无线通信网络中的基站硬件配置痛点和解决方案

背景介绍

无线通信网络中的基站，从3G时代以后，硬件组网方面逐步演进成了基带单元部分（BBU：Base Band Unit）和远端射频单元部分（RRU：Remote Radio Unit）。基带单元部分包括多种单板模块，如负责基站整体控制管理的主控单板、负责基带数据处理的基带板、负责整个BBU电源供电及管理的电源单板和负责BBU散热管理的风扇板等。射频单元部分包括RRU、AAU（Active Antenna Unit）、室分系统使用的汇聚模块和pRRU等。基带单元与射频单元通过光纤、网线等连接，进行信息交互和数据传递。

在基站开通和运维中，操作维护人员需要根据基站的实际硬件情况，明确各设备的拓扑连接关系，准确配置基站的单板类型、槽位信息和光口连接等，基站才能正常运行，如图1所示。

图1 无线基站组网场景

基站硬件配置痛点

对于基站硬件拓扑配置，当前业界采用的通用方式是：确定基站硬件拓扑关系，人工按照基站硬件安装和连线情况进行数据配置。基站开通后如涉及单板更换，则需人工修改对应配置数据。该传统方式下存在的主要痛点有：

配置复杂、易出错：基站硬件拓扑组网复杂多样、单板类型多、连线复杂，且不同设备类型采用的光口速率不同，依靠人工配置复杂繁琐，易出错。

对作业人员技能要求高、人力消耗大、效率低：数据配置人员需要具备一定的技能水平，了解并按照各单板的组网规范要求进行数据配置。在单板替换场景下，需要基站网管沟通配合才能完成单板替换操作。尤其是主控板替换场景，因为基站的软件版本和配置数据都存储在主控板上，主控板替换后需要网管人员重新对新主控板进行开通调试，运维成本较高。

即插即用创新方案

为了解决传统方案中硬件拓扑配置的痛点问题，中兴通讯提出并开发了基站即插即用创新方案。该方案的核心目标是：设备硬件实现“自发现、自配置”。在开通阶段，系统基于硬件自配置能力，结合用户输入的开通必要规划参数，自动完成基站数据配置和设备开通调试。设备硬件发生变更时（一般发生在板件替换场景下，如单板故障后需要更换板件），系统自动完成配置变更，而无需人工干预，彻底释放人力，并将硬件更换导致业务中断的影响降至最低。

即插即用方案的核心能力在于基站侧设备上电后能够实现自发现和自配置，该方案主要应用于如下图2中的基站典型组网场景。

图2 基站典型组网场景

下文分别介绍基站开通及单板替换场景下即插即用方案实现流程。

基站开通场景

在传统的数据配置方案中，用户需要基于基站硬件安装情况和设备之间线缆连接情况，配置基站硬件拓扑数据，包括BBU上的单板信息、槽位信息、单板制式，RRU侧的设备型号、设备运行模式以及BBU和RRU之间的光纤连接关系等。在即插即用方案中，用户只需要输入开站必要的规划参数，包括传输规划数据和无线规划数据。设备上电后，系统自动发现安装的设备，并自动生成完整的基站配置数据。

其中基站硬件拓扑自配置的实现流程为：基站设备安装上电后，主控板负责识别并搜集基站侧的所有设备信息，包括单板名称、单板槽位信息、光口信息和光口下连设备信息等。主控板基于搜集到的设备信息，自动生成基站硬件拓扑数据，如图3所示。

图3 传统方式与即插即用方式下基站开通数据配置流程

单板替换场景

单板替换场景下，用户的基本诉求是单板替换后能够继承原来的传输参数、无线参数等。因此，该场景下即插即用方案主要考虑能够自动更新与替换设备相关的硬件参数，保留基站已有的无线参数和其他参数配置，确保设备替换后基站的业务不受影响。

单板替换分为两种不同场景：一种是基带板/RRU替换场景；另外一种是主控板替换场景。两种场景下即插即用方案实现方式有所不同，下文分别进行介绍。

基带板及RRU替换场景

传统方案中替换基带板或RRU设备时，需要基站网管人员配合完成。基站工程人员进行设备替换操作，完成后通知网管人员。网管维护人员根据替换后的设备型号，修改设备类型及相关的参数，完成后将数据下发到基站，并与基站人员沟通，确认替换后设备运行正常，无异常告警等。

在即插即用方案中，基站工程人员进行设备替换操作，设备安装上电后，系统自动完成设备类型变更和软件加载，完全不需要网管维护人员介入。基站工程人员从单板运行状态灯即可判断新替换设备是否运行正常。且该场景下，整个设备替换相比传统方式，所有操作由系统自动完成，不仅节约了运维人力成本，而且显著地提升了操作效率，缩短了设备替换导致的业务中断时长，如图4所示。

图4 传统方式与即插即用在单板替换场景下实现流程对比

主控板替换场景

主控板是基站的核心单板，基站上所有的软件版本、配置数据都存储在主控板上。因此主控板替换后，在传统的操作方案中，需要人工对新的主控板进行开通调试，重新下发基站软件版本和配置数据，如果主控板类型发生变更，还需要人工修改主控板类型。

在即插即用方案中，基站施工人员更换主控板，新的主控板上电后，通过加载BBU机框背板存储的传输数据与网管建链，并上报单板替换消息给网管。网管收到消息后，识别到主控板发生了变更，自动创建新主控板的开通调试任务，从备份的数据中恢复基站原有配置数据，并从软件资产中识别到基站之前运行的软件版本信息，将软件版本和配置数据自动下发给新的主控板，自动完成新主控板的开通调试。同时，如果替换前后主控板类型不一致，系统也会自动完成主控板类型的变更，从而实现主控板替换场景下即插即用。基站施工人员从单板运行状态灯即可确认主控板运行状态是否正常。全部替换过程不需要网管维护人员介入，实现主控板替换操作完全自动化、智能化，如图5所示。

图5 主控板替换传统方式与即插即用实现流程对比

应用及收益

外场应用

基站即插即用方案目前已交付单板替换场景下即插即用功能，在基带板、射频单元或主控板替换后可实现设备变更完全自动化，整个替换操作无需网管维护人员配合即可完成。目前该功能已在外场落地应用，从外场应用情况看，单板替换即插即用功能可实现单板替换的自动化执行，有效释放现场运维人力。

基带板和RRU替换场景下，基站插入新单板后，系统识别到单板变更，可自动完成设备类型修改，如图6和图7所示。

图6 基带板/RRU即插即用替换操作日志记录

图7 基带板/RRU即插即用替换操作日志详情

主控板替换场景下，基站更换主控板后，网管识别到主控板进行了设备替换，在网管上自动创建主控板更换任务，并自动执行任务，完成主控板替换操作。替换后基站运行正常，业务指标正常（如图8所示）。

图8 主控板替换后业务指标正常

价值收益

在传统的基站开通和运维中，开通配置和硬件替换需要用户配置完整的硬件拓扑数据或修改替换后的硬件配置，操作较复杂，易出错，对人力消耗较大。即插即用方案通过自发现、自配置的自动化的流程来确保硬件即插即用，提升开通运维效率，降低人工消耗的同时，也确保了数据配置的准确性。

从单板替换即插即用功能外场应用情况看，即插即用在基带板/RRU替换场景下操作耗时缩短50%，主控板替换场景下耗时缩短34%，同时实现了网管“0”人工参与，降本提效效果显著。

表1 即插即用方案与传统方案相比价值收益

结束语

基于硬件自发现、自配置的基站即插即用方案，旨在降低开通场景下数据配置复杂度；在单板替换场景下，实现设备类型自变更、软件自加载，从而提升基站开通运维的自智能力，有效降低传统运维场景下的人力消耗，并提升数据配置的准确率，最终实现基站运维降本提效的目的。

后续该功能会持续不断完善，并在外场持续扩大商用落地规模，助力运营商提效降本，打造更智能、更高效、更健康的无线网络。