城中村5G網(wǎng)絡覆蓋思考與分析

福建省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司 高梓涵

5G背景下，本文針對城中村場景網(wǎng)絡環(huán)境特征、用戶業(yè)務特點、及5G網(wǎng)絡覆蓋的思路來進行分析。提出采用宏微協(xié)同、高低搭配、室內外結合的立體異構方式組網(wǎng)的解決方案。5G初期，從建設難度、業(yè)務需求、投資效益等角度綜合考慮，摸索出最適合城中村條件，高性價比的設備，按需部署，實現(xiàn)高效低耗快速建設5G網(wǎng)絡。

隨著5G無線網(wǎng)絡利用率的不斷攀升，數(shù)據(jù)業(yè)務的需求越來越大。在城市中備受關注的城中村5G業(yè)務也迎來蓬勃發(fā)展。面向5G業(yè)務的需求也日益凸顯，擁有巨大的的通信市場潛能。如何讓城中村的廣大用戶實實在在地體驗到5G時代的高速率、高帶寬、高容量，做到為民所用，是目前城中村無線網(wǎng)絡建設亟待解決的問題。

1 城中村居民區(qū)場景網(wǎng)絡特征

城中村整體面積比較大，居民區(qū)建設無統(tǒng)一模式，建筑物以鋼筋混凝土為主，樓間距10m左右，相對較為密集。城中村底層商鋪多，街道、巷道狹小偪仄。相對復雜的網(wǎng)絡環(huán)境，對于高頻段的5G網(wǎng)絡信號傳播尤為困難。城中村的巷道、樓宇低層存在一定的弱覆蓋區(qū)域和信號盲區(qū)，造成覆蓋網(wǎng)絡負面影響。同時城中村作為一種“經(jīng)濟型”的城市空間地帶，吸引了大量城市新移民，形成了城中村人員密集度大，流動性大的現(xiàn)狀。城中村中的住戶手機持有率高，對語音話務，及數(shù)據(jù)流量業(yè)務需求較為強烈。在無線網(wǎng)絡覆蓋方面形成了話務密度大的特點，給5G網(wǎng)絡的容量和頻率復用等都帶來了巨大的挑戰(zhàn)。并且城中村居民環(huán)保意識增強，對在居民區(qū)建站選址有抵觸情緒，協(xié)同困難。

2 城中村5G網(wǎng)絡覆蓋思路

2.1 立體異構方式組網(wǎng)

5G部署初期，主要針對的是eMBB業(yè)務需求進行網(wǎng)絡部署。針對城中村場景的網(wǎng)絡環(huán)境，業(yè)務特點，城中村5G網(wǎng)絡信號覆蓋方案總體思路是采用宏微協(xié)同、高低搭配、室內外結合的立體異構方式組網(wǎng)，實現(xiàn)全面覆蓋。在5G規(guī)模部署初期，宏站將用于城中村無線網(wǎng)絡的基礎覆蓋，快速搭建，實現(xiàn)無縫對接。微站用于解決城中村狹小巷道、底商等宏站覆蓋弱點、盲點區(qū)域的補缺補漏，以及人流密集區(qū)域的流量業(yè)務的吸收，快速延伸深度覆蓋。有源數(shù)字室分系統(tǒng)解決城中村高容量樓宇室內流量承擔，完成容量提升。

2.2 宏基站解決方案及其部署

2.2.1 宏基站64TR-AAU

5G網(wǎng)絡部署在站型選擇方面優(yōu)先建設宏站打底網(wǎng)絡實現(xiàn)整個區(qū)域5G網(wǎng)絡連續(xù)覆蓋。5G網(wǎng)絡建設首先直接利舊原有的4G站址，完成5G宏站快速疊加部署。5G宏站采用的是BBU+AAU部署方式。站點天饋配置采用64TR，5G系統(tǒng)AAU單元發(fā)射端和接收端采用192天線陣子，64通道來進行信號的發(fā)送和接收，實現(xiàn)3D—MIMO技術。支持水平與垂直維天線陣列的聯(lián)合波束賦形，完成立體覆蓋。同時信號波束的覆蓋范圍可進行動態(tài)調整，能夠靈活針對目標用戶定向傳輸。保證5G信號立體覆蓋效果遠好于4G，系統(tǒng)容量大副提升。

2.2.2 4T4R-RRU-2.1GHz(NR)+天線設備部署

64TR以上規(guī)模天線系統(tǒng)的宏站，隨著其天線數(shù)目的極大増長，覆蓋、容量的增益便會更好。但建站成本也相對更高。5G部署初期，要充分考慮網(wǎng)絡建設與業(yè)務匹配度，確保資源精準投放。建議在城中村用戶量大的高話務熱點及大型公寓等場景采用64T64R設備，解決4G/5G階段覆蓋與高容量雙重需求。城中村非高話務中低流量區(qū)域可充分發(fā)揮2.1頻段的低穿損、強繞射力、廣覆蓋的優(yōu)勢采用低配設備優(yōu)先部署在2.1G 4T4R基站開通2.1G頻段的5G基站的建站模式。2.1GHz頻段通過4G/5G兩種網(wǎng)絡制式共享RRU，成功開啟2.1GHz NR頻譜資源動態(tài)共享功能，以實現(xiàn)4G/5G協(xié)同建設。使用4T4RRRU-2.1GHz(NR)設備解決4G/5G階段城中村中低流量區(qū)域高質量、低成本的建網(wǎng)需求。通過區(qū)分場景的異構組網(wǎng)方案與3.5頻段網(wǎng)絡實現(xiàn)高低搭配，互補覆蓋。2.1G-NR的4T4R均采用傳統(tǒng)RRU+天線安裝方式。在現(xiàn)網(wǎng)站點建設5G時，需統(tǒng)籌考慮現(xiàn)網(wǎng)站點的網(wǎng)絡制式、頻段高低、天線數(shù)量等因素制定天饋優(yōu)化方案。堅持采用多頻段、多端口天線來整合現(xiàn)網(wǎng)的天饋系統(tǒng)。目前多使用12端口，含4個低頻段（820一960MHz）端口，8個中頻段（1710一2170MHz）端口。該天線優(yōu)化后的現(xiàn)網(wǎng)天饋系統(tǒng)進一步精簡網(wǎng)絡基站，實現(xiàn)降本增效的同時保障了用戶網(wǎng)絡體驗感知。

2.2.3 4T4R RRU 5512（1800MHz+2100MHz）設備

隨著5G規(guī)模化建設，更多的頻段、制式需要更多的站點RRU以及天線端口來支持，導致站點天面資源也變得愈加復雜緊張。在天面空間不滿足替換大型天線，需要站點簡化的城中村場景建議采用雙頻4T4R RRU 1.8+2.1基站設備進行部署，解決局部建設難的問題，實現(xiàn)雙頻段支持4T4R的組網(wǎng)方式。利舊現(xiàn)網(wǎng)天線實現(xiàn)設備共享，簡化基站天面資源，搞好4G/5G網(wǎng)絡協(xié)同建設。同時在高容量區(qū)域與3.5頻段網(wǎng)絡實現(xiàn)高低搭配，互補覆蓋，順利完成容量釋放、用戶體驗的雙提升。

2.3 微站部署

當前5G網(wǎng)絡工作在2.1GHz、3.5GHz頻段。在高頻段部署的5G宏站信號在傳播過程中衰減較大，致使基站覆蓋范圍驟減，對宏站數(shù)量的需求激增。同時5G天線采用Massive MIMO等技術，5G基站數(shù)據(jù)處理能力倍增的同時設備能耗也隨之激增。并且城中村居民區(qū)內布點選址存在資源瓶頸。無論在站址選擇還是投資耗能等方面，宏站建設顯然都不能滿足5G網(wǎng)絡需求。該區(qū)域亟需引進新型設備和新的建設模式彌補宏站建設的空洞，重點解決城中村5G宏站覆蓋無法有效到達的狹小巷道、低層沿街商鋪、居民區(qū)的弱覆蓋，以及密集場所流量熱點的補盲吸熱。根據(jù)城中村現(xiàn)場環(huán)境，適宜優(yōu)先采取“宏小結合”的方式密集組網(wǎng)，靈活部署發(fā)射功率低、可控性好的智能化小基站。棸焦網(wǎng)絡盲點、業(yè)務熱點實現(xiàn)快捷站點建設，按需擴容以增加微站密度。小基站以“低成本”建設為原則，利用市政社會桿塔資源，以及建筑物樓面、墻面等因地制宜地制定多樣化的建設方案。

2.4 有源數(shù)字室分系統(tǒng)

5G時代，80%的數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)生在室內。有些室內環(huán)境像城中村的超市賣場、學校等用戶密度大、流動性強、業(yè)務流量高的有價值場景。在室外宏站因建筑物遮擋形成的“盲區(qū)”，而微站又無法滿足高容量的情形下，可優(yōu)先考慮建設室內分布系統(tǒng)作為大網(wǎng)的補充覆蓋，滿足深度覆蓋和容量需求。目前傳統(tǒng)DAS大量使用的無源器件、饋線無法支持5G的高頻段和大規(guī)模天線的特性。針對傳統(tǒng)DAS向5G系統(tǒng)演進將面臨頻段、通道數(shù)、覆蓋問題，各廠商紛紛推出的新型數(shù)字化有源室分系統(tǒng)是未來室分的主要方向。尤其是其具有施工難度小，部署簡便，擴容靈活等優(yōu)勢。具備支持多通道MIMO，支持4T4R，可實現(xiàn)5G平滑演進的功能。

3 綜合覆蓋方案

城中村場景覆蓋方案以宏站為主，微站為輔方式實現(xiàn)全面覆蓋。結合覆蓋范圍，環(huán)境特征等因素，在城中村高話務、高容量區(qū)域建議采用64TR宏站覆蓋。利用Massive MIMO水平和垂直波束賦形進行高層樓宇的淺層覆蓋。同時可按需搭配華為雙頻4T4R RRU5512（1800MHz+2100MHz）設備進行部署。實現(xiàn)5G網(wǎng)絡高低搭配，深層覆蓋。綜合考慮城中村網(wǎng)絡覆蓋、速率、容量、建網(wǎng)成本等諸多因素，4T4R RRU 2.1GHz+天線是城中村場景的覆蓋優(yōu)選。城中村對容量要求不高，主要解決廣覆蓋問題的中低話務區(qū)域可優(yōu)先部署華為RRU 5916（2100MHz）設備。充分發(fā)揮2.1GHz頻段廣覆蓋、低穿損優(yōu)勢，實現(xiàn)高效低耗快速建網(wǎng)，滿足城中村場景5G網(wǎng)絡連續(xù)覆蓋的需求。面向宏站難以建設的區(qū)域，像城中村狹小的巷道、底商、及居民區(qū)可使用華為AAU5243解決方案。在宏站覆蓋范圍內的室外弱點、盲點及熱點區(qū)域采用微站“滴灌”式覆蓋，采取掛墻、抱桿、落地等安裝方式靈活部署。與5G宏站協(xié)同互補，實現(xiàn)立體覆蓋。針對高流量，高價值建筑物的室內如城中村的商超，學校等無法利用室外覆蓋的區(qū)域，通過部署有源數(shù)字室分系統(tǒng)來吸納容量，完善深度覆蓋。

本文針對城中村現(xiàn)網(wǎng)5G網(wǎng)絡覆蓋方式及覆蓋方案進行了思考與分析，旨在拋磚引玉，為5G網(wǎng)絡建設出力隨著5G技術的逐步成熟和完善，相信在5G的工程實踐中還會有更優(yōu)的網(wǎng)絡部署方案在現(xiàn)網(wǎng)落地實現(xiàn)。