2013年,中国电信启动了对5G相关技术的研究。
2016年,中国电信提出5G基于三朵云的体系架构,分别是接入云、转发云和控制云。
控制云完成全局的策略控制、会话管理、移动性管理、策略管理、信息管理等,并支持面向业务的网络能力开放功能,实现定制网络与服务,满足不同新业务的差异化需求,并扩展新的网络服务能力。
接入云将支持用户在多种应用场景和业务需求下的智能无线接入,并实现多种无线接入技术的高效融合,无线组网可基于不同部署条件要求,进行灵活组网,并提供边缘计算能力。
转发云配合接入云和控制云,实现业务汇聚转发功能,基于不同新业务的带宽和时延等需求,转发云在控制云的路径管理与资源调度下,实现增强移动宽带、海量连接、高可靠和低时延等不同业务数据流的高效转发与传输,保证业务端到端质量要求。
2020年11月,中国电信5G SA商用,累计开通超过32万个5G站点。
最为重要的是,针对行业用户,中国电信发布了“网定制、边智能、云协同、应用随选”的5G定制网解决方案,提供“致远”、“比邻”、“如翼”三类定制网服务模式。
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中国电信采用哪种架构实现全国范围内的定制专网能力?
中国电信统筹2C和2B需求,用一张物理网络资源,构建了两张逻辑网络。
结合云网融合优势,中国电信在南京和广州设置了两个集约节点,复用在31个省控制性的节点,提供2B行业应用。
通过公网专用,利用5G面向服务化架构,为2B和2C提供多样灵活的组网能力、服务和业务能力。
同时,4G/5G协同,利用4G网络,弥补5G网络商用初期的覆盖不足,仍然可以提供良好的专网能力,以此降低5G专网建设和运维成本。
通过中国电信大网提供安全可靠、能力强大的服务,使得行业应用客户既能够享受到专网能力,同时,也能够享受到个人服务的能力,这种方式具备良好的弹性能力,可以根据行业发展的情况,把2+31弹性变成N+31。
在公网专用的基础上,中国电信提供了公专协同的能力,通过公有基站或者专有基站,以及公有UPF或专有UPF,满足客户覆盖和承载的要求,包括对网络的隔离度、安全性、时延、建维优保及成本等等不同需求。
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根据客户的不同要求、场景,中国电信可以提供三种专网模式,如下:
致远模式:广域接入、云网一体。在致远模式下,中国电信基于5G网络资源,通过QoS、DNN定制、切片等技术,面向广域优先型行业客户提供端到端差异化保障的网络连接、行业应用等服务。
比邻模式:本地处理、云边协同。在比邻模式下,中国电信通过多频协同、载波聚合、超级上行、边缘节点、无线资源预留等技术,面向时延敏感型政企客户提供带宽增强、低时延、数据本地卸载的专有网络服务,配合MEC、天翼云,最大化发挥云边协同优势。
如翼模式(可能是“如虎添翼”的简称):区域专属、安全可信。在如翼模式下,中国电信面向高安全、高隔离的安全敏感型政企客户,通过定制基站、频率、园区级UPF等专用网络设备及网络服务,并全面匹配MEC、云、行业能力、行业应用等关键组件,为行业客户提供端到端的、定制化的专属解决方案。
可以发现三种模式的不同之处:
致远模式:充分利用大网,通过公有基站为用户提供大带宽的能力;
比邻模式:用户根据业务需求,获得数据反馈时延更短;
如翼模式:为行业用户提供了轻量级的5GC;
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“网定制、边智能、云协同、应用随选”是中国电信5G定制网特色。
网定制是中国电信针对行业客户对5G网络的覆盖范围、安全隔离等级要求、空口定制深度等差异化需求提供“切片”、“边缘”、“独立”三类网络方案;
边智能是中国电信可以按需为客户提供就近部署的边缘智能服务,提供数据不出本地/园区的企业信息化边缘基础设施,如边缘算力、边缘AI、边缘SAAS应用等;
云协同是中国电信满足客户应用云化迁移的需求,动态为客户提供边缘云与公有云协同、私有云与天翼云协同、多供应商公有云协同等多云灵活调度、统一管理服务;
应用随选是中国电信为客户提供丰富的行业专属服务和应用库,支持客户按需随选、灵活组合、一站订购,可以满足客户多层次、多种类的数字化应用需求。
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中国电信新一代网络系统实现了端到端切片能力的提供,已在广东和江苏等省进行了全流程的验证。
同时,在初期5G网络部署时,中国电信对于5G专网优先进行了默认切片,后续,根据业务需求逐步引入一些专用的切片。
通过不同的切片,能够为用户提供容量、时延、速率、覆盖,以及网络隔离,移动性,可用性,可靠性等性能,同时,也将提供多量纲的计费,丰富运营商为行业应用提供的能力。
目前,无论是无线网、核心网还是承载网,中国电信已经具备了切片的保障能力,可以支持多切片的应用。
从国际标准进展看,目前可支持网络侧8个切片同时并发,但需要在终端侧进行推动,使得终端可以支持多切片并发能力。(延伸阅读:切片要在5G手机上刷存在感)
在提供切片能力之后,中国电信也将考虑到用户不同数据处理的需求,分别提供独享型UPF和共享型UPF,针对共享型UPF在部分2B业务规模发展迅速,且传输时延导致瓶颈的区域,将考虑共享UPF下沉到本地网,为用户提供相关的能力。
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目前,考虑到传输时延,用户到UPF距离等,中国电信根据行业业务需求测算了端到端环回时延。
众所周知,一千公里光纤传输时延是5毫秒,5G NR目前是10毫秒,加之设备处理时延,根据用户到UPF的距离不同,距离100公里端到端环回时延,在TDD NR模式下为14毫秒;距离200公里可以做到16毫秒;距离500公里可以做到22毫秒;距离600公里可以做到24毫秒。(含空口时延+所有设备、终端等等处理的时延)
目前,基于包括VR等高带宽的应用,对时延要求基本在30-40毫秒,因此,共享UPF可以满足业务需求。
在部分工业互联网应用中,有的对数据管控有需求,要求数据不出园区,对数据有高安全性的需求,通过独享UPF可为客户提供网络服务和业务的能力。
此外,5G除了提供高带宽和低时延,在行业应用中,需要更高的上行带宽能力,比如高清视频回传,需要对网络提供可行的上行带宽,中国电信也提供了超级上行的解决方案,可以提供上行700Mbps的能力,满足绝大多数场景下的业务需求,同时,还可以通过上下行时隙配比,在特定场景下进行重新配比,使得上行时隙配比更高,上行传输能力够更强。
R16 5G满足了对uRLLC场景的支持,空口时延可以做到1毫秒,同时,进一步把传输时延和核心网时延压缩,可以为工业互联网赋能提供更强大的能力。
目前,中国电信正在探索通过免调度和子时隙等方式实现更低空口时延,希望降到0.6毫秒左右。
可以看到,中国电信在5G SA方面进行了多方面的探索,从网络架构到业务能力提供,为国内行业数字化转型赋能提供了底座。
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12月5日,中国电信与中国联通联合申报的《5G共建共享关键技术研究与产业化应用》项目,获得2020年度“中国通信学会科学技术奖”一等奖。
相较于4G网络,5G基站密度至少是4G基站的3倍, 5G基站单站的耗电量约为4G基站的3倍,单基站建设成本至少是4G的3倍以上。从现阶段看,共建共享是解决上述问题的最有效途径,这也与国家提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念高度吻合。
在此背景下,中国电信与中国联通联合成立了5G共建共享工作组,核心成员全封闭集中,研究突破关键技术。
据中国电信5G共建共享工作组负责人张新介绍,在开始阶段5G共建共享主要面临四大难题:首先是NSA阶段双方共建共享非常复杂,没有现成的解决方案;其次,共建共享NSA网络如何向SA网络演进;再次,没有现成完备的技术标准可用;第四,全世界TOP10的两大运营商要在全域范围内共建一张5G网络,在建设、运营各方面有诸多难题。
在百人项目团队的联合攻关下,目前5G共建共享项目取得了初步成果,实现了“一张物理网、两张逻辑网、4/5G高效协同、独立运营”的总体目标,并首创了200M共享的全球最高2.7G的峰值体验速率;本项目创新15项关键技术;发明专利31项;提出5G国际3GPP标准7项,CCSA行业标准7项。
在没有任何经验可借鉴的情况下,中国电信和中国联通探索的中国式共建共享实现了5G建设中的多项创新。
一是全球首创NSA共享技术。
建设之初,NSA共享方面有很大难题:一方面双方有超过5亿的4G用户,用户体验不能受影响;另一方面,“不换卡、不换号”同时接入共享5G网络,和双方话音承载不同方案的兼容等都存在难题。项目组采用创新的基于用户的差异化控制调度和驻留技术,通过双锚点共享、单锚点共享载波、单锚点独立载波等系列创新方式,解决了上述问题,使得共建共享建成的NSA网络质量优良,在345个城市全面达到预期。
二是首创共享网络下的NSA向SA演进技术。
实现NSA共享后,向SA共享演进成为一个难题,面临4个核心网管一个基站的困境,基站之间的互操作关系多达24个。项目组通过采用双模终端手机自适应NSA/SA网络的演进技术,包括终端自适应网络的企业标准、边界干扰控制技术、分区协同技术的应用,成功地解决了共享的NSA向SA演进的路径问题,并在11月7日全球首发了SA商用,实现了5G的领先。
三是首创了5G共建共享的国际技术标准。
在5G共建共享方面,项目组牵头制定了多项3GPP国际标准,推动了中国标准成为国际标准。其中最主要的有2.1G 50M的FDD NR大带宽共享项目、和华为合作提出的超级上行项目等,全部都纳入了R16标准,全面助力我国5G技术产业链的新突破。
四是解决了5G共建共享网络建设运营管理各种问题。
在双方共同运营一张网络的过程中,面临着共享网络边界问题、异频切换问题、双方网络的优化参数和差异等诸多问题,项目组通过一些针对性的研究,系列化的创新解决方案,保障了网络的运行质量和双方业务、用户的感知一致,其中申请了系列的专利,制定了规范新标准,实现了“五统一”,即统一规划、统一标准、统一部署、统一质量和统一口径。
2019年9月9日,中国电信与中国联通宣布共建5G接入网,短短一年多时间,双方已经累计开通5G共建共享基站超过32万个,在最短的时间内快速建成覆盖广、技术优、投资省、感知好、体验佳的5G网络。截至目前,双方已节省投资超过600亿元。同时,电费、塔租、运营费用等也大幅节省。
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责任编辑:侯亚丽
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