5G时代运营商高速网络建设策略研究

杨自诚，韩冰心，韩 彬，许学卿

（河南省信息咨询设计研究有限公司，河南 郑州 450003）

1 通信行业的发展现状

目前，电信行业的传统业务收入增长乏力，三大运营商均开展降本增效，压降资本开支规模，同时持续实施提速降费和携号转网等政策，驱使运营商加大力度推动转型升级战略，向基于规模的价值经营加速转变。

电信行业收入增速不断下滑，与GDP增速增长率差距量呈现拉大趋势。运营商同时按照2019年《政府工作报告》明确提出的提速降费具体要求，和工信部进行有关部署，继续联合国资委开展专项行动，推进网络提速降费，并在全国实行携号转网工作。

2 运营商的业务转型

5G的3大场景分阶段推进，在规划期4G/5G将长期共存，协同发展。5G网络及业务演进的初期，网络架构以NSA为主，终端以NSA/SA双模为主，业务集中在ToC视频类应用，中期网络架构逐步向SA演进，边缘计算和网络切片按需逐步部署，业务向ToB行业拓展，后期带宽更大，时延更低，5G行业应用规模增长。

在5G网络带来网络速率大幅提升和高清视频、AR以及VR等大流量业务加速占据市场的双重因素下，预计DOU仍将持续增长，预计2020年用户平均DOU可能超过20G，其中5G用户DOU为4G用户DOU的4倍左右。综合对比5G发展首年与次年的网络规模、覆盖程度、产业链以及终端情况，预计5G推出前3年用户占比分别为5%、15%以及32%。结合4G和5G用户DOU情况，预计2020年5G网络承载移动数据流量超过4G，从月度看，2021年底5G单月承载比例将超过4G。

在车联网和工业互联网等垂直行业领域，运营商通过与行业龙头公司合作，提供5G网络和云平台服务，助力垂直行业智能化。此外，家庭宽带由“百兆”向“千兆”迈进，“云”与“网”全面融合。

3 运营商战略转变

经济从高速增长向高质量发展加速转变，信息技术从助力经济发展的基础动力向引领经济发展的核心引擎加速转变，基础电信业务从规模经营向价值经营加速转变。此类外部环境变化推动运营商提出“5G+”计划。

4 建设高速稳定的网络

建设高速稳定的网络是运营商实现业务转型和战略转变的基础，规划的目标架构网络如图1所示。

4.1 4G/5G无线网协同策略容量协同

图1 目标架构网络图

综合5G分流节奏、高清视频发展以及畅享套餐占比提升等因素，4G网络流量将在2021年达到峰值，随后下降，预计2021年5G NR用户数将超过3亿，形成对4G中高端用户的有效分流。由于高清视频的快速普及，预计4G用户DOU将在2021年达到峰值（14GB），2021年后预计NR开始大范围分流，4G业务量将出现拐点。容量保障应统筹考虑4G/5G的建设节奏，协同保障，合理安排4G扩容类优先级，提高投资效益。

4.2 4G/5G无线网协同策略建设协同

4G/5G建设初期，无线主设备应具备最大的4G+5G配置，同时要求机框、主控板以及基带板等具备共享条件，天线采用多频多端口，减少通信基础设施建设，提升共享率，降低建设成本和维护成本[1]。

4.2.1 NSA/SA网络部署策略

网络部署策略以SA作为目标架构，同步推进NSA和SA的发展与成熟，可采用现网改造和锚点绑定等技术措施促进混合组网。待SA技术成熟后，5G网络应尽快转为SA单模独立组网部署，灵活选择5G厂商，可采用公开招标的方式购买基站设备，有利于压降网络建设成本。无线接入网产业已具备NSA/SA双模部署能力，随着5G核心网的成熟，网络逐步演进至SA模式。

现有基站已支持NSA/SA双模，规划初期可配置双模工作模式，5G基站全部与EPC连接，按需开启SA模式的基站与5GC连接，通过核心网判断用户签约信息。手机用户采用NSA方式接入，行业用户采用SA方式接入，规划中后期可视技术成熟程度演进至SA模式。NSA可延用现有4G核心网架构升级改造，但仅支持eMBB，SA可更好的服务于垂直行业，但采用全新服务化架构，初期产品存在成熟度不够、网络稳定性不足以及用户数据迁移量大等问题，规划中后期可视技术成熟程度演进至SA模式。

4.2.2 5G覆盖策略

在5G商用建设初期，建议采用稳健的建设策略，优先保证一线和二线重点城市的主城区和一般城区的全覆盖，同时也为三线城市的重点区域做连续覆盖，良好的网络覆盖环境能为此区域的终端和业务办理提供先决条件。然后考虑网络容量的扩容和覆盖面的扩展，逐步发展点、线以及面[2]。在NSA和SA混合组网覆盖时，须采用双模基站做衔接，禁止插花式组网覆盖，避免终端移动时网络频繁切换，造成用户感知度差等不良影响。

4.3 5G核心网建设策略

5G SA核心网采用全新的服务化架构，通过架构和功能重构，实现软件定义的网络功能和网络连接，4G的“网元”重构为5G的“网络功能”[3]。为推动4G/5G核心网融合，实现融合网目标结构，首先实现用户数据及策略控制的融合、业务的统一开通和鉴权以及策略的统一控制，支持现有手机用户不换号不换卡使用5G SA[4]。随着产品和技术的成熟，实现5G SA核心网AMF等网元与4G网元的融合，同时新建虚拟化EPC网元支持与5G网元的融合，其他核心网网元（如NEF/AAC、NRF/DNS）按需进行融合，逐步实现4G/5G核心网融合，同步实现4G/5G用户的统一接入。

5G产品和技术成熟时，新建5G SA核心网网元采用AMF/MME、UPF/SAEGU-U以及SMF/SAEGW-C融合网元。兼顾快速部署与网络技术领先要求，同步推进NSA和SA部署，以SA为目标架构，加快推进SA成熟，最终实现4G/5G核心网融合[5]。

4.4 5G传输网技术演进及建设策略

5G基站至核心网用户面间流量由传送网承载，核心网控制面间流量省内段由传送网承载，省际段由承载专网，核心网用户面网元间流量由移动互联网承载。前传网络优先采用光纤直连方案，根据需求选择无源波分和有源设备相结合的方式承载。光纤直连纤芯丰富，距离较短，无源波分纤芯资源紧张，距离较短，有源设备可管可控，部署条件有限制，成本高。

回传网络根据网络现状实际情况，利用现有PTN网络空余容量或扩容板卡，依据综合投资效益升级现有PTN软硬件，降低PTN部署规模以减少未来承载网络的负担，新建SPN网络，同步做好机房和光缆等基础资源储备。

对于数据网络的建设策略，考虑到5G初期流量较少可暂时利用现有网络资源满足，未来随着业务流量增长速度逐步实施网络扩容。移动互联网主要承载5G基站至核心网用户面间流量和核心网用户面网元间流量，专用承载网主要承载5G基站至核心网控制面间省际段流量及部分省内段流量和核心网控制面网元间流量。

SPN网络按照满足业务需求、长远规划、分步实施、兼顾效益、简洁高效以及注重协同的策略，以目标架构为基础，分阶段、分区域以及分场景地逐步推进SPN建设。分析5G和MEC等新业务，明确各类业务的网络需求，合理估算新业务市场空间和上市节奏，制定合理的网络转型节奏。分层分级构建以DC为中心的新网络，根据现有DC资源合理选址，考虑容灾因素设定DC数量、容量以及机房建设级别。演进路径中基础资源先行，搭建目标网架构，扩容、升级与新建结合，充分与现有网络协同，适度超前部署系统。此外，推动50GHz 80x200G OTN系统商用部署，满足近期长距离传输，后续将推动75GHz 80x200G OTN系统技术成熟应用，进一步提升带宽能力。新型G.654.E光纤可提升超100G传输性能将近30%，规模部署需明确建设场景、施工标准以及维护备件要求等。

4.5 PON网络建设策略

立足有线宽带网络和技术发展趋势，针对PON技术提出了大带宽、智能化以及开放化的演进策略，保障网络优势，降低设备成本，提升自主掌控。大带宽策略下一代PON线路主要采用50G PON，带宽需提升4倍，TDM-PON更好兼容现网ODN。推动千兆网关互通解耦，降低成本，奠定自主研发的互通基础，以传统方式为基础，研究vOLT新型技术架构，更高效解决互通。通过vOLT新型架构，提升接入网开放能力，形成新业务新功能的创新生态。此外提升智能网关核心功能，满足新业务需求，通过智能组网终端，解决家庭网络WiFi覆盖优化。

5 结 论

通过研究网络建设策略并将其融入到实施计划中，对5G时代运营商网络的高速发展和高带宽应用均有促进作用，从而提升用户的感知度，提升社会居民生活品质。