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國家電網(wǎng)5G網(wǎng)絡(luò )建設方案:利用廣電700/60MHz建11.31萬(wàn)座基站

2019-12-19 15:43:32??? ??? 0

通信世界網(wǎng)消息(CWW)近日,國網(wǎng)(國家電網(wǎng))公司擬利用中國廣電700MHz頻段、60MHz頻譜資源開(kāi)展5G網(wǎng)絡(luò )建設的消息不脛而走,《國家電網(wǎng)5G網(wǎng)絡(luò )建設方案》也隨即曝光。據悉,國網(wǎng)的5G網(wǎng)絡(luò )建設內容分為六個(gè)部分:核心網(wǎng)建設、承載網(wǎng)建設、基站建設、網(wǎng)管及支撐系統建設、安全體系建設和服務(wù)公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的自用業(yè)務(wù)終端建設。

方案具體內容如下:

國網(wǎng)(國家電網(wǎng))公司擬利用中國廣電700MHz頻段、60MHz頻譜資源開(kāi)展5G網(wǎng)絡(luò )建設。5G網(wǎng)絡(luò )建設內容分為六個(gè)部分:核心網(wǎng)建設、承載網(wǎng)建設、基站建設、網(wǎng)管及支撐系統建設、安全體系建設和服務(wù)公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的自用業(yè)務(wù)終端建設。

              國網(wǎng)5G網(wǎng)絡(luò )整體架構圖

核心網(wǎng)

國網(wǎng)公司5G核心網(wǎng)建設以業(yè)務(wù)需求為導向,建設國干層、大區層、省層和地市層4個(gè)網(wǎng)絡(luò )層級。在國干層設置骨干NRF(網(wǎng)絡(luò )存儲庫功能)兩套,在大區層設置6個(gè)核心網(wǎng)控制面網(wǎng)元,在省層部署27個(gè)核心網(wǎng)用戶(hù)面網(wǎng)元,在地市層部署294個(gè)核心網(wǎng)用戶(hù)面網(wǎng)元。

              分層部署的5GC組網(wǎng)架構圖

國干層部署于兩個(gè)中心城市,負責網(wǎng)絡(luò )功能的注冊、發(fā)現和選擇,將5G網(wǎng)絡(luò )能力對外開(kāi)放。

大區層部署于國網(wǎng)公司6個(gè)分部,主要實(shí)現核心網(wǎng)控制面功能,負責終端的移動(dòng)性和接入管理;SMF(會(huì )話(huà)管理功能)負責對話(huà)管理功能等。

省層部署于國網(wǎng)公司27個(gè)省公司,地市層部署于294個(gè)地市公司,兩者主要實(shí)現核心網(wǎng)用戶(hù)面功能,負責數據匯聚、無(wú)線(xiàn)鏈路和媒體接入等。

承載網(wǎng)

國網(wǎng)5G承載網(wǎng)重點(diǎn)依托公司現有資源,分為省際干線(xiàn)、省內干線(xiàn)、本地網(wǎng)絡(luò )三部分。

承載網(wǎng)與核心網(wǎng)對應關(guān)系

省際干線(xiàn)

省際干線(xiàn)承載全國跨省業(yè)務(wù),將全國中心、大區中心與省級中心相連,實(shí)現省級核心、大區核心、全國核心間數據互通。省際傳輸網(wǎng)采用OTN設備搭建,單臺傳輸容量80x100Gbps。全部設備安裝在總分部、省公司中心機房及500kV以上變電站通信機房?jì)取?/p>

目前國網(wǎng)公司省際干線(xiàn)光纜以OPGW光纜為主,隨500千伏及以上電網(wǎng)線(xiàn)路架設。目前跨區跨省光纜建設時(shí)間較早,光纜纖芯數量偏少,同時(shí)承載系統較多,資源利用率高,部分區段光纜資源出現瓶頸。省際干線(xiàn)優(yōu)先利用現有光纜空余纖芯,同時(shí)對現網(wǎng)設備進(jìn)行騰退、整合,部分區段根據實(shí)際需求對光纜進(jìn)行改造。

省內干線(xiàn)

省級光傳輸系統為國網(wǎng)三級骨干光傳輸網(wǎng)絡(luò ),承載各省跨地市業(yè)務(wù),將省級中心與地市中心相連,實(shí)現各地市核心網(wǎng)與省級核心網(wǎng)之間業(yè)務(wù)上傳與下達。省級光傳輸系統采用OTN設備組網(wǎng),網(wǎng)絡(luò )容量為80x100Gbps。全部設備安裝在省公司、地市公司、220kV及以上通信機房?jì)取?/p>

目前省內干線(xiàn)光纜以OPGW光纜為主,隨220千伏及以上電網(wǎng)線(xiàn)路架設,部分區段光纜資源出現瓶頸,需新建光纜。

本地網(wǎng)絡(luò )

本地網(wǎng)絡(luò )是地市基站上聯(lián)至地市5G核心網(wǎng)的承載網(wǎng)絡(luò ),分為地市接入層、地市骨干層。

              本地網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)傳送結構

地市骨干層在本地網(wǎng)絡(luò )中起到匯聚作用,將地市接入層上傳的5G基站上傳的業(yè)務(wù)回傳至地市5G核心網(wǎng)。地市骨干層傳輸網(wǎng)為國網(wǎng)四級骨干網(wǎng)絡(luò ),實(shí)現地市接入層業(yè)務(wù)的匯聚。單臺設備按照匯聚6臺接入層設備設計,采用80x100Gbps容量OTN設備,安裝位置為110kV站機房、縣公司機房為主的自有物業(yè)。

地市骨干層上聯(lián)光纜依托地市110kV、35kV線(xiàn)路光纜,部分區段需新建光纜補充。目前110kV站機房大多采用一體化電源,難以滿(mǎn)足新增設備電源接入需求,涉及大量電源改造。部分機房條件簡(jiǎn)陋,不滿(mǎn)足設備運行環(huán)境,需進(jìn)行改造。

地市接入層作為承載網(wǎng)絡(luò )末端層級,一般為環(huán)網(wǎng)結構,將5G基站與地市骨干層相連,從而將5G業(yè)務(wù)上傳至地市核心網(wǎng)。地市接入層傳輸網(wǎng)實(shí)現5G基站接入,單臺設備按照接入8座基站設計,設備覆蓋廣、數量多、帶寬需求大,采用40x100Gbps容量OTN設備。

地市接入層光纜與現網(wǎng)光纜重合度不高,地市接入層下聯(lián)至5G基站、上聯(lián)至地市匯聚層光纜需要大量新建。地市接入層光傳輸設備安裝站址優(yōu)先選用變電站、配電所、營(yíng)業(yè)廳等自有物業(yè),部分站址選用第三方物業(yè)。所用站址電源不能滿(mǎn)足新增設備需求,大多數站點(diǎn)需要進(jìn)行電源改造。

無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)

無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)建設以SA(Standalone:獨立組網(wǎng))作為基礎架構,以構建“布局層、補盲層、吸熱層”三者協(xié)作型無(wú)線(xiàn)結構化網(wǎng)絡(luò )為目標,充分利舊現有桿塔、機房等配套資源,新建基站11.31萬(wàn)座,并完善配套電源設施。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將覆蓋公司經(jīng)營(yíng)區域范圍內A+、A、B、C類(lèi)區域以及D類(lèi)部分區域65萬(wàn)平方公里,包含國網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區域內60%以上的人口。

5G基站選址方面,充分利用公司豐富的基礎資源設施,盡可能選用自有桿塔和站所(電力公司、變電站、供電所、營(yíng)業(yè)廳等),后期根據網(wǎng)絡(luò )覆蓋情況可考慮采用置換的方式租用鐵塔公司桿塔。

在桿塔建設方面,按照站址資源類(lèi)型,建設內容主要包括:

(1)自有物業(yè)站所:在自有物業(yè)建筑物樓頂建設各種樓頂增高架、樓頂桅桿/抱桿,或建設自立鐵塔,用以加掛基站天線(xiàn)、安裝室外設備。

(2)自有物業(yè)桿塔:在電力輸電桿塔上安裝鐵塔抱桿,以加掛基站天線(xiàn)、安裝室外設備。

(3)租用鐵塔公司等第三方桿塔與站所:在第三方通信桿塔上安裝抱桿,以加掛基站天線(xiàn)、安裝室外設備。

在機房建設方面,主要分為固定建筑物機房和室外活動(dòng)機房?jì)深?lèi)。

對于自有物業(yè)站點(diǎn),一般情況下,基站設備安裝在通信機房或二次設備機房?jì)?,屏位或機房面積不足時(shí),需要擴建、改造;部分供電所、營(yíng)業(yè)廳未設置機房的,需要新建。

室外活動(dòng)機房用于自有電力桿塔和租用第三方資源站點(diǎn)。其部署于自有電力桿塔站址,主要包括兩種方式,一是在110kV及以上電壓等級角鋼塔或鋼管塔內部布置緊湊型機房,有效使用面積約6m2;二是在110kV以下電壓等級的角鋼塔和各電壓等級鋼管桿,推薦在桿塔外部布置活動(dòng)機房,并采取必要的防雷措施。

在電源配套方面,對于供電公司、變電站、供電所、營(yíng)業(yè)廳等自有物業(yè)站點(diǎn),由于新增基站設備,電源負載需求增大,部分站點(diǎn)電源容量不足,需擴容或改造電源;上述自有物業(yè)新建機房、室外新建活動(dòng)機房,應按照技術(shù)標準配置-48V電源系統。

在前傳網(wǎng)絡(luò )方面,對于自有物業(yè)站所、自有物業(yè)桿塔兩種基站站址,可利舊現有的電力光纜資源,部分供電所、營(yíng)業(yè)廳無(wú)本地接入光纜資源或纖芯容量不足的,需要新建前傳光纜;租用鐵塔公司等第三方桿塔與站所的,需要視具體情況租用或新建前傳光纜。

網(wǎng)管系統

國網(wǎng)公司基于核心網(wǎng)部署,分級建設網(wǎng)管系統。建設內容包括綜合網(wǎng)管系統、終端網(wǎng)管系統、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)支撐系統、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )運維支撐系統以及同步時(shí)鐘。

面向新建的5G網(wǎng)絡(luò ),網(wǎng)絡(luò )管理、運營(yíng)、運維的挑戰將是全方位的,自動(dòng)化、智能化的網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)運維能力,將成為5G時(shí)代電信網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)運維的剛需。通過(guò)人工智能、大數據分析等技術(shù)的應用,實(shí)現高計算量數據分析、跨領(lǐng)域特性挖掘、動(dòng)態(tài)策略生成等,建設綜合網(wǎng)管系統、運營(yíng)支撐系統、運維支撐系統等一系列的平臺和系統,賦予5G時(shí)代網(wǎng)絡(luò )管理、運營(yíng)、運維新的模式和能力。

管理支撐平臺架構安全體系

國網(wǎng)公司5G網(wǎng)絡(luò )安全體系的構建基于網(wǎng)絡(luò )的整體部署與業(yè)務(wù)接入規劃。重點(diǎn)打造涵蓋公司專(zhuān)網(wǎng)與和5G公網(wǎng)的隔離防護、5G網(wǎng)絡(luò )自身安全防護在內的網(wǎng)絡(luò )安全建設;開(kāi)展海量物聯(lián)終端的接入防護與安全監控建設,確保邊界安全與終端安全;根據業(yè)務(wù)類(lèi)型的不同,開(kāi)展針對性的安全防護設計與建設,確保業(yè)務(wù)安全。

5G專(zhuān)網(wǎng)與和5G公網(wǎng)的隔離防護

公司在5G網(wǎng)絡(luò )中根據自有業(yè)務(wù)需要,保留專(zhuān)用信道承載電力專(zhuān)用業(yè)務(wù),實(shí)現與5G公網(wǎng)之間的物理隔離,滿(mǎn)足國家和行業(yè)監管要求,具體方案如下:

終端方面,電力專(zhuān)用業(yè)務(wù)和5G公網(wǎng)業(yè)務(wù)使用不同終端;空口方面,電力專(zhuān)用業(yè)務(wù)和5G公網(wǎng)業(yè)務(wù)使用不同固定頻段的頻譜,實(shí)現物理隔離;基站方面,電力專(zhuān)用業(yè)務(wù)和5G公網(wǎng)業(yè)務(wù)經(jīng)不同RRU接入不同的BBU基帶板,共用BBU控制、電源等公共板卡和機框;回傳網(wǎng)方面,通過(guò)電力回傳網(wǎng)絡(luò )采用時(shí)隙隔離方式,實(shí)現物理隔離;核心網(wǎng)方面,電力業(yè)務(wù)通過(guò)公司核心網(wǎng)絡(luò )傳輸,公網(wǎng)業(yè)務(wù)通過(guò)廣電核心網(wǎng)絡(luò )傳輸,實(shí)現物理隔離。隔離防護示意圖如下所示:

5G網(wǎng)絡(luò )自身安全防護

建設5G網(wǎng)絡(luò )的系統性、差異性的安全保護能力,實(shí)現以用戶(hù)數據安全為中心,在數據從產(chǎn)生到傳輸至終端的完整生命周期中,不僅注意5G本身的安全防護,也要針對云、終端等進(jìn)行系統地、完整地防護。建設可靠的差異化安全防護能力確保充分發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò )針對不同用戶(hù)、不同業(yè)務(wù)的提供差異化安全防護服務(wù)。

建設統一的端到端的身份認證體系,實(shí)現統一的認證鏈和權威的數字身份體系,從終端到云到運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )到基站,都進(jìn)行完整的身份認證,以過(guò)濾掉大部分的非法用戶(hù)和非法入侵,并防止如木馬等的傳播。

建設邊緣計算的安全防護措施,保障電力業(yè)務(wù)系統的終端物理安全、云平臺安全、數據安全、通信安全。

建設網(wǎng)絡(luò )切片安全防護機制,通過(guò)無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)隔離、承載隔離、網(wǎng)絡(luò )切片間隔離、網(wǎng)絡(luò )功能隔離、網(wǎng)絡(luò )切片與用戶(hù)隔離等安全措施保障網(wǎng)絡(luò )切片安全,防止網(wǎng)絡(luò )切片之間非法訪(fǎng)問(wèn)。

邊界和終端安全

開(kāi)展海量物聯(lián)終端的接入防護與安全監控建設,通過(guò)eSIM安全芯片和安全模塊建設,采用可信加固、認證等措施解決各類(lèi)終端偽造、接入等安全問(wèn)題。開(kāi)展信令數據及用戶(hù)面數據保密性和完整性保護,實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信終端和基站之間雙向認證。

業(yè)務(wù)應用安全

根據不同類(lèi)型的5G網(wǎng)絡(luò )承載業(yè)務(wù),分析典型安全風(fēng)險和需求,開(kāi)展針對性的安全防護設計和建設工作:

針對帶寬有極高需求的eMBB(增強移動(dòng)寬帶)場(chǎng)景,如超清視頻監控、移動(dòng)巡檢等,5G網(wǎng)絡(luò )可通過(guò)擴展LTE安全機制來(lái)滿(mǎn)足eMBB場(chǎng)景所需的安全需求。

針對鏈接密度有較高要求的mMTC(海量機器類(lèi)),如智能家居和用電信息采集類(lèi)業(yè)務(wù),設計輕量級安全算法和簡(jiǎn)單高效的安全協(xié)議,降低物聯(lián)網(wǎng)設備在認證和身份管理方面的成本,實(shí)現面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)海量設備的高效安全防護。

針對低時(shí)延高可靠性的uRLLC(超可靠低時(shí)延)場(chǎng)景,例如配電自動(dòng)化、配網(wǎng)差動(dòng)保護等,通過(guò)降低需要優(yōu)化業(yè)務(wù)接入過(guò)程身份認證的時(shí)延、數據傳輸安全保護帶來(lái)的時(shí)延、終端移動(dòng)過(guò)程由于安全上下文切換帶來(lái)的時(shí)延、以及數據在網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)中加解密處理帶來(lái)的時(shí)延。

業(yè)務(wù)及終端

國網(wǎng)公司在建設5G網(wǎng)絡(luò )的同時(shí)購置部分自有業(yè)務(wù)終端,開(kāi)展業(yè)務(wù)接入工作。先期接入的主要業(yè)務(wù)類(lèi)型包括配電自動(dòng)化、用電信息采集、精準負荷控制、配變監測、分布式能源等。

國網(wǎng)5G網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)主要面向2B和2C兩類(lèi)客戶(hù),其中2B業(yè)務(wù)又可以分為公司自有業(yè)務(wù)(如配電自動(dòng)化、用電信息采集等)和其他行業(yè)(企業(yè))用戶(hù)業(yè)務(wù)。

參照公網(wǎng)運營(yíng)管理經(jīng)驗,運營(yíng)商不負責終端的采購和建設,由業(yè)務(wù)使用者自行解決,如個(gè)人手機、企業(yè)用終端CPE(客戶(hù)前置設備)等,因此國網(wǎng)5G網(wǎng)絡(luò )建設的終端部分主要為服務(wù)公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的自用業(yè)務(wù)終端建設,主要業(yè)務(wù)類(lèi)型包括配電自動(dòng)化、用電信息采集、精準負荷控制、配變監測、分布式能源等。

當前電力業(yè)務(wù)接入無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )主要是通過(guò)獨立CPE終端接入方式實(shí)現,隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )大規模建設和終端大規模接入,外置式獨立CPE終端無(wú)法滿(mǎn)足建設和運維的需求,嵌入業(yè)務(wù)終端內部的模塊式通信倉將是合理的解決手段,如在電表集中器中用700MHz頻段的5G通信倉替代現有的運營(yíng)商4G通信倉,插入公司5G網(wǎng)絡(luò )的sim卡即可接入網(wǎng)絡(luò )。

下圖以營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)為例展現了兩種不同的終端形態(tài)。

人才隊伍建設

建議以5G網(wǎng)絡(luò )建設為契機,持續開(kāi)展5G技術(shù)培訓,不斷培養專(zhuān)家型、復合型人才。同時(shí),允許各級通信機構嘗試使用更為靈活的用工方式(如:勞務(wù)派遣、業(yè)務(wù)外包等),進(jìn)而實(shí)現無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )建設人才的迅速擴充。5G網(wǎng)絡(luò )建成后,參與建設的人才隊伍可轉為網(wǎng)絡(luò )運維人員,從而建立一支長(cháng)期穩定的建設管控和運維管理團隊。