广电700M 5G网络组网架构及业务发展策略的分析

发表时间:2020/12/31   来源:《科学与技术》2020年9月第26期   作者:李海城
[导读] 为移动通信领域的新入局者,5G为整个广电行业带来了新的发展机遇,同时也带来了新的挑战

        李海城
        山东广电网络有限公司滨州分公司  山东滨州 256618
        摘要:作为移动通信领域的新入局者,5G为整个广电行业带来了新的发展机遇,同时也带来了新的挑战。700MHz频段作为传统的广播电视系统频段,具有覆盖范围广、穿透能力强等特点,被认为是5G的黄金频段。2020年4月1日,工信部印发《关于调整700MHz频段频率使用规划的通知》(工信部无〔2020〕50号),明确将703-743/758-798MHz频段规划用于频分双工(FDD)工作方式的移动通信系统,将有力推动我国5G高、中、低频协同发展的步伐。
        关键词:700MHz;广电5G;组网架构;业务发展策略

        一、广电700M5G网络架构
        广电700M5G网络架构采用SAOption2组网方案,包括无线接入网、承载网和核心网等部分。
        无线接入网主要采用700MHz+4.9GHz多频协同、FDD+TDD协同组网策略,其中700MHz采用4T4R组网以提高网络容量和下行带宽,作为基础性网络广覆盖;4.9GHz频段采用64T64R组网增加业务热点区域网络覆盖深度和厚度,作为热点覆盖网络。
        承载网可以充分利用有线电视传输网(国干、省干、城域)来满足5G承载网的要求。其中国干和省干主要采用N×100GOTN实现;城域网包括核心层、汇聚层和接入层三层架构。按组网结构承载网又可分为前传、中传和回传三部分,前传主要承载AAU/RRU和DU之间流量、中传承载DU和CU之间流量、回传承载CU和核心网之间流量。
        核心网部署引入网络功能虚拟化(NFV)和软件定义网络(SDN)等技术,将用户平面(UP)功能与控制平面(CP)功能分开,可以实现灵活部署,例如集中部署或分布式部署。核心网采用模块化功能设计,功能可根据实际业务场景下沉至核心DC、本地DC和边缘DC。
        1.1无线接入网(5GNR)
        广电700M5GNR由一个或多个gNB组成,gNB通过NG接口连接到5GC,其中NG接口为5GNR和5GC之间的接口,gNB之间可以通过Xn接口连接,gNB通过NR新空口向UE提供NR用户面和控制面的连接。
        5G基站采用CU(CentralizedUnit,中央处理单元)/DU(DistributedUnit,分布式接入点)分离的架构设计。如图2所示,CU和DU可根据实际业务场景需求灵活部署,有多种无线网络组网方式,包括传统的D-RAN、C-RAN及CU云化部署方式。对于广电5G,CU和DU虽然可以在逻辑上分离,但物理上是不是要分开部署,还应根据具体业务的需求而定。
        广电700M5G网络以SA为目标架构,前期聚焦eMBB,先进行CU和DU的逻辑划分,实际还都是运行在同一个基站上。后续将结合3GPP标准和整个产业链生态系统的发展,将积极引入uRLLC和mMTC技术,才会逐步进行CU和DU的物理分离。对于广电5G网络的整个建设阶段,CU和DU必然是合设与分离这两种模式共存的。
1.1承载网

        承载网分为前传、中传和回传三部分。5G前传技术方案包括光纤直连、无源WDM和有源WDM/OTN等。考虑到基站密度的增加和潜在的多频点组网方案,光纤直驱需要消耗大量光纤,某些光纤资源紧张的地区难以满足光纤需求,需要波分设备承载作为补充。D-RAN组网模式下,组网模式简单,需要的光纤资源少,前传网络一般采用光纤直驱方式。C-RAN组网模式,需要的光纤资源较多,前传网络一般采用以WDM技术为主的波分复用方案,以节省光纤资源,也可采用光纤直驱方式。


        1.3核心网(5GC)
        广电700M5GC摒弃传统核心网软硬件结合的紧耦合设计模式,采用了SBA(ServiceBasedArchitecture,基于服务的架构)架构,各NF(NetworkFunction,网络功能)通过服务化接口对外提供服务,并允许其他NF访问或调用自身的服务。5GC总体采用虚拟化、服务化架构部署,根据用户规模、传输条件、网络演进等因素进行大区集中设置,采用大容量、少局所、集中化原则部署NF。广电700M5GC应遵照先局部后整体、先控制面后用户面的逐步演进、迭代升级思路,根据业务驱动力、产品成熟度,有序引入部署网元虚拟化。
        
        二、广电700M5G业务发展策略
        2.1 700MHz+基础覆盖网络
        和4G时代相比,三大电信运营商获得的5G频段较高,若想实现全国5G网络覆盖,三大电信运营商所需的5G基站数量和建设成本将大大增加。
        与其他5G频段相比,广电700M信号覆盖广、穿透能力强,适合打造一张全国范围内的打底基础连续覆盖网络,可大幅降低广电700M5G的建网和运营成本,尤其是覆盖人口密度较低的广大农村和城乡结合部(农村业务量较少,可以一定程度弥补700M容量低的短板)。
        2.2  700MHz+物联网
        3GPP定义了5G的三大应用场景,分别为eMBB(增强型移动宽带)、uRLLC(超可靠、低时延通信)、mMTC(海量机器类通信)。广电700MHz由于下行带宽不足,不适合做eMBB类的高速数据类业务,但是对于mMTC和uRLLC业务,尤其是mMTC业务(物联网业务),700MHz广覆盖和低功耗的特点是完全可以支撑的。
        自2016年3GPPNB-IoT标准冻结后,为抢占物联网市场,三大电信运营商均积极部署NB-IoT。700M由于频段较低,其广覆盖的特性使其成为NB-IoT最理想的承载频率。广电应该把握住物联网发展的新机遇,利用700MHz快速建成适合NB-IoT的网络,专为各类垂直行业应用服务,包括智慧城市、智慧消防等。
        2.3 700MHz+高铁等应用场景
        在高铁等高速移动场景下,频段越低,产生的多普勒频偏越小,接收机信号译码更可靠。利用700MHz进行高铁等高速移动场景的覆盖,可以有效降低基站切换和高速移动带来的网络波动;另一方面,5G支持的子载波带宽包括15KHz、30KHz、60KHz、120KHz和240KHz。对于eMBB场景,目前在子载波带宽一般采用30KHz,而对于uRLLC场景,为了降低时延,会采用更高的子载波带宽,700MHz的频段优势会更明显。

        三、结束语
        700M无线频段这一良好的信息传递资源可以进一步促进我国广电业务的发展和创新,有助于广电行业信息传递的时效性和使用范围的扩宽。如果能够加强与通信行业进行合作,就可以在很大程度上扩展其业务范围,真正促进其市场占有率的提高,获得较高的经济效益。

        参考文献:
        [1]毕雪娜.700M无线网络发展策略与探索[J].中国有线电视,2018(07):804-806.
        [2]郭帅.广电700MHz频段应用前景的思考[J].数字通信世界,2017(07):83.
        [3].浅谈LTE无线路由器在广电700M网络下的应用[J].通信世界,2017(08):26.
        [4]王飞,高见,周志强,周毅.广电有线网络发展现状与分析[J].中国有线电视,2015(04):460-468.
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