5G皮基站网关系统建设方案研究

5G皮基站网关系统建设方案研究

刘,影

(中国移动通信集团设计院有限公司重庆分公司 重庆 401121)

【摘  要】：由于国际形势复杂，疫情反复，经济发展受到制约，国家为刺激内需，喊出“5G新基建适度超前”的口号，因此近几年5G网络的建设领先业务发展，随之而来的问题便是资本开支着实巨大，使得运营商倍感压力，并多方寻求低成本解决方案。在此背景之下，5G皮站相较于其它同类产品由于成本低、建站快，优势尤为明显，逐渐成为当前运营商首选产品之一。本文通过对5G皮基站网关组网架构分析，并对比4G网关组网优缺点，对5G皮基站网关系统建设进行了详细研究，为后期大力推动5G皮基站建设提供了基础能力。

【关键词】：5G皮基站 网关系统 低成本5G网络建站

1、引言

“皮基站”是个啥玩意呢？牛皮做的基站？调皮捣蛋的基站？其实皮基站英文名是Pico（微微） Site，是一种比微基站更小的基站，简称皮站。皮基站分为一体化皮基站和扩展型皮基站，扩展型皮基站，也叫分布式皮基站，通常由基带单元（BBU）、集线器单元（RHUB）、射频拉远单元（pRRU）组成。皮基站的特点之处在于：1、皮基站支持MIMO多天线技术，容量更高，能够满足人口密集的热点区域覆盖；2、RHUB到pRRU用网线连接，4G LTE皮基站，采用Cat5E网线速率可以达到2.5Gbps，如果是5G皮基站，采用Cat6A网线，理论速率将达到10Gbps；3、pRRU是可以不需要市电供电的，它可以通过网线供电，安装便捷；4、皮基站从BBU到核心网除了通过PTN之外，还能通过GPON连接。既然皮基站部署灵活，成本低，优点多，提前了解并掌握相应的5G网关建设方案显得尤其重要。

2、5G皮站网关系统的典型组网架构

5G皮站网关系统主要包括的网元分别为安全网关、UMS网管、网管交换机以及NG接口防火墙。对于IP组网，灵活性较高，不存在固有的组网架构，在某些组网中，可能还会存在汇聚交换机或者汇聚交换机与网管交换机共存的情况。以下是较为典型的组网架构图，如无特殊说明，本文皆以此组网展开描述。

图1  5G皮站网关系统组网

3、网关系统各网元功能介绍

安全网管：与基站间建立IPSEC隧道，有了该隧道，对于外界来讲，皮站与安全网关间的数据是不可见的，从而达到安全防护的目的。

UMS网管：可以对安全网关及皮站进行远程管理。

网管交换机：扩展端口，防止服务器出现端口不足的情况。如网管交换机有4个10G口，可以当做1台10G吞吐能力的小型汇聚交换机来使用，亦可走管理和时钟数据流。

防火墙：作用为安全防护，与安全网关IPSEC的不同之处在于：IPSEC属于层三级别的防护，而防火墙层三及层二都可防护。建议选择为华三防火墙，原因是华三主备机心跳线可以传业务，可以更好的适配VRRP协议，普通主备防火墙心跳线不能传业务，只能进行不够完美的倒换，本文将详细说明。

假设正常的数据流向为：主SR——主防火墙——主安全网关。由于华三主备防火墙间心跳线可传业务流，故倒换后的数据流向为：备SR——备防火墙——主防火墙——主安全网关。

图2  华三防火墙VRRP主备链路倒换数据流向图

由上图可知，链路倒换后，安全网关并不存在变化。

普通防火墙VRRP主备链路倒换说明，由于普通主备防火墙间心跳线不能传业务流，故倒换后的数据流向为：备SR——备防火墙——备安全网关。

图3  普通防火墙VRRP主备链路倒换数据流向图

由上图可知，链路倒换后，安全网关由主变为了备。这时候有人会觉得网关倒换一下也没什么啊！我们再看下一种情况假设，如果防火墙带了多套安全网关呢？

图4  防火墙带多套安全网关链路网关倒换示意图

如上图，假设主防火墙与主安全网关间链路出现中断，不仅涉及安全网关1主备间倒换，安全网关2的主备间也得倒换，这个问题就大了。如果要解决这个问题，必须在防火墙和安全网关间增加汇聚交换机，如下图：

图5  主防火墙与主安全网关间链路出现中断链路示意图

4、5G与4G网关系统对比

对于5G皮站，需求的传输带宽较大，GPON网络虽然也可满足回传要求，但10G PON更不易受网络需求潮汐效应所影响，故建议选择10G PON进行回传。5G与4G网关系统对比如下表所示：

5、结束语

我国5G网络建设经过3年时间的商用部署，已经步入高质量发展阶段，而5G皮基站具有灵活、敏捷、低能耗、高性价比等特点，可以经济、高效、快速满足行业用户需求，因此5G皮基站在行业市场的应用前景被寄予厚望。5G皮基站、轻量化5GC和5G网管的全场景端到端5G专网方案能够帮助运营商全面深入拓展行业市场，加速垂直行业数字化转型。

作者简介：

刘影（1982-），汉族，重庆，硕士，中级工程师，主要研究方向：无线网络规划。

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