0 前言
本地网内，安装通信设备的生产性建筑一般分为2类，一是安装核心/骨干网络设备的核心机房（通信枢纽楼、通信生产楼、IDC等），二是面向无线、固定用户接入的接入机房（移动通信基站、设备接入间），在数个核心机房和数以万计的接入机房之间，除固网运营商的端局以外基本上是一个“自由”的空间，局房、管道、光缆线路等基础元素的设置、布局缺少明确的规范，特别是局房（如后文所说的汇聚节点、综合业务接入点）完全是一片空白。而本地网内面向业务发展需要建设的无线网、城域网、宽带接入网等，主要考虑业务网络本身能够形成的能力，对于发挥基础支撑作用的局房、管线、传输系统等缺乏足够的重视和长远的规划。随着业务的逐步发展或业务网络覆盖能力的增强，业务站点逐渐加密，往往会导致早期发挥业务汇聚作用、接入业务收敛作用的一些机房（基本全部为租用）无法满足业务继续发展需要主动搬迁，受城市改造、租金等因素逼迁的比例也很高，机房稳定性非常差，网络调整、搬迁费用巨大，网络的安全性也无从谈起；同时，由于机房不稳定、管线建设缺少统领、业务接入无法规范，从而导致管道、光缆线路的投资效率和资源的利用效益低下。基于上述因素，中国联通在2013年提出了本地基础网络架构的规划思路，在充分考虑了各种网络技术的发展趋势和特点的基础上，以“目标网”的方法进行规划，提出了“三点两面”的分层分区目标架构以及相应的机房定位、管线和系统衔接策略，为中国联通本地网结构的稳定明确了方向，在行业内有很大的影响力。
1 本地基础网络架构规划思路
本地基础网络架构是本地网内各类业务网络、承载、传送网络的基础资源，宜采用目标网的规划方法，构建稳定、易于扩展、满足业务快速接入的基础架构。
本地基础网络架构目标规划首先要合理划分区域，提升承载效率，各本地网应结合行政区划、现网节点布局、现网业务收敛状况等进行汇聚区和综合业务区规划。
汇聚区：依据地理状况、行政区划、业务分布等，从网络组网的合理性和管理维护的方便性出发，将本地网划分为多个汇聚区，汇聚区内保持一定的网络独立性。北方省份以现有端局覆盖范围划分汇聚区，南方省分的市区建议一个汇聚区覆盖200个移动节点（含宏站室分），每个郊区县原则上划分为1个汇聚区。
综合业务接入区：主要以服务公众用户宽带、商企客户、移动基站等综合业务接入的区域，根据用户分布、业务类型、接入方式将一个汇聚区划分为多个综合业务接入区。
网络节点是本地网内业务的汇聚、收敛和处理的核心，节点的布局要兼顾现网网元节点的覆盖范围，并和机房布局相协调，本地基础网络架构明确了3类节点的定位和机房要求。
a） 核心节点：本地网内各类业务核心设备所在机房，包括固网IMS、固网软交换SS/TG、移动网电路域/分组域网元、城域网IP核心节点、传输核心节点、骨干网等设备所在机房。核心节点机房面积、电源应综合考虑各类网元中长期需求和IDC等需求综合考虑。
b） 汇聚节点：本地网内各类业务汇聚设备所在机房，包括传输汇聚节点、IP网汇聚节点或业务控制层（BRAS/SR）等设备。在单个汇聚区内，根据系统组网、机房条件需要设置1~2个汇聚节点。新建汇聚机房使用面积建议不小于60 m2。蓄电池组不小于2组800 Ah，开关电源满配容量不小于600 A，外市电引入功率不小于70 kVA。
c） 综合业务接入点：综合业务区内小范围业务收敛设备所在机房，包括集中设置BBU、OLT、传输边缘汇聚等设备，是区域内传输汇聚节点的延伸，也是汇聚节点和末端接入点之间的衔接节点。每个综合业务区建议设置4个左右综合业务接入点，每个综合业务接入点收敛10个左右移动站点或20个左右末端接入点，北方可根据机房条件和管道条件酌情考虑。新增综合业务接入点机房使用面积建议30~40 m2。蓄电池组不小于2组400 Ah，开关电源满配容量不小于300 A，外市电引入功率不小于35 kVA。
上述3类架构节点之外的机房或设施定位为末端接入点，指各种业务的末端接入节点，用于移动基站（包含独立宏站、室分、RRU拉远等）、商务楼宇、宽带小区等业务设备的接入，灵活地通过各种技术接入到综合业务接入点。
节点布局和区域划分明确后，各类网元设置应保持协调一致，本地光缆网、传输系统结合架构布局也要明确相应的目标网建设模式，并适度提前建设。
本地光缆网目标分为3层结构，分别是核心层、汇聚层、接入层，其中接入层又分为主干层、配线层/用户引入层。各本地网应向分层分区的目标网结构演进，如图1所示。
核心汇聚层光缆主要用于核心节点、汇聚节点间衔接，应按高效、直达的模式建设，一般和主干光缆分开建设，并考虑未来业务发展进行容量预留。
城区主干光缆应按综合业务区进行规划，实现区域内的业务收敛，一般采用环形不递减方式建设。主干光缆又可以细分为一级主干和二级主干，一级主干是以汇聚节点为中心，与综合业务点、主干光交间共同组织的主干光缆环/链路，实现区域内业务的收敛，考虑到纤芯利用效率，综合业务接入点和主干光交按1∶2的配比设置为宜；二级主干用于业务密集区域，可以围绕综合业务点建设纯光交环，便于大量业务接入。
本地传输系统主要包括WDM/OTN、UTN、MSTP 3张网，WDM/OTN网主要定位于大颗粒、长距离业务承载，网络结构以环形为主，目前主要覆盖市县系统；MSTP网主要用于2G/3G早期的移动回传承载和大客户承载，因管道刚性、无法统计复用、配置复杂等因素逐步不再发展；UTN网络定位于移动网络回传和大客户等精品业务的承载，是当前主要建设的系统，其网络结构应和架构节点保持协调，图2给出了和架构匹配的UTN网络目标结构。
2 基础网络架构建设进展
2.1 架构节点机房建设进展
中国联通在2014—2016年滚动规划中全面贯彻了基础架构目标网的规划思路，全国共规划汇聚区 4 038个，其中城区汇聚区1 823个，郊县汇聚区2 215个，规划目标汇聚机房6 600余个。全国城区共规划 9 458个综合业务区，农村以现有乡镇环路实现业务收敛，共规划综合业务接入点目标机房7.47万个，其中城区3.7万个，乡镇3.77个。
自2013年以来，中国联通在架构节点建设、节点稳定性方面取得了长足的进步，总体建成率已超过90%，整体上来看，架构节点已基本成形。
表1为汇聚机房和综合业务接入点机房建设进展。
虽然整体建成率较高，但是南北方、不同省份间差异较大。北方汇聚节点、综合业务接入点已基本完成目标架构，南方部分省分、城市和目标缺口差异较大。以南方一个发达省会城市为例，截至2016年底的汇聚机房和综合业务接入点状况分别见表2和表3。从表2和表3中可以看出，该城市汇聚机房仍有30%的目标缺口，机房自有率不到62%，且作为业务量发达的省会城市面积小于60 m2的机房占比竟达23%，汇聚机房的整体稳定性堪忧。综合业务接入点机房目标缺口39%，且小于20 m2的机房占比达36%，已建成单综合业务接入点平均收敛移动站点（物理站址，含室分）13个，机房的可扩展性差，无法适应5G时代的C-RAN架构。
架构机房建设存在的另一个突出问题是，节点机房和主干光缆没有衔接起来，架构节点机房的业务收敛仍通过既有的配线光缆模式收敛，主干光缆的资源利用率也无法得到提升。
截至目前，全国已建成城区综合业务接入点2.94万个（不含汇聚机房兼做），其中21%的综合业务接入点未实现和接入主干光缆的衔接，南方个别省分情况比较严重。这种情况的形成有历史的原因，如主干光缆建设在前而综合业务接入点定位在后没有进行优化，也体现了对架构的僵化理解，只重视“点”的建设而忽视“线”的衔接，导致架构的整体作用无法发挥，网络的建设模式未发生根本转变。
2.2 和架构衔接的主干光缆目标网建设
为了实现节点层级收敛功能，和架构节点相匹配的主干光缆建设至关重要。主干光缆的建设应围绕综合业务区建设，最终目标是实现所有综合业务区的100%覆盖。近几年，随着架构的提出和业务的逐步发展，主干光缆覆盖率逐步提升。目前，城区综合业务区的主干光缆覆盖率已超过95%，城区站点接入距离由2013年的2.68 km缩减到2017年的0.96 km，平均接入长度大幅缩减，提升了业务快速接入的响应能力。
全国城区新建站接入主干光交占比42%，接入综合业务接入点占比33%，另有25%接入普通基站，可以看出，全国75%以上的站址接入采用了目标架构接入模式，网络结构的稳定性大大提升。宏站和室分的拉远比例逐步提升，近3年新建站址的拉远比例均超过了80%，截至目前，3G/4G站的拉远总比例已经达到50%，采用BBU集中RRU拉远的C-RAN建设模式可以大大降低末端机房的建设投资和运维成本，提高总体投资效率。目前，有部分省分对于已经采用分组接入的短支链节点、不稳定机房进行BBU集中回撤，加快向目标架构的接入模式靠拢，取得了较好的收益。
根据架构目标的节点定位，综合业务接入点应作为OLT节点、BBU集中节点。根据统计，截至目前全国综合业务接入点已覆盖OLT占比59%，接入宽带大客户比例56%，可以说大部分OLT布局实现和目标架构的匹配，少数城市仍存在OLT过度集中在汇聚机房、或大量下沉到小区的现象，OLT过度集中到汇聚机房会带来主干光缆的承载效率较低，如果综合业务接入点机房条件具备，建议逐步推进OLT下沉到综合业务接入点机房，对于下沉到小区的OLT因存在较大的安全隐患，建议根据机房条件逐步回撤到综合业务接入点。
截至目前，全国已建成的综合业务接入点91%已放置BBU，但约37%的综合业务接入点放置BBU数量小于等2个，考虑到3G/4G制式这些节点只实现了本站BBU的接入，并没有起到C-RAN BBU集中的效果。全国有10余个城市，100%的综合业务点仅接入了本站，基站的建设模式仍完全采用D-RAN模式，运维成本居高不下。产生这种现象的原因也有多种，如综合业务接入点机房条件不具备、主干光缆资源不足、该站点已有分组接入不愿意调整，虽然理由看似比较充分，但从整体的TCO成本出发，D-RAN接入模式应尽快向C-RAN架构靠拢。
3 未来网络演进对基础架构的要求
5G移动通信技术正在从理念走向现实，我国政府明确提出了2020年商用的目标。和4G网络相比，5G时代发生了革命性的变化。单用户下载速率提升100倍，达到10 Gbit/s，物联网连接数将达到100万连接/km2，时延从几十ms下降到ms量级，移动性将支持500 km/h的速率，且根据不同的业务应用采用虚拟化的切片灵活架构。
参考某厂家测算，如果5G采用3.5 GHz频段，5G站覆盖半径和4G站相当，站址数量比4G站多20%，大多可以部署在现在站址，适当补点即可满足5G连续覆盖需求，因此机房光缆仍是5G基站建设的重要基础。另外，C-RAN的CLOUDBBU应按需小集中部署，BBU协同增益曲线拐点在7个物理站址左右，如集中过多，将对集中点的电源带来压力，且纤芯资源需求较大（单站6芯）。
业界普遍认为，5G时代核心网和RAN侧将进一步云化。5G核心网的云化将实现控制面CP和转发面UP的分离，CP面将尽量集中，UP面根据不同的应用场景进行下沉。5G RAN侧L1和L2实时处理功能不具备云化条件，L2非实时和L3功能可虚拟化。按照虚拟化的设想，5G RAN侧网元逻辑功能将划分为CU、DU、AAU几部分。根据不同的站型和应用场景，各部分和架构节点的对应关系建议如图3所示。
从图3中可以看出，核心网CP一般采用区域（省）集中或本地集中方式设置，核心网UP面一般设置在地（市）核心节点，对于低时延、大容量的业务应用视情况向汇聚节点、甚至综合业务接入点下沉。移动网RAN侧CU一般位于汇聚节点，时延满足时可以设置在核心节点，也可以下沉到综合业务接入点、基站，视不同的业务应用场景而定。
5G承载网中，前传接口进一步划分为前传（AAU-DU）和中传（DU-CU）。前传接口采用eCPRI标准，压缩后的单小区带宽为10~25 G。前传的首选方案是光纤直驱，投资最少且时延最低，每个3小区的基站需要3对光纤，单站接入的24芯配线光缆应该不成问题，纤芯压力大的是主干光缆（站点接入的光交——DU集中的综合业务点）。如果纤芯资源不足，可以采用波分方式或新建光缆解决，应综合比较成本后采用性价比最优的方案。
DU池组化将成为5G的发展趋势，因此DU应该支持多AAU的接入能力，如按1个DU节点能够汇聚9个AAU的业务，按小区均值2G和1∶2的收敛比，中传带宽约为10G速率，每个综合业务点带宽30~40 G，二级汇聚环的容量约100 G容量。
CU以上属于回传接口，CU到核心网的带宽预计在100 G左右，需要100 G大容量UTN设备承载。5G时代，移动回传和固网回传的带宽预计都会达到100 G颗粒，而且随着核心网、城域网（vBNG）、RAN CU的虚拟化，承载网解决的基本都是云之间的业务调度，从流量流向上来看，城域内的两张IP网可以合二为一。但是，目前来看，城域网和UTN网的价格存在较大差异，建议初期仍维持2张网的目标架构。
2015年中国联通提出了CUBENET2.0架构，明确了网络虚拟化的目标。网络虚拟化将从核心网开始，逐步实现IT支撑系统、业务控制系统、RAN侧控制的虚拟化，另外，传统的转发设备将长期存在，并逐步引入SDN功能，实现端到端的业务开通、带宽灵活提速、流量调优等功能。通信的云化也会对基础架构带来一定的影响。中国联通的通信云预计会采用三级架构，即区域DC、本地DC和边缘DC，其中边缘DC从汇聚机房中选取，因此会对通信机房的面积和电源带来新的需求（见图4）。
4 稳定的架构是未来业务发展的前提条件
5G网络和通信DC化对本地基础网络架构带来了较大的影响，边缘DC的网络定位和汇聚机房基本匹配，综合业务点更是和5G DU池组化布局不谋而合，可以说中国联通本地基础网络架构的建设未雨绸缪，提前为5G引入和通信的DC化进行了铺垫。在5G “山雨欲来风满楼”的前夜，加快本地基础网络架构的完善显得必要而急迫。
从第3章5G和通信DC的需求分析来看，架构的完善应聚焦在汇聚机房、综合业务接入点机房面积/电源条件的改善、数量布局是否满足要求、主干光缆容量是否能满足需求等方面。
根据业务网专业的初步测算，对于覆盖200个站的汇聚机房，保守的测算5G CU和MEC大约需要4个机柜，每个机柜的功耗大约4 kW。按照本地基础目标网规划，近几年新建的汇聚机房使用面积不小于60 m2基本可以满足5G边缘DC需要，但是考虑到机房DC化改造的需要新建机房的使用面积建议放大到100 m2（尤其是密集城区）。现有的60 m2以下机房也不必盲目地进行替换，可以先进行机房内设备整合，为5G设备安装预留4~6个架位，考虑到剩余面积小，机房进行DC化改造得不偿失，建议仅通过冷风通道整改提高制冷效率，不再进行高压直流改造。
5G DU一般情况下要集中到综合业务点，为DU池组化做好准备。由于5G DU的尺寸尚不明确，暂参考4G BBU尺寸大小，按1个机柜可以安装10个DU估算，1个DU至少应可以支持3个AAU（建议更大），这样，综合业务接入点仅需要为5G无线设备预留一个机位。另外，考虑到5G前传主要接入模式为光纤，可能需要新建一级或二级主干光缆、或低成本的WDM设备，中传也需要引入OTN或大容量UTN设备，也至少需要1架综合柜满足传送设备安装。综合来看，综合业务点为满足5G引入，至少需要2个空余架位。随着5G容量的增大，DU和相应的承载设备功耗都会增加，现有开关电源、电池容量都面临扩容压力，建议暂不进行电源扩容改造，待将来5G设备定型后、5G部署时机明确后再改造。
5G时代前传如全部采用拉远模式，按目前单综合业务点覆盖10个移动站点来测算，考虑30%的局站直接通过配线光缆入局，70%左右站址通过2个主干光交接入，则平均单光交需要占用主干光缆纤芯21芯（7×6/2=21芯）。另外，考虑到部分汇聚机房的OLT会逐步下沉到综合业务点，对一级主干的纤芯使用也会带来较大影响。因此，建议一级主干光缆的纤芯分配应适应新形势需要，适度加大共享纤芯分配，可采用预留纤芯方式暂不成端，将来根据需要灵活成端的方式。另外，对于密集城区5G站址规模可能会有较大增加，应考虑采用二级主干光缆的建设模式，以解决管孔资源的压力。
对于站址增加较多的密集城区，目前规划的综合业务接入点收敛移动站点已经较多，受机房面积、电源等影响，可能现有节点无法实现5G站点的DU全集中。这种情况下，建议适当增加综合业务接入点目标数量，尤其是可以考虑将现有的小BBU集中点纳入5G DU的设备集中点，从组网上考虑其安全性。对于大型体育场馆、高新科技公司集中的写字楼，还要考虑CU、MEC下沉的可能性，选择合适的机房作为综合业务接入点，机房面积可参考汇聚机房建设。
5 如何快速形成稳定的基础架构
结合当前架构建设存在的问题，为适应5G和DC化发展演进的需要，应加快架构目标网建设，重点做好以下几方面工作。
一是强化认识。部分省市认为机房建设投资大，没有效益，即使没有机房也可以通过网络设备凑合解决问题，这种思想是造成部分地（市）架构机房建设推进慢的最主要原因，因此应充分认识到架构机房在未来的5G建设、通信DC化建设中的重要作用，提高对架构节点的认识。
二是投资向基础架构倾斜。近两年中国联通营收不足，投资效率低，随着集团对精准建设的重视，投资额度逐年下滑，而房价却明显上升，导致投资额度不足。这种情况的省市，应加强现有机房的挖潜工作，逐个审视一下现有的机房能否挖潜、能否改造解决，实在无法解决的，应根据重要性程度逐步建设，投资在满足业务接入外适度向基础架构倾斜。
三是加强管理，简化机房建设流程。目前，机房建设从立项、选址、合同谈判、入账等由多部门联合负责，选择一个机房需要计划、建设、财务、法律等多专业参与，因流程复杂导致业主反悔时有发生，这么多部门也没有明确哪个部门具体负责架构机房的牵头建设，导致建设缓慢；另外，部分小产权房或农村用房因为土地产权问题无法签订合同。建议缺口大的省市，应认真分析管理原因，理顺并简化相关流程，提高建设效率。
四是多部门联合解决选址难问题。架构机房选址的重要一条是机房稳定性，汇聚机房最好有自有产权，而近年来城市建设日新月异，大拆大建时有发生，建筑物的稳定性有所降低，给选址造成困难。部分城市选取的居民楼又因扰民、施工、发电等问题影响使用，部分城市选取地下室又存在重大安全隐患。根据部分城市经验，汇聚机房选取应加大办公楼、背街商铺、公共设施等来源的选取，建议加强多部门联动，如将集客市场营销和机房选取结合，总体为企业争取利益，解决选址难题。
五是加强现有机房挖潜，DC化改造量力而行。从网络演进需求来看，当前已建成的汇聚机房、综合业务点机房存在着机房面积不足、电源缺口大等问题，而架构的建设非一日之功，网络的演进要充分利用目前已经形成的架构机房，对于面积不足的优先通过机架整合/腾退、扩容方式解决，对于虚拟化需求不大的机房不建议进行机房DC化改造。
六是加快主干光缆建设和接入模式优化。预计5G建设会采用快速建网模式，2~3年内形成覆盖基本完善的网络，对主干光缆的纤芯需求会很紧迫，因此，在5G需求基本明确的前提下，适度加快城区主干光缆建设十分必要，尤其是局部热点区域的二级主干光缆建设，同时一级主干光缆应避免盲目的扩容，应结合业务发展和低成本WDM的成熟度综合选择。对于传统模式的接入站点，应尽快完成和主干光缆的衔接，将接入超大环通过二级汇聚的建设优化为小环，同时也为5G业务快速接入做好准备。
6 总结
中国联通在行业内创新性地提出本地基础网络目标网架构理念，可以很好地适应5G和通信DC化的发展演进。通过3年左右的建设，中国联通架构稳步推进，取得了很好的成效，但也存在不少问题。面临5G的加速到来，应充分认识到架构布局的重要性，加快推进汇聚机房、综合业务接入点机房建设，新建汇聚机房面积应适度加大，汇聚机房的DC化改造应慎重进行，同时，应结合5G业务预测适度提前建设主干光缆。
参考文献：
［1］中国联通. 中国联通2014-2016网络发展规划指导意见［Z］. 北京：中国联通，2014.
［2］中国联通. 中国联通2017-2019网络发展规划指导意见［Z］. 北京：中国联通，2017.
［3］中国联通. 中国联通本地传送网网络评测报告［R］. 北京：中国联通，2014.
［4］王义涛.本地传输网基础架构研究［J］. 邮电设计技术，2015（3）.
［5］任伟英.浅谈包头市本地网基础网络架构的建设［J］. 内蒙古科技与经济，2016（12）.
［6］覃宁. 本地传送网汇聚层机房选取策略和要求［J］. 邮电设计技术，2015（3）.
［7］孙攀，基于本地电信基础网络架构的光缆网络规划方法［J］. 邮电设计技术，2015（3）.
［8］华为. 面向5G演进的移动承载方案探讨［R］. 深圳：华为有限公司，2017.
［9］侯广训. 中西部地区本地网规划的专家系统模型［D］. 武汉：武汉邮电科学研究院，1995.
［10］许金水. 浅谈SDH本地传输网络规划［J］. 光通信研究，2006，32（3）：29-31.
［11］赵崇明. 中国移动本地管道网规划［J］. 电信科学，2008，24（1）：97-99.
［12］高兴平，卢曌. 本地光缆网中继及主干层规划［J］. 电信工程技术与标准化，2009，22（6）：45-48.
［13］谢灵慧. 本地传输网规划中应注意的若干问题［J］. 邮电设计技术，2004（4）：24-27. 
免责声明：本网站内容主要来自原创、合作伙伴供稿和第三方自媒体作者投稿，凡在本网站出现的信息，均仅供参考。本网站将尽力确保所提供信息的准确性及可靠性，但不保证有关资料的准确性及可靠性，读者在使用前请进一步核实，并对任何自主决定的行为负责。本网站对有关资料所引致的错误、不确或遗漏，概不负任何法律责任。任何单位或个人认为本网站中的网页或链接内容可能涉嫌侵犯其知识产权或存在不实内容时，应及时向本网站提出书面权利通知或不实情况说明，并提供身份证明、权属证明及详细侵权或不实情况证明。本网站在收到上述法律文件后，将会依法尽快联系相关文章源头核实，沟通删除相关内容或断开相关链接。
