5G時代運營商高速網絡建設策略研究

楊自誠，韓冰心，韓 彬，許學卿

（河南省信息咨詢設計研究有限公司，河南 鄭州 450003）

1 通信行業的發展現狀

目前，電信行業的傳統業務收入增長乏力，三大運營商均開展降本增效，壓降資本開支規模，同時持續實施提速降費和攜號轉網等政策，驅使運營商加大力度推動轉型升級戰略，向基于規模的價值經營加速轉變。

電信行業收入增速不斷下滑，與GDP增速增長率差距量呈現拉大趨勢。運營商同時按照2019年《政府工作報告》明確提出的提速降費具體要求，和工信部進行有關部署，繼續聯合國資委開展專項行動，推進網絡提速降費，并在全國實行攜號轉網工作。

2 運營商的業務轉型

5G的3大場景分階段推進，在規劃期4G/5G將長期共存，協同發展。5G網絡及業務演進的初期，網絡架構以NSA為主，終端以NSA/SA雙模為主，業務集中在ToC視頻類應用，中期網絡架構逐步向SA演進，邊緣計算和網絡切片按需逐步部署，業務向ToB行業拓展，后期帶寬更大，時延更低，5G行業應用規模增長。

在5G網絡帶來網絡速率大幅提升和高清視頻、AR以及VR等大流量業務加速占據市場的雙重因素下，預計DOU仍將持續增長，預計2020年用戶平均DOU可能超過20G，其中5G用戶DOU為4G用戶DOU的4倍左右。綜合對比5G發展首年與次年的網絡規模、覆蓋程度、產業鏈以及終端情況，預計5G推出前3年用戶占比分別為5%、15%以及32%。結合4G和5G用戶DOU情況，預計2020年5G網絡承載移動數據流量超過4G，從月度看，2021年底5G單月承載比例將超過4G。

在車聯網和工業互聯網等垂直行業領域，運營商通過與行業龍頭公司合作，提供5G網絡和云平臺服務，助力垂直行業智能化。此外，家庭寬帶由“百兆”向“千兆”邁進，“云”與“網”全面融合。

3 運營商戰略轉變

經濟從高速增長向高質量發展加速轉變，信息技術從助力經濟發展的基礎動力向引領經濟發展的核心引擎加速轉變，基礎電信業務從規模經營向價值經營加速轉變。此類外部環境變化推動運營商提出“5G+”計劃。

4 建設高速穩定的網絡

建設高速穩定的網絡是運營商實現業務轉型和戰略轉變的基礎，規劃的目標架構網絡如圖1所示。

4.1 4G/5G無線網協同策略容量協同

圖1 目標架構網絡圖

綜合5G分流節奏、高清視頻發展以及暢享套餐占比提升等因素，4G網絡流量將在2021年達到峰值，隨后下降，預計2021年5G NR用戶數將超過3億，形成對4G中高端用戶的有效分流。由于高清視頻的快速普及，預計4G用戶DOU將在2021年達到峰值（14GB），2021年后預計NR開始大范圍分流，4G業務量將出現拐點。容量保障應統籌考慮4G/5G的建設節奏，協同保障，合理安排4G擴容類優先級，提高投資效益。

4.2 4G/5G無線網協同策略建設協同

4G/5G建設初期，無線主設備應具備最大的4G+5G配置，同時要求機框、主控板以及基帶板等具備共享條件，天線采用多頻多端口，減少通信基礎設施建設，提升共享率，降低建設成本和維護成本[1]。

4.2.1 NSA/SA網絡部署策略

網絡部署策略以SA作為目標架構，同步推進NSA和SA的發展與成熟，可采用現網改造和錨點綁定等技術措施促進混合組網。待SA技術成熟后，5G網絡應盡快轉為SA單模獨立組網部署，靈活選擇5G廠商，可采用公開招標的方式購買基站設備，有利于壓降網絡建設成本。無線接入網產業已具備NSA/SA雙模部署能力，隨著5G核心網的成熟，網絡逐步演進至SA模式。

現有基站已支持NSA/SA雙模，規劃初期可配置雙模工作模式，5G基站全部與EPC連接，按需開啟SA模式的基站與5GC連接，通過核心網判斷用戶簽約信息。手機用戶采用NSA方式接入，行業用戶采用SA方式接入，規劃中后期可視技術成熟程度演進至SA模式。NSA可延用現有4G核心網架構升級改造，但僅支持eMBB，SA可更好的服務于垂直行業，但采用全新服務化架構，初期產品存在成熟度不夠、網絡穩定性不足以及用戶數據遷移量大等問題，規劃中后期可視技術成熟程度演進至SA模式。

4.2.2 5G覆蓋策略

在5G商用建設初期，建議采用穩健的建設策略，優先保證一線和二線重點城市的主城區和一般城區的全覆蓋，同時也為三線城市的重點區域做連續覆蓋，良好的網絡覆蓋環境能為此區域的終端和業務辦理提供先決條件。然后考慮網絡容量的擴容和覆蓋面的擴展，逐步發展點、線以及面[2]。在NSA和SA混合組網覆蓋時，須采用雙模基站做銜接，禁止插花式組網覆蓋，避免終端移動時網絡頻繁切換，造成用戶感知度差等不良影響。

4.3 5G核心網建設策略

5G SA核心網采用全新的服務化架構，通過架構和功能重構，實現軟件定義的網絡功能和網絡連接，4G的“網元”重構為5G的“網絡功能”[3]。為推動4G/5G核心網融合，實現融合網目標結構，首先實現用戶數據及策略控制的融合、業務的統一開通和鑒權以及策略的統一控制，支持現有手機用戶不換號不換卡使用5G SA[4]。隨著產品和技術的成熟，實現5G SA核心網AMF等網元與4G網元的融合，同時新建虛擬化EPC網元支持與5G網元的融合，其他核心網網元（如NEF/AAC、NRF/DNS）按需進行融合，逐步實現4G/5G核心網融合，同步實現4G/5G用戶的統一接入。

5G產品和技術成熟時，新建5G SA核心網網元采用AMF/MME、UPF/SAEGU-U以及SMF/SAEGW-C融合網元。兼顧快速部署與網絡技術領先要求，同步推進NSA和SA部署，以SA為目標架構，加快推進SA成熟，最終實現4G/5G核心網融合[5]。

4.4 5G傳輸網技術演進及建設策略

5G基站至核心網用戶面間流量由傳送網承載，核心網控制面間流量省內段由傳送網承載，省際段由承載專網，核心網用戶面網元間流量由移動互聯網承載。前傳網絡優先采用光纖直連方案，根據需求選擇無源波分和有源設備相結合的方式承載。光纖直連纖芯豐富，距離較短，無源波分纖芯資源緊張，距離較短，有源設備可管可控，部署條件有限制，成本高。

回傳網絡根據網絡現狀實際情況，利用現有PTN網絡空余容量或擴容板卡，依據綜合投資效益升級現有PTN軟硬件，降低PTN部署規模以減少未來承載網絡的負擔，新建SPN網絡，同步做好機房和光纜等基礎資源儲備。

對于數據網絡的建設策略，考慮到5G初期流量較少可暫時利用現有網絡資源滿足，未來隨著業務流量增長速度逐步實施網絡擴容。移動互聯網主要承載5G基站至核心網用戶面間流量和核心網用戶面網元間流量，專用承載網主要承載5G基站至核心網控制面間省際段流量及部分省內段流量和核心網控制面網元間流量。

SPN網絡按照滿足業務需求、長遠規劃、分步實施、兼顧效益、簡潔高效以及注重協同的策略，以目標架構為基礎，分階段、分區域以及分場景地逐步推進SPN建設。分析5G和MEC等新業務，明確各類業務的網絡需求，合理估算新業務市場空間和上市節奏，制定合理的網絡轉型節奏。分層分級構建以DC為中心的新網絡，根據現有DC資源合理選址，考慮容災因素設定DC數量、容量以及機房建設級別。演進路徑中基礎資源先行，搭建目標網架構，擴容、升級與新建結合，充分與現有網絡協同，適度超前部署系統。此外，推動50GHz 80x200G OTN系統商用部署，滿足近期長距離傳輸，后續將推動75GHz 80x200G OTN系統技術成熟應用，進一步提升帶寬能力。新型G.654.E光纖可提升超100G傳輸性能將近30%，規模部署需明確建設場景、施工標準以及維護備件要求等。

4.5 PON網絡建設策略

立足有線寬帶網絡和技術發展趨勢，針對PON技術提出了大帶寬、智能化以及開放化的演進策略，保障網絡優勢，降低設備成本，提升自主掌控。大帶寬策略下一代PON線路主要采用50G PON，帶寬需提升4倍，TDM-PON更好兼容現網ODN。推動千兆網關互通解耦，降低成本，奠定自主研發的互通基礎，以傳統方式為基礎，研究vOLT新型技術架構，更高效解決互通。通過vOLT新型架構，提升接入網開放能力，形成新業務新功能的創新生態。此外提升智能網關核心功能，滿足新業務需求，通過智能組網終端，解決家庭網絡WiFi覆蓋優化。

5 結 論

通過研究網絡建設策略并將其融入到實施計劃中，對5G時代運營商網絡的高速發展和高帶寬應用均有促進作用，從而提升用戶的感知度，提升社會居民生活品質。