员关心的重要环节之一。许多5G前传网络是无源的,故障预测和定位困难,那运营商该采用何种5G前传部署方式,提升网络运维效率并降低成本?


  1. 5G时代呼唤高效运维

5G时代,一方面,新业务的出现对网络性能提出更高要求。比如自动驾驶、远程医疗等应用。另一方面,5G网络终端连接数大幅增长。据IDC预测,到2025年,全球大约会有550亿的设备通过网络互联起来。

此时,运营商传统网络运维方式早已不堪重负。据OVUM分析报告显示,过去十年电信行业的收入增长从来没有跑赢过OPEX的增长。其中,电信网络的运营维护严重依赖于人员经验和技能,电信网络平均每1万台设备的运营维护需要300个工程师,而OTT只需要3个工程师,存在100倍的效率差距。

比如,在2G时代,当网络出现故障时,指挥中心会向维修点发出指令后,维修点才会进行维修工作。如果出现的故障比较严重,维修人员大不了加个班,但却要花费许多时间在故障点定位上。

有一位人士向笔者分享:“有一次,从用户投诉到网络的正常恢复,花了36个小时。”试想一下,如果是在5G应用全面普及后,36个小时无法上网,会给企业和个人造成怎样的损失?对运营商的品牌口碑带来怎样的打击?

对此,业内人士更是形象的表示,这就好比北京交通早晚高峰期,汽车拥有量增加,道路的扩张,交通信号设施增多,此时,传统的交通管理模式显然无法适应变化。5G网络同样面临这样的难题。

面对日益复杂的交通管理问题,智慧交通的出现让问题得到解决。同样,如今的5G网络也需要高效的运维方式。

正是存在这样的需求,不论是运营商还是设备厂商都在积极探寻提升运维效率的方式,希望借助新技术,可以早期发现问题,消除隐患。

  1. 5G前传网络运维遭遇挑战

如果将5G网络运维效率提升比作系统工程的话,前传网络运维效率提升则是最重要一环。也许很多人并不认同这一观点。别急,当笔者讲完什么是前传网络后,你也许会改变自己的看法。

为了降低网络时延,实现边缘计算,5G网络将4G网络的BBU、RRU两级结构演进到CU、DU和AAU三级结构。其中,CU负责处理非实时协议和服务;DU负责处理物理层协议和实时服务;AAU是有源天线处理单元,也就是我们看到的5G基站杆上挂着的部分。

前传网络则是连接AAU与DU之间的部分,是5G网络中最靠近AAU天线的传输环节。5G AAU天线对前传网络要求高:一方面,越来越多5G基站采用Massive MIMO作为天线核心技术,而5G AAU内部的天线振子与4G相比有大幅升级;另一方面,5G基站数量庞大,这导致5G前传网络规模庞大,从而使5G前传网络运维及部署成本非常敏感。截至2020年底,我国三大运营商全部已开通5G基站超过71.8万个,2021年我国将新建5G基站60万个以上。


因此,5G前传网络可谓是连接用户终端与5G核心网的桥梁。桥梁“得病”,5G网络就不能安宁。如果前传网络在运维方面无法提升效率,核心网建的再好也是徒劳。这就好比,不论你将高速公路修得再好,但上高速公路的入口不仅窄,且道路不平,车辆都会被堵在入口处。

讲到这里,想必你已发现5G前传网络对5G网络运维效率提升的重大价值。此前,运营商部署前传网络的方案主要包括以下几种:

  • 光纤直驱,将每个AAU与DU全部采用光纤点到点直连组网;

  • 无源WDM方式,通过无源合分波器,将不同中心波长的光信号在同一根光纤中传输,节约了部署成本;

  • 有源WDM方式,在AAU站点和DU机房中配置相应的WDM/OTN/SPN设备,多个前传信号通过WDM技术共享光纤资源;

  • 微波方式,通过微波进行数据传输。

但在部署中,以下几种方式各有缺陷:

  • 光纤直驱需要建设多条光纤网络,成本很高;

  • 无源WDM虽然成本降低很多,但存在哑管道资源不易管理、故障定位较难等运维问题;

  • 有源WDM虽然解决了维护和组网问题,但存在部署成本高过问题;

  • 微波方式只适合视距空旷地区,无法大规模部署。

运营商显然在建设5G前传网络时陷入两难选择。如果选择运维效率更高的有源WDM方式,成本就会增加;如果选择低成本部署的无源WDM方式,运维效率难以提升,未来无法匹配业务需求,运营商辛辛苦苦建设的5G网络也将失去意义。

因此,运营商希望寻找兼顾成本及运营效率的5G前传网络部署方式。

  1. 半有源前传方案破解两难困境

俗话说,鱼和熊掌不可兼得。但5G承载领域通信人,借助创新打破了这一规律。笔者注意到,中国移动倡导的MWDM(MWDM,Medium Wavelength Division Multiplexing)半有源前传方案,就是让“鱼”和“熊掌”全都要成为可能。几年来,中国移动积极投入,在该方案的理论及实践中,不断取得成绩。


在理论探索方面,据悉,中国移动早在2019年时,就面向5G C-RAN组网需求,提出了“中等波分复用”MWDM技术,2020年6月,中国移动在ITU-T SG15 Q6中间会议上,中国移动联合华为、中兴通讯等企业,首次提出基于12波25Gbps O-band WDM立项需求及半有源MWDM技术方案。

在实践方面,中国移动已在福建、广东、甘肃等12省相继开通了基于半有源MWDM的5G前传商用网络。


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