廣電700 M 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及業(yè)務(wù)發(fā)展策略研究

邵 迪，張 暉

（1.江蘇基久網(wǎng)絡(luò)科技有限公司雨花分公司，江蘇 南京 210000；2.中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

文章通過對中國廣電700MHz頻段優(yōu)劣勢及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的探討，分析中國廣電存在的劣勢、優(yōu)勢、挑戰(zhàn)和機(jī)遇，循序漸進(jìn)地引出中國廣電對5G 700MHz頻段的業(yè)務(wù)定位及發(fā)展策略。

1 廣電700 MHz頻譜優(yōu)劣勢

1.1 700 MHz頻段優(yōu)勢

1.1.1 廣域連續(xù)覆蓋，實(shí)現(xiàn)VoLTE向VoNR的技術(shù)演進(jìn)

700 MHz是5G低頻段頻譜，具有良好的低頻穿透性和優(yōu)秀的覆蓋特性。通過和中國移動的聯(lián)合建設(shè)，依托中國移動現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)建設(shè)的大量900 MHz、1 800 MHz和2.6 GHz基站資源，實(shí)現(xiàn)快速對農(nóng)村廣大區(qū)域的良好覆蓋。在郊區(qū)、農(nóng)村等廣域覆蓋區(qū)域，700 MHz單站覆蓋半徑不僅優(yōu)于900 MHz、1 800 MHz基站，更大幅優(yōu)于2.6 GHz、3.5 GHz、4.9 GHz等中高頻段。因此，中國廣電可以參考中國移動900 MHz的建設(shè)模式，而僅需建設(shè)900 MHz站址資源2/3的基站即可獲得比肩900 MHz的覆蓋能力，從而實(shí)現(xiàn)對郊區(qū)及農(nóng)村地區(qū)700 MHz NR的連續(xù)覆蓋。既能滿足中國廣電初期的覆蓋需求，又能支撐中國移動900 MHzVoLTE向700 MHzVoNR技術(shù)的演進(jìn)。如表1 所示。

表1 不同頻段多場景下覆蓋半徑關(guān)系

1.1.2 空口時延更低，網(wǎng)絡(luò)延遲低

相比5G中高頻段均采用上下行單通道的時分雙工TDD模式，700 MHz頻段采用頻分FDD上下行雙通道模式，具有更低的網(wǎng)絡(luò)延遲，單向空口時延小于4 ms，僅為5G中高頻段網(wǎng)絡(luò)時延的2/3。

網(wǎng)絡(luò)時延的降低能夠顯著提升低時延類業(yè)務(wù)的用戶體驗，為工業(yè)制造、電力聯(lián)網(wǎng)、視頻應(yīng)用、醫(yī)療創(chuàng)新、交通賦能等垂直行業(yè)應(yīng)用提供極低的時延。

1.1.3 多普勒偏移更小，移動信號穩(wěn)定性好

根據(jù)多普勒頻移公式，700 MHz波長相比2.6G、4.9G頻段更長，信號更加穩(wěn)定可靠，更適合應(yīng)用在特定目標(biāo)快速移動場景下應(yīng)用，例如高速鐵路、高速公路、海濱快艇巡航等。

1.2 700 MHz頻段劣勢

1.2.1 頻點(diǎn)低，波長長，無法支持Massive MIMO陣列天線

與5G中高頻段相比，700 MHz頻段存在頻點(diǎn)低，波長長的特點(diǎn)，不支持Massive MIMO多陣列天線，僅能采用4T4R天線陣列天線，因而增益較小。因此在頻譜效率、網(wǎng)絡(luò)覆蓋的靈活性、高容量增益等方面，700 MHz頻段能力明顯不足，需要和2.6 GHz、4.9 GHz等頻段進(jìn)行聯(lián)合組網(wǎng)，提升基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)能力。

1.2.2 峰值速率和網(wǎng)絡(luò)容量有限

700 MHz單用戶下行理論峰值速率為340 Mbps，上行峰值速率為182 Mbps，而2.6G的單用戶下行理論峰值速率為1 726 Mbps，上傳峰值速率為248 Mbps，700 MHz下行速率僅為2.6 GHz峰值速率的20%；蜂窩小區(qū)平均用戶吞吐量，下行速率為100~120 Mbps，上行速率為60 Mbps。700 MHz小區(qū)平均用戶吞吐量僅為2.6 GHz的10%。相比5G網(wǎng)絡(luò)的中高頻段，700 MHz峰值速率及網(wǎng)絡(luò)容量較為劣勢。

1.2.3 700 MHz移頻困難，干擾問題突出，存在用戶體驗風(fēng)險

700 MHz頻段原作為中國廣電公共廣播頻段使用，全國仍然存在著大量中國廣電廣播信號塔。不同城市中心頻率不相同，并且覆蓋區(qū)域過大，清頻及移頻工作執(zhí)行困難且周期長。

700 MHz干擾影響如下表2所示：

表2 廣播塔靈敏度惡化對照表

大阻塞信號依賴移頻，非阻塞信號對隔離帶間距要求大。

2 廣電5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

中國廣電在無線接入網(wǎng)建設(shè)中，建議采用700 MHz、4.9 GHz室外站和3.3 GHz室分站組網(wǎng)。中國廣電無移動基礎(chǔ)打底網(wǎng)絡(luò)，因此室外站以700 MHz宏站形成基礎(chǔ)覆蓋層，提高網(wǎng)絡(luò)整體容量和下行帶寬；對于部分熱點(diǎn)高容量場景采用4.9 GHz宏站形成熱點(diǎn)覆蓋層，增加熱點(diǎn)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋同時保證容量，采用3.3 GHz室分站同時保證室內(nèi)熱點(diǎn)區(qū)域的覆蓋及容量。

在承載網(wǎng)建設(shè)中，建議保持核心、匯聚、接入三層結(jié)構(gòu)不變。通過租用中國移動基于SPN的承載網(wǎng)以及自建的IPRAN承載網(wǎng)絡(luò)，使中國廣電的承載網(wǎng)具備IPv6技術(shù)能力，提供基站和核心網(wǎng)關(guān)的IPv6連接能力，同時具備向EVPN、SR、網(wǎng)絡(luò)切片等新興技術(shù)的演進(jìn)能力。

在核心網(wǎng)建設(shè)中，建議采用控制轉(zhuǎn)發(fā)分離結(jié)構(gòu)，并在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)對用戶界面的移動性管理和會話管理，并通過QoS參數(shù)直接對各個業(yè)務(wù)流程產(chǎn)生影響。利用不同的用戶界面網(wǎng)絡(luò)單元，可以在同一時間內(nèi)創(chuàng)建多個不同的會話，并由多個控制面網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行管理，從而實(shí)現(xiàn)了局部和遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)的并行運(yùn)行。

2.1 無線接入網(wǎng)

在3GPPR 15定義中，5G NR分為SA（獨(dú)立組網(wǎng)）和NSA（非獨(dú)立組網(wǎng)）兩種部署模式。在SA模式下5G基站NR獨(dú)立組網(wǎng)；在NSA模式下，5G基站需要依托4G基站提供控制信道。中國廣電無4G網(wǎng)絡(luò)，沒有現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，可直接跳過NSA，選擇極簡的SA Option 2網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（見圖1），可支持5G全部應(yīng)用。

圖1 SA獨(dú)立組網(wǎng)示意圖

廣電與移動已形成了戰(zhàn)略合作協(xié)議。中國移動前期組網(wǎng)以NSA為主，但隨著5G建設(shè)的加速，實(shí)現(xiàn)SA獨(dú)立組網(wǎng)也勢在必行，因此基于Option 2的SA組網(wǎng)模式的共建共享的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

2.2 承載網(wǎng)

5G承載網(wǎng)作為無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的連接網(wǎng)絡(luò)，需要保障良好的帶寬、超低的時延、穩(wěn)定同步、高可靠性，提供靈活的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度能力、冗余的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)能力、精細(xì)的管理控制能力。

針對5G承載業(yè)務(wù)的需求，中國廣電5G承載網(wǎng)絡(luò)的總體架構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)發(fā)面、協(xié)同控制、5G同步網(wǎng)等三個部分，在此架構(gòu)下支持差異化的網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)能力（見圖2），提供基站和核心網(wǎng)關(guān)的IPv6連接，具備未來演進(jìn)新技術(shù)的能力。

圖2 5G承載網(wǎng)架構(gòu)圖

2.3 核心網(wǎng)

中國廣電從自身需求出發(fā)，結(jié)合自身資源優(yōu)劣勢，放棄了傳統(tǒng)軟硬件結(jié)合的核心網(wǎng)建設(shè)模式。采用SBA（基于服務(wù)的架構(gòu)）架構(gòu)作為5G核心網(wǎng)建設(shè)模式（見圖3），基于SBA架構(gòu)，便于網(wǎng)絡(luò)按照業(yè)務(wù)場景進(jìn)行模塊化定制，同時使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，提供開放的API標(biāo)準(zhǔn)，提供面向服務(wù)的深度融合ICT接口，易于網(wǎng)絡(luò)輕量化擴(kuò)展，加速網(wǎng)絡(luò)功能的升級。

圖3 5G核心網(wǎng)架構(gòu)圖

針對中國廣電未來發(fā)展的可能遇到的不同業(yè)務(wù)需求，用戶面需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行靈活的部署。用戶面部署在核心網(wǎng)時，能夠加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的集中調(diào)度與控制能力；用戶面部署在接入網(wǎng)時，能夠促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)效率、優(yōu)化用戶的體驗與流量控制。為了實(shí)現(xiàn)多功能的網(wǎng)絡(luò)組合，核心網(wǎng)的云化架構(gòu)勢在必行。

3 廣電5G業(yè)務(wù)定位及發(fā)展策略

3.1 業(yè)務(wù)定位

5G是廣電探索新型媒體轉(zhuǎn)型的契機(jī)。隨著數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新，網(wǎng)絡(luò)IP化是世界范圍內(nèi)的大趨勢，全面打通IP，全面實(shí)現(xiàn)IP端到端的協(xié)同布局。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的廣播電視網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出IP化、接入無線化、寬帶化、終端移動化等特點(diǎn)，而5G作為一種更高的移動通信技術(shù)，成為廣電探索新媒體模式的一個重要契機(jī)。

5G是構(gòu)建“黨媒政網(wǎng)”生態(tài)體系的平臺。互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的歷史經(jīng)驗表明，業(yè)務(wù)是決定互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營成敗的關(guān)鍵因素。正確面對“信息浪潮”時代媒體多元化的現(xiàn)實(shí)，發(fā)揮中國廣電在內(nèi)容建設(shè)上的優(yōu)勢，打造全新生態(tài)體系，構(gòu)建面向智慧5G時代的、融合廣電傳統(tǒng)業(yè)務(wù)與新興互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的綜合業(yè)務(wù)平臺，是實(shí)現(xiàn)“黨媒政網(wǎng)”和市場化運(yùn)營的共同訴求與目標(biāo)。而5G時代的人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、切片和邊緣計算等諸多技術(shù)，則是打造這一平臺的技術(shù)基礎(chǔ)。

3.2 發(fā)展策略

中國廣電應(yīng)當(dāng)采用與傳統(tǒng)三大運(yùn)營商差異化的發(fā)展思路，不在正面與三大運(yùn)營商進(jìn)行市場搏殺，而是利用自身廣播電視內(nèi)容及5G超低時延的優(yōu)勢，采用差異化運(yùn)營策略打造具有鮮明文化特征、具有業(yè)務(wù)核心競爭力的超高清媒體傳播業(yè)務(wù)。同時充分發(fā)揮700 MHz頻段覆蓋能力的優(yōu)勢，推廣以IoT物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的優(yōu)勢業(yè)務(wù)，例如：智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、智慧交通等對業(yè)務(wù)實(shí)時性要求極高，但是帶寬要求相對較小的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)廣電業(yè)務(wù)由個人、家庭向各個垂直行業(yè)的拓展。

4 結(jié)束語

面對三大運(yùn)營商龐大的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及先發(fā)5G建設(shè)的壓力，中國廣電應(yīng)該避其鋒芒，充分發(fā)揮自身優(yōu)勢。通過與中國移動聯(lián)合建設(shè)的方式，快速搭建覆蓋全國的700 MHz宏站，滿足基礎(chǔ)覆蓋。利用廣電無線網(wǎng)絡(luò)前期零建設(shè)、零投入的優(yōu)勢，優(yōu)化資金使用，采用SA獨(dú)立組網(wǎng)建設(shè)。通過SA獨(dú)立組網(wǎng)，精準(zhǔn)切入URLLC和mMTC應(yīng)用，輔以網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計算等新技術(shù)，賦能垂直行業(yè)多元應(yīng)用，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及成熟。探索新的5G運(yùn)營模式，催生廣電行業(yè)5G新質(zhì)態(tài)，全面助力5G體系的健全發(fā)展。

作者簡介：邵迪（1989-），男，籍貫：甘肅蘭州，學(xué)歷：本科，職稱：通信工程師，研究方向：無線通信；張暉（1981-），男，籍貫：江蘇南京，學(xué)歷：碩士研究生，職稱：高級通信工程師，研究方向：無線通信。