5G替代综合布线解决方案研究

李 峰，桑立华，王 波，钟志刚（.中讯邮电咨询设计院有限公司，北京 00048；.中国联合网络通信集团有限公司，北京 00033）

0 前言

2020年，5G网络开始进入大规模部署阶段。与原有3G/4G 系统相比，5G 在带宽、速率、时延等方面，都有了相当大的提升，因此，在冬奥会期间，不仅要实现5G 网络自身的技术特点，更要体现其技术亮点，为实现科技奥运、绿色奥运提供强有力的支撑。其中使用5G无线网络替代场馆内综合布线网络，减少场馆线缆布放，解决场馆部分区域线缆资源有限或布线困难等问题，是北京2022 冬奥会的一项重要技术创新课题。本文主要从5G 替代综合布线需求出发，为5G 替代综合布线提供建议。

1 5G替代综合布线需求分析

根据北京2022 冬奥会合作协议，综合布线服务对象主要包括北京冬奥组委、国际奥委会、国际残奥委会、各国家地区奥委会/残奥委会、国际体育单项组织、主转播商和持权转播商、注册媒体等，主要承载的通信服务包括固定电话服务、互联网接入服务、媒体+服务、Wi-Fi服务、点对点专线服务、光纤租用等内容。

综合布线既要考虑到信息资源的物理隔离及资源共享，更要注意信息的保护和隔离，系统要针对不同的应用和不同的通信环境，要采取不同的措施和线缆选型，因此使用5G 网络替代综合布线时，需依据使用场景和技术实现难度，明确场馆内的综合布线替代需求，并进行需求分析。

1.1 互联网上网需求

互联网上网需求是指为场馆内奥组委工作人员、媒体工作人员、运动员等用户群体提供访问普通互联网、无障碍互联网服务需求，需提供认证和权限管理功能，并实现局域网文件服务器和打印机共享。

带宽需求：保证媒体单用户最低20M 上行带宽、其他人员（运动员、技术官员、工作人员、赞助商等）单用户最低2M上行带宽。

1.2 媒体虚拟专用局域网需求

媒体虚拟专用局域网需求是指为各家媒体提供赛时照片即拍即传和文件回传至主媒体中心的服务。无需互联网出口，但需提供VLAN 功能及用户设备MAC 地址管理功能，并实现本场馆与本场馆，以及本场馆与其他场馆同VLAN设备之间的三层互通。

带宽需求：为每家新闻社提供1G保障带宽。

2 原有解决方案

在场馆内，通过有线接入或Wi-Fi接入方式，采用不同的认证方式为不同用户群体提供互联网上网服务和媒体用户虚拟专用局域网服务。场馆互联网业务及媒体虚拟专用网组网图如图1所示。

场馆内用户根据业务不同采用不同认证方式。

a）互联网上网业务：采用Portal认证方式，用户首次登录在Portal 认证页面输入奥组委统一发放的“账号+密码”，认证通过后即可访问互联网上网业务，再次接入时无感知自动认证，即无需再次输入“账号+密码”进行认证。

图1 场馆互联网业务及媒体虚拟专用网组网图

b）媒体虚拟专用局域网业务：采用MAC 地址认证方式，各家媒体对需使用该业务的终端的MAC地址进行注册，认证管理系统自动识别终端MAC 地址，如MAC 地址认证通过即为该终端提供媒体虚拟专用局域网服务；如MAC地址认证未通过，不提供该项服务，终端自动进入互联网上网认证通道。

3 5G替代综合布线技术实现方案

用5G 替代综合布线方案，使场馆内用户通过5G网络，经CPE AR 设备访问互联网，并提供鉴权认证和管理功能。5G 替代综合布线实现原理和组网如图2所示。

a）AP 通过有线连接CPE（AR 系列），CPE 通过空口接入5G基站。

b）在OTN 里建立5G 专用边缘节点，在核心网设置奥运5G 专用行业网关AR，并与奥运数据网5G 专用边缘节点，通过专线互联。

c）5G CPE（AR 系列）与5G 专用边缘节点间建立GRE 隧道，无线AP 或交换机的流量封装VLAN 及MAC，转发到CPE后通过L2 VPN/L3 VPN承载到5G专用节点，在数据网内执行相应的流量转发策略。支持多VLAN和有线接入方式（如接入AP）。

d）采用与数据网统一认证流程（MAC 或Portal 认证），认证流经过核心网后，通过专线至冬奥数据专网认证管理区，实现认证管理。

（a）5G 场馆互联网业务流。根据Portal 认证结果将流量重定向到对应防火墙，并访问A/B网。

（b）5G 场馆媒体虚拟专用网业务流。认证通过后，根据授权VLAN 转到各媒体内部的DHCP server，并获取IP 地址，业务流通过5G 专用边缘节点，经过核心节点至MPC边缘节点，实现和MPC的互通。

e）上行流量采用5G 的方案，需要单独做5G 容量和覆盖规划。

f）通过5G回传，同一场馆内的不同房间内的终端流量互访需要绕行5G 核心网，经过的网元数量较多，时延增加约40 ms。

4 结束语

5G 替代综合布线需选定应用场景，在需求范围内进行5G 精准建设和无线优化。因整体方案实现需经过的网元较多，时延较传统布线增加约40 ms，对于有低时延要求的应用场景难以满足，如需保障带宽恒定，可考虑引入毫米波设备、网络切片等技术。故5G替代综合布线，不适合在冬奥区域大规模部署，可针对场馆部分区域和场景进行替代。

图2 5G替代综合布线实现原理及组网图