國家電網(wǎng)5g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案：利用廣電700/60mhz建11.31萬座基站

原標題：國家電網(wǎng)5g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案：利用廣電700/60mhz建11.31萬座基站

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頻譜資源開展5g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的消息不脛而走，《國家電網(wǎng)5g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案》也隨即曝光。據(jù)悉，國網(wǎng)的5g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)內(nèi)容分為六個部分：核心網(wǎng)建設(shè)、承載網(wǎng)建設(shè)、基站建設(shè)、網(wǎng)管及支撐系統(tǒng)建設(shè)、安全體系建設(shè)和服務(wù)公司生產(chǎn)經(jīng)營的自用業(yè)務(wù)終端建設(shè)。

方案具體內(nèi)容如下：

國網(wǎng)（國家電網(wǎng)）公司擬利用中國廣電700mhz頻段、60mhz頻譜資源開展5g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。5g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)內(nèi)容分為六個部分：核心網(wǎng)建設(shè)、承載網(wǎng)建設(shè)、基站建設(shè)、網(wǎng)管及支撐系統(tǒng)建設(shè)、安全體系建設(shè)和服務(wù)公司生產(chǎn)經(jīng)營的自用業(yè)務(wù)終端建設(shè)。

國網(wǎng)5g網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)圖

核心網(wǎng)

國網(wǎng)公司5g核心網(wǎng)建設(shè)以業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，建設(shè)國干層、大區(qū)層、省層和地市層4個網(wǎng)絡(luò)層級。在國干層設(shè)置骨干nrf（網(wǎng)絡(luò)存儲庫功能）兩套，在大區(qū)層設(shè)置6個核心網(wǎng)控制面網(wǎng)元，在省層部署27個核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)元，在地市層部署294個核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)元。

分層部署的5gc組網(wǎng)架構(gòu)圖

國干層部署于兩個中心城市，負責網(wǎng)絡(luò)功能的注冊、發(fā)現(xiàn)和選擇，將5g網(wǎng)絡(luò)能力對外開放。

大區(qū)層部署于國網(wǎng)公司6個分部，主要實現(xiàn)核心網(wǎng)控制面功能，負責終端的移動性和接入管理；smf（會話管理功能）負責對話管理功能等。

省層部署于國網(wǎng)公司27個省公司，地市層部署于294個地市公司，兩者主要實現(xiàn)核心網(wǎng)用戶面功能，負責數(shù)據(jù)匯聚、無線鏈路和媒體接入等。

承載網(wǎng)

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

承載網(wǎng)與核心網(wǎng)對應(yīng)關(guān)系

省際干線

省際干線承載全國跨省業(yè)務(wù)，將全國中心、大區(qū)中心與省級中心相連，實現(xiàn)省級核心、大區(qū)核心、全國核心間數(shù)據(jù)互通。省際傳輸網(wǎng)采用otn設(shè)備搭建，單臺傳輸容量80x100gbps。全部設(shè)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內(nèi)。

目前國網(wǎng)公司省際干線光纜以opgw光纜為主，隨500千伏及以上電網(wǎng)線路架設(shè)。目前跨區(qū)跨省光纜建設(shè)時間較早，光纜纖芯數(shù)量偏少，同時承載系統(tǒng)較多，資源利用率高，部分區(qū)段光纜資源出現(xiàn)瓶頸。省際干線優(yōu)先利用現(xiàn)有光纜空余纖芯，同時對現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備進行騰退、整合，部分區(qū)段根據(jù)實際需求對光纜進行改造。

省內(nèi)干線

省級光傳輸系統(tǒng)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，實現(xiàn)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(tǒng)采用otn設(shè)備組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)容量為80x100gbps。全部設(shè)備安裝在省公司、地市公司、220kv及以上通信機房內(nèi)。

目前省內(nèi)干線光纜以opgw光纜為主，隨220千伏及以上電網(wǎng)線路架設(shè)，部分區(qū)段光纜資源出現(xiàn)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(jié)構(gòu)

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)，實現(xiàn)地市接入層業(yè)務(wù)的匯聚。單臺設(shè)備按照匯聚6臺接入層設(shè)備設(shè)計，采用80x100gbps容量otn設(shè)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線路光纜，部分區(qū)段需新建光纜補充。目前110kv站機房大多采用一體化電源，難以滿足新增設(shè)備電源接入需求，涉及大量電源改造。部分機房條件簡陋，不滿足設(shè)備運行環(huán)境，需進行改造。

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(jié)構(gòu)，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)實現(xiàn)5g基站接入，單臺設(shè)備按照接入8座基站設(shè)計，設(shè)備覆蓋廣、數(shù)量多、帶寬需求大，采用40x100gbps容量otn設(shè)備。

地市接入層光纜與現(xiàn)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(shè)備安裝站址優(yōu)先選用變電站、配電所、營業(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足新增設(shè)備需求，大多數(shù)站點需要進行電源改造。

無線接入網(wǎng)

無線接入網(wǎng)建設(shè)以sa（standalone：獨立組網(wǎng)）作為基礎(chǔ)架構(gòu)，以構(gòu)建“布局層、補盲層、吸熱層”三者協(xié)作型無線結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)為目標，充分利舊現(xiàn)有桿塔、機房等配套資源，新建基站11.31萬座，并完善配套電源設(shè)施。無線網(wǎng)絡(luò)將覆蓋公司經(jīng)營區(qū)域范圍內(nèi)a+、a、b、c類區(qū)域以及d類部分區(qū)域65萬平方公里，包含國網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)60%以上的人口。

5g基站選址方面，充分利用公司豐富的基礎(chǔ)資源設(shè)施，盡可能選用自有桿塔和站所（電力公司、變電站、供電所、營業(yè)廳等），后期根據(jù)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(shè)方面，按照站址資源類型，建設(shè)內(nèi)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(shè)各種樓頂增高架、樓頂桅桿/抱桿，或建設(shè)自立鐵塔，用以加掛基站天線、安裝室外設(shè)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、安裝室外設(shè)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、安裝室外設(shè)備。

在機房建設(shè)方面，主要分為固定建筑物機房和室外活動機房兩類。

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

室外活動機房用于自有電力桿塔和租用第三方資源站點。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(nèi)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、營業(yè)廳等自有物業(yè)站點，由于新增基站設(shè)備，電源負載需求增大，部分站點電源容量不足，需擴容或改造電源；上述自有物業(yè)新建機房、室外新建活動機房，應(yīng)按照技術(shù)標準配置-48v電源系統(tǒng)。

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(xiàn)有的電力光纜資源，部分供電所、營業(yè)廳無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(tǒng)

國網(wǎng)公司基于核心網(wǎng)部署，分級建設(shè)網(wǎng)管系統(tǒng)。建設(shè)內(nèi)容包括綜合網(wǎng)管系統(tǒng)、終端網(wǎng)管系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)運營支撐系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)運維支撐系統(tǒng)以及同步時鐘。

面向新建的5g網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)管理、運營、運維的挑戰(zhàn)將是全方位的，自動化、智能化的網(wǎng)絡(luò)運營運維能力，將成為5g時代電信網(wǎng)絡(luò)運營運維的剛需。通過人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)高計算量數(shù)據(jù)分析、跨領(lǐng)域特性挖掘、動態(tài)策略生成等，建設(shè)綜合網(wǎng)管系統(tǒng)、運營支撐系統(tǒng)、運維支撐系統(tǒng)等一系列的平臺和系統(tǒng)，賦予5g時代網(wǎng)絡(luò)管理、運營、運維新的模式和能力。

管理支撐平臺架構(gòu)安全體系

國網(wǎng)公司5g網(wǎng)絡(luò)安全體系的構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的整體部署與業(yè)務(wù)接入規(guī)劃。重點打造涵蓋公司專網(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(nèi)的網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)；開展海量物聯(lián)終端的接入防護與安全監(jiān)控建設(shè)，確保邊界安全與終端安全；根據(jù)業(yè)務(wù)類型的不同，開展針對性的安全防護設(shè)計與建設(shè)，確保業(yè)務(wù)安全。

5g專網(wǎng)與和5g公網(wǎng)的隔離防護

公司在5g網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)自有業(yè)務(wù)需要，保留專用信道承載電力專用業(yè)務(wù)，實現(xiàn)與5g公網(wǎng)之間的物理隔離，滿足國家和行業(yè)監(jiān)管要求，具體方案如下：

終端方面，電力專用業(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，實現(xiàn)物理隔離；基站方面，電力專用業(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，通過電力回傳網(wǎng)絡(luò)采用時隙隔離方式，實現(xiàn)物理隔離；核心網(wǎng)方面，電力業(yè)務(wù)通過公司核心網(wǎng)絡(luò)傳輸，公網(wǎng)業(yè)務(wù)通過廣電核心網(wǎng)絡(luò)傳輸，實現(xiàn)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(shè)5g網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性、差異性的安全保護能力，實現(xiàn)以用戶數(shù)據(jù)安全為中心，在數(shù)據(jù)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、終端等進行系統(tǒng)地、完整地防護。建設(shè)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、不同業(yè)務(wù)的提供差異化安全防護服務(wù)。

建設(shè)統(tǒng)一的端到端的身份認證體系，實現(xiàn)統(tǒng)一的認證鏈和權(quán)威的數(shù)字身份體系，從終端到云到運營商網(wǎng)絡(luò)到基站，都進行完整的身份認證，以過濾掉大部分的非法用戶和非法入侵，并防止如木馬等的傳播。

建設(shè)邊緣計算的安全防護措施，保障電力業(yè)務(wù)系統(tǒng)的終端物理安全、云平臺安全、數(shù)據(jù)安全、通信安全。

建設(shè)網(wǎng)絡(luò)切片安全防護機制，通過無線接入網(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)切片之間非法訪問。

邊界和終端安全

開展海量物聯(lián)終端的接入防護與安全監(jiān)控建設(shè)，通過esim安全芯片和安全模塊建設(shè)，采用可信加固、認證等措施解決各類終端偽造、接入等安全問題。開展信令數(shù)據(jù)及用戶面數(shù)據(jù)保密性和完整性保護，實現(xiàn)無線通信終端和基站之間雙向認證。

業(yè)務(wù)應(yīng)用安全

根據(jù)不同類型的5g網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)，分析典型安全風險和需求，開展針對性的安全防護設(shè)計和建設(shè)工作：

針對帶寬有極高需求的embb（增強移動寬帶）場景，如超清視頻監(jiān)控、移動巡檢等，5g網(wǎng)絡(luò)可通過擴展lte安全機制來滿足embb場景所需的安全需求。

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

針對低時延高可靠性的urllc（超可靠低時延）場景,例如配電自動化、配網(wǎng)差動保護等，通過降低需要優(yōu)化業(yè)務(wù)接入過程身份認證的時延、數(shù)據(jù)傳輸安全保護帶來的時延、終端移動過程由于安全上下文切換帶來的時延、以及數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中加解密處理帶來的時延。

業(yè)務(wù)及終端

國網(wǎng)公司在建設(shè)5g網(wǎng)絡(luò)的同時購置部分自有業(yè)務(wù)終端，開展業(yè)務(wù)接入工作。先期接入的主要業(yè)務(wù)類型包括配電自動化、用電信息采集、精準負荷控制、配變監(jiān)測、分布式能源等。

國網(wǎng)5g網(wǎng)絡(luò)運營主要面向2b和2c兩類客戶，其中2b業(yè)務(wù)又可以分為公司自有業(yè)務(wù)（如配電自動化、用電信息采集等）和其他行業(yè)（企業(yè)）用戶業(yè)務(wù)。

參照公網(wǎng)運營管理經(jīng)驗，運營商不負責終端的采購和建設(shè)，由業(yè)務(wù)使用者自行解決，如個人手機、企業(yè)用終端cpe（客戶前置設(shè)備）等，因此國網(wǎng)5g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的終端部分主要為服務(wù)公司生產(chǎn)經(jīng)營的自用業(yè)務(wù)終端建設(shè)，主要業(yè)務(wù)類型包括配電自動化、用電信息采集、精準負荷控制、配變監(jiān)測、分布式能源等。

當前電力業(yè)務(wù)接入無線網(wǎng)絡(luò)主要是通過獨立cpe終端接入方式實現(xiàn)，隨著網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)和終端大規(guī)模接入，外置式獨立cpe終端無法滿足建設(shè)和運維的需求，嵌入業(yè)務(wù)終端內(nèi)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(xiàn)有的運營商4g通信倉，插入公司5g網(wǎng)絡(luò)的sim卡即可接入網(wǎng)絡(luò)。

下圖以營銷業(yè)務(wù)為例展現(xiàn)了兩種不同的終端形態(tài)。

人才隊伍建設(shè)

建議以5g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為契機，持續(xù)開展5g技術(shù)培訓(xùn)，不斷培養(yǎng)專家型、復(fù)合型人才。同時，允許各級通信機構(gòu)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），進而實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)人才的迅速擴充。5g網(wǎng)絡(luò)建成后，參與建設(shè)的人才隊伍可轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)運維人員，從而建立一支長期穩(wěn)定的建設(shè)管控和運維管理團隊。