轻简高效,打造低TCO 5G网络

发布时间:2020-11-26 作者:中兴通讯 白晓梅

       5G时代,由于频谱覆盖特性和设备形态的极大变化,导致组网密度高、单站设备成本高、功耗大,加剧了网络投资成本,使运营商面临更大的投资回报压力,因此低TCO是5G网络规划的重中之重。在5G中长期规划中如何实现低TCO?通过建立TCO计算模型来分析5G网络TCO构成要素,我们发现控制网络规模、降低单站成本是最直接也是最根本的降低TCO的手段,因此我们提出顶层规划、聚焦重点来实现5G低TCO规划。顶层规划主要指网络整体的顶层设计,聚焦重点包括极简站点、节能及AI辅助的智能运维,最后我们要特别思考行业专网的低成本规划。

合理的网络顶层设计是实现低TCO的基础

       顶层设计规划主要为了降低组网规模、简化网络架构,从宏观组网角度降低TCO。具体分为频谱规划、业务KPI规划、网络架构几方面。

频谱规划

       高中低频段有效组合的层次化覆盖是频谱规划基本思路。由于3.5GHz和毫米波设备成本高、覆盖面积小,必须聚焦价值区域覆盖以便控制投资规模,而不是盲目做全网覆盖。其中3.5GHz做城市和郊区的连续覆盖,保障主力中高端用户业务体验,而以FDD频段(例如700MHz)广覆盖特性实现低成本的5G全网覆盖来提供基本的5G业务体验,并兼顾URLLC和mMTC业务,毫米波只做超热点和FWA覆盖。未来可以规划现网4G频段(如2.1GHz)软件升级重耕到5G NR,以低成本方式进一步补充5G底层覆盖。

业务KPI规划

       5G网络仍然是上行覆盖受限系统,因此上行边缘速率设定是决定站点密度的关键。基于手机终端的前置摄像头分辨率发展趋势分析,边缘上行速率在5G初期和发展期设置在1~2Mbps比较合理,随着业务需求、终端能力和5G网络深度覆盖发展逐步提升边缘上行速率,在城区可以发展到10Mbps左右。此外我们推荐提升上行速率的方案引入,例如基于时频双聚合的FAST(FDD Assisted Super TDD)方案,以进一步降低站点数量,同时符合频谱规划高低频组合的规划思路。

网络架构

       一方面我们推荐一步到位从SA部署起步,从中长期来看组网成本比NSA起步再升级到SA更低,即便为了控制前期投资成本要从NSA起步,也建议部署NSA/SA双模基站以及融合架构的核心网,这样后期可以实现平滑演进,不浪费投资。另一方面,我们规划C-RAN架构(CU/DU集中),尤其在城市覆盖区域,光纤到站成本低,站点分布密集,而C-RAN可以简化无线站点部署,提升BBU资源利用率,并且降低运维成本。

极简站点方案规划,降低单站部署和演进成本

       随着无线网络接入技术的一代代演进,无线站点呈现出三代乃至四代同堂的局面,运营商面临站点空间受限的挑战和高昂的租金压力。与此同时,业界针对无线站点的方案优化一直没有停息,从早期2G时代室内机房和方舱建站为主,逐步发展为高集成的室外机柜,同时有射频模块拉远、多频合一、多频多端口天线的不断创新,进一步简化天面部署。在5G时代,中兴通讯的站点方案规划立足于极简站点方案,尤其在天面空间受限和物业租金高企的场景,采用两频或三频UBR来新建或替换现网FDD多个频段RRU,采用多频多端口天线替换现网所有频段天线,为5G AAU引入创造天面空间。该方案尽管增加了早期搬迁成本,但新设备降低了站点租金和设备能耗,并且具备软件升级平滑演进到5G的能力,从中长期来看TCO更低。

节能及智能运维,降低5G运营成本

       5G高能耗是全社会关注的问题,对于运营商而言一方面加剧了运营成本压力,另外也导致站点供电扩容改造难度加大。5G节能降耗涉及多个技术维度,包括核心芯片、关键部件、站点配套、网络架构和软件功能等。除了技术上的创新,合理的网络规划也是低TCO网络不可或缺的一环。例如全场景站点节能,在城市普通宏站,我们规划多频UBR、一体化室外机柜来降低站点能耗,在城市局部热点和盲点,我们规划一体化杆站,采用小功率设备精准覆盖,降低功耗,在农村规划新能源一体化宏站实现绿色5G。在站点配套方面,我们规划采用新一代高效电源模块、智能锂电池逐步替换现有的电池,从中长期评估可以实现更低TCO。同时对于在5G时代可能存在的大量拉远站点,采用pad拉远供电、升压(例如57V)供电可以进一步降低供电损耗,实现节能。

       基于AI、大数据的智能运维通可以贯穿到网络规划、建设、维护、运营全流程。在网络规划方面,AI和大数据工具可以实现网络的精准规划并降低人工成本。在网络运维方面,可以利用智能故障预测降低运维成本。基于AI的智能关断也可以大幅提升节能效果。在运营方面,通过“主动”模式的用户体验保障,提前识别VAP,提升满意度;实现用户投诉问题的自动化定界定位,提升处理效率;同时,通过管道可视化能力、用户画像技术帮助识别价值用户、价值业务,促进运营商业务发展。

精准云网,低成本拓展行业市场

       企业客户普遍存在场景碎片化、多技术异构协同、高安全等诉求,然而公有云存在全栈云定制能力弱、冗余成本高、数据安全性低、端到端SLA无法保障等不足。5G赋能行业客户需要更加精准聚焦行业场景,真正发现其痛点和关键问题,以差异化方案解决问题,精准服务创造价值。因此,中兴通讯建议通过精准云网低成本拓展行业市场。

       在云端,中兴通讯采用分布式精准云方案。其核心特点之一是打造一个类似JAVA的兼容底座,这个云底座屏蔽了硬件的差异,提供全场景硬件随选;另一个核心特点是边缘云部署支持超轻量级起步,最基本的嵌入式仅需要在OLT或BBU上增加单板,即可以支持基本业务的开通,从而灵活支持低成本创新,降低试错成本。

       在网端,首先通过端到端切片共享公网降低TCO是基本共识,同时我们规划不同的行业专网模式灵活服务不同的行业客户,如5G专线服务小微企业、5G虚拟专网服务中小企业、5G混合专网服务大中型企业、5G物理专网服务特殊大型企业。在网元设备方案层面,5G行业专网通过小型化轻量级5GC、集成化UPF(User Plane Function)、低成本园区室内覆盖来降低行业专网TCO。

       综上所述,5G时代的网络和业务发展面临多重成本压力,运营商在网络规划伊始就应该以终为始,综合考虑业务、网络中长期发展目标,降本增效。同时,在运营商网络领域取得的低TCO方案成果,可以扩展到行业和专网领域,促进各行业的数字化进程快速高效、成本可控地发展。