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?

 

 

01、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。

 

02、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:

 

第一,光纤直驱,将每个AAU与DU全部采用光纤点到点直连组网;

 

第二,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;

 

第三,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;

 

第四,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。

 

03、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。

 

甘肃移动

 

5G前传半有源MWDM商用首局开通

据悉,MWDM半有源前传方案支持从光缆到前传系统全方位的管理和监控,其原理是采用光模块调顶技术将远端光模块纳入局端DU侧管理,通过在现有信号上“叠加”一个不会干扰主信号的轻量级OAM报文信号,实现整个前传系统的端到端管理和维护,在DU侧网络管理系统可实时监控前传系统运行状态和网络故障的快速定界。

 

该方案得到多位承载网领域领军专家认可。中国移动研究院网络与IT技术研究所副所长李晗曾指出,中国移动提出半有源MWDM方案,一举破解了前传哑资源管理、光纤资源紧张、低成本需求等综合难题,一经发布,立刻得到产业界迅速响应。

 

中国信息通信研究院技术与标准研究所副所长张海懿认为,基于WDM前传部署形态横向对比,依托半有源型部署的运营维护管理优势较为突出。

 

中国联通网络技术研究院网络与技术研究部主任王光全强调道:“提供具有OAM功能的大容量波长可调半有源DWDM系统,更快降低关键光模块成本,满足5G前传及扩展满足其他包括云在内的云网业务接入。”

 

从生态构建来看,半有源5G前传已初具规模。目前已经有36家设备商、芯片商、模块商参与半有源MWDM标准讨论和产品研发生产,16家设备厂商参与半有源MWDM系统生产,光芯片、光模块已具备量产能力。

 

观察:辨明方向,才能到达终点

从5G网络发展趋势来看,高效的运维将是5G网络最基础的需求。而在5G网络中,前传网络所起的作用至关重要。正如行业人士所讲,整个5G新的增长点主要来源于前传。

 

纵观5G前传网络建设方式,半有源5G前传解决方案让运营商在成本和运维效率中找到平衡点。

 

从产业角度分析,加大半有源的试点和商用规模、上下游产业广泛协同创新、携手行业合作伙伴探索孵化更多应用等举措,可以推动5G前传产业、乃至5G网络产业高质量发展。

 

我们认为,在建设5G网络时,各大运营商在方案选择上,不能唯价格论英雄,需要从长远考虑,算大账,看运维,选择创新的道路。只有选择正确,才能真正走向5G商用成功!