新形勢(shì)下的5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

摘? 要：移動(dòng)通信已經(jīng)由4G快速跨入5G時(shí)代，5G的大帶寬、超低時(shí)延、大規(guī)模連接的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，促使運(yùn)營(yíng)商也加大網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的快速投入，以為用戶(hù)提供更快速、更優(yōu)良的應(yīng)用服務(wù)和用戶(hù)感知。5G的發(fā)展，需要進(jìn)行大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以滿(mǎn)足覆蓋的需求，促進(jìn)5G的更好應(yīng)用。本文針對(duì)5G基站的特點(diǎn)，深入探討了5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的方案，為今后的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò);規(guī)劃方案;網(wǎng)絡(luò)覆蓋

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.5? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）23-0050-03

5G Network Planning under New Situation

HA Liang

（Yinchuan Branch of China Tower Co.，Ltd.，Yinchuan? 750002，China）

Abstract：Mobile communication has stepped into the 5G era from 4G. The technical advantages of 5G，such as large bandwidth，ultra-low delay and large-scale connection，trigger operators to increase the rapid investment in network construction to provide users with faster and better application services and user perception. The development of 5G requires large-scale network construction to meet the needs of coverage and promote better application of 5G. In view of the characteristics of 5G base station，this paper discusses the 5G network planning scheme in depth for the reference of network construction in the future.

Keywords：5G wireless network;planning scheme;network coverage

0? 引? 言

2019年6月，我國(guó)工信部頒發(fā)了四個(gè)5G牌照，分別由中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)廣電獲得。在5G技術(shù)方面，我國(guó)在世界范圍內(nèi)已經(jīng)處于領(lǐng)先的地位，在5G專(zhuān)利、設(shè)備、終端、應(yīng)用等方面都有不俗的成績(jī)。5G上升為國(guó)家戰(zhàn)略，預(yù)計(jì)在2020年5G將帶動(dòng)1萬(wàn)億的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值。因此，5G競(jìng)爭(zhēng)不再僅僅是通信領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)，而是被視為國(guó)家/地區(qū)的產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)。運(yùn)營(yíng)商和行業(yè)生態(tài)鏈的企業(yè)都在積極參與到5G發(fā)展的大潮中。目前5G發(fā)展還處于初級(jí)階段，前期運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合設(shè)備廠(chǎng)家已經(jīng)進(jìn)行了多次的使用驗(yàn)證，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，接下來(lái)需要進(jìn)行大規(guī)模的站點(diǎn)部署建設(shè)。

為了面對(duì)即將到來(lái)的大規(guī)模商用，一年多以來(lái)，運(yùn)營(yíng)商組織部分省市公司進(jìn)行5G實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的建設(shè)，開(kāi)展相關(guān)的調(diào)測(cè)、驗(yàn)證等工作，積累了5G運(yùn)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)。目前三大運(yùn)營(yíng)商已表態(tài)，在2020年底前，完成在大城市重點(diǎn)區(qū)域大規(guī)模部署5G網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行正式的商用。

當(dāng)前形勢(shì)下，鐵塔公司主要承擔(dān)各運(yùn)營(yíng)商基站的建設(shè)工作，需要深入了解5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的技術(shù)要求和客戶(hù)的需求，通過(guò)基站規(guī)劃選址服務(wù)好運(yùn)營(yíng)商，響應(yīng)運(yùn)營(yíng)商的降本增效策略，提出合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)方案。

在大規(guī)模建設(shè)的大環(huán)境下，運(yùn)用合理的規(guī)劃策略，提高規(guī)劃建設(shè)的效率，降低建設(shè)成本和縮短建設(shè)周期是需要重點(diǎn)探討的問(wèn)題。

1? 5G NR的介紹

5G網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式主要有SA和NSA兩種方式：SA即為5G獨(dú)立組網(wǎng)方式;而NSA為非獨(dú)立組網(wǎng)方式，需要利用4G基站作為錨點(diǎn)站承擔(dān)信息傳遞，5G基站承載業(yè)務(wù)傳遞，分開(kāi)承載。

對(duì)比4G基站，5G基站的結(jié)構(gòu)有較大的變化，由BBU（CU、DU）和AAU、RRU組成。其中，BBU即基帶處理單元;CU即集中單元，處理非實(shí)時(shí)協(xié)議和服務(wù);DU即分布式單元，負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議和實(shí)時(shí)服務(wù);AAU即基站有源射頻單元，處理信號(hào)調(diào)制解調(diào)的功能模塊集合了天線(xiàn)的功能;RRU即遠(yuǎn)端射頻模塊。

目前，我國(guó)主要的5G試驗(yàn)網(wǎng)廠(chǎng)家為華為、中興、諾基亞貝爾、愛(ài)立信、大唐，NR設(shè)備可以支持2.6G和3.5G頻段使用，實(shí)驗(yàn)網(wǎng)中主要使用100M和60M的2種帶寬，現(xiàn)階段設(shè)備廠(chǎng)家提供的設(shè)備具體參數(shù)如表1所示。

2? 5G NR的覆蓋分析

在無(wú)線(xiàn)通信的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，需要根據(jù)傳播模型、鏈路預(yù)算、仿真等技術(shù)，結(jié)合覆蓋場(chǎng)景，人流量等客戶(hù)因素開(kāi)展，下面我們介紹5G的頻段、傳播模型和鏈路預(yù)算。

2.1? 運(yùn)營(yíng)商頻段

2018年12月，工信部已經(jīng)給三家運(yùn)營(yíng)商分配5G試用的頻率資源。其中移動(dòng)獲得2515MHz～2675MHz、4800MHz～ 4900MHz的5G試驗(yàn)頻率資源，電信獲得3400MHz～3500MHz的5G試驗(yàn)頻率資源，聯(lián)通獲得3500MHz～3600MHz的5G試驗(yàn)頻率資源。各家運(yùn)營(yíng)商獲得的頻率優(yōu)勢(shì)各有千秋，其中移動(dòng)由于存量的用戶(hù)群體多，分配帶寬多;電信和聯(lián)通獲得了更好的頻段，是國(guó)際5G運(yùn)營(yíng)的主流頻段，被稱(chēng)為黃金的5G頻段。工信部頒發(fā)的頻段均屬于高頻段，明顯高于4G網(wǎng)絡(luò)的頻率，也可能導(dǎo)致信號(hào)傳播的衰減增大，覆蓋模型變化比較大，需要采用新的覆蓋思路。

2.2? 傳播模型

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過(guò)程中，根據(jù)設(shè)備使用的頻段，需要匹配相對(duì)應(yīng)的傳播模型，才能更合理地計(jì)算功率損壞和覆蓋距離等。采用最恰當(dāng)?shù)膫鞑ツＰ?，是整個(gè)規(guī)劃建設(shè)工作的關(guān)鍵。在5G網(wǎng)絡(luò)中考慮分配到的頻段，可以采用的傳播模型是36.8733DUma模型，適用頻段是2GHz～6GHz。也可以采用3GPP 38.901傳播模型，適用頻段0.5GHz～100GHz。目前5G的采用3GPP 38.901模型進(jìn)行分析。

PL'UMa-Nos=13.54+39.08log10（d3D）+20log10（fc）-0.6（hUT-1.5）

其中，PL'UMa-Nos為傳播損耗;1.5m≤hUT≤ 22.5m;f單位是GHz;d單位是m。

2.3? 鏈路預(yù)算

5G建設(shè)前期的站點(diǎn)規(guī)劃主要基于鏈路預(yù)算的仿真結(jié)果。由于實(shí)際無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境非常復(fù)雜，采用仿真結(jié)果規(guī)劃，就可能存在不精確的情況。所以在實(shí)際規(guī)劃工作中，需要借鑒現(xiàn)有相近頻段的4G基站覆蓋進(jìn)行規(guī)劃，以現(xiàn)有LTE覆蓋作為參考依據(jù)。

5G基站的覆蓋水平可以參考現(xiàn)網(wǎng)中LTE-D頻段基站的覆蓋度，下面從頻段、功率密度、線(xiàn)損、天線(xiàn)增益等物理特性進(jìn)行分析。

2.3.1? 頻段

我國(guó)5G頻段中，中國(guó)移動(dòng)獲得2.6G MHz和4.9G MHz的頻率資源，中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通為3.6G MHz的頻率資源。目前移動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要采用2.6G GHz頻段的基站，這個(gè)頻段與LTE-D頻段差異很小，路徑傳播損耗基本相當(dāng)，可以作為參考。如果建設(shè)3.5G MHz基站或者4.9G MHz基站，路徑傳播損耗可以以2.6G基站的損耗為參考。結(jié)合不同頻段估算覆蓋的半徑，再進(jìn)行基站布局的規(guī)劃工作。

2.3.2? 功率密度

4G基站（以TD-LTE為例），一般宏站采用20M的帶寬，發(fā)射功率為40W，功率譜密度為2W/MHz;5G基站，目前大部分宏站采用100M帶寬（部分基站采用60M帶寬），發(fā)射功率為200W，功率譜密度一樣為2W/MHz。

LTE：一般宏站為40W@20MHz，NR：200W@100 MHz，功率譜密度均為2W/MHz;

LTE每RE功率為：10×log10（40×1000/100/12）= 15.2dBm;

5G每RE功率為：10×log10（200×1000/273/12）= 17.8dBm;

5G相比LTE功率差為17.8-15.2=2.6dB，5G功率更強(qiáng)。

基于上述分析，功率密度每RE基本相當(dāng)，5G基站比4G基站強(qiáng)2.6dB。

2.3.3? 線(xiàn)損

5G基站采用AAU，將天線(xiàn)和RRU合并，沒(méi)有饋線(xiàn)損耗;而LTE基站由于RRU到天線(xiàn)口之間采用饋線(xiàn)連接，存在饋線(xiàn)損耗，一般情況下饋線(xiàn)比較短，饋線(xiàn)損耗不大;4G損耗按照10dB/100m計(jì)算，一般饋線(xiàn)不超過(guò)10m，所以大約為1dB左右。通過(guò)上述計(jì)算，5G基站的線(xiàn)損比LTE小1dB左右。

2.3.4? 天線(xiàn)增益

對(duì)于普通宏站的天線(xiàn)增益，LTE 8TRX天線(xiàn)增益為15.5dBm，5G 64TRX天線(xiàn)增益為24.5dBm，5G天線(xiàn)增益大于LTE的天線(xiàn)增益。在后期站點(diǎn)類(lèi)型的多樣化，可能有不同的增益值，微站、皮站等類(lèi)型的天線(xiàn)增益更加小，但是同樣類(lèi)型基站的情況下，5G的天線(xiàn)增益一般都高于LTE的天線(xiàn)增益。

綜合以上，5G對(duì)比4G增益為2.6+1+9=12.6dB。所以，可以參考利用現(xiàn)網(wǎng)TDD-D頻段站點(diǎn)的覆蓋電平作為5G 3.5GHz頻段的規(guī)劃依據(jù);2.6GHz的基站的覆蓋半徑比TDD-D頻段的大。

2.4? 小結(jié)

由于5G NR采用更高的頻段，勢(shì)必導(dǎo)致信號(hào)的傳播損耗和室內(nèi)穿透損耗更加高，信號(hào)的覆蓋水平面臨著很大的問(wèn)題。為了解決頻段高的劣勢(shì)，采用MIMO、高天線(xiàn)增益等技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，經(jīng)過(guò)前期多方的論證，3.5GHz 5G NR的覆蓋水平與2.6GHz 4G TD-LTE的覆蓋水平基本相當(dāng)。

3? 5G規(guī)劃策略分析

5G作為一種新技術(shù)，在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)布局過(guò)程中，需要進(jìn)行分場(chǎng)景、分業(yè)務(wù)量逐步開(kāi)展，而不是盲目的規(guī)劃建設(shè);在規(guī)劃過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際天面的狀況，采用合理的模式，降低建設(shè)難度。

3.1? 5G基站規(guī)劃要求

5G基站建設(shè)一定要按照不同場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求開(kāi)展，采用先城區(qū)、接著郊區(qū)，最后農(nóng)村區(qū)域廣覆蓋的步驟進(jìn)行，有計(jì)劃地依據(jù)場(chǎng)景的重要性開(kāi)展建設(shè)。主城區(qū)中，優(yōu)先考慮黨政軍機(jī)關(guān)、重要商業(yè)場(chǎng)所、交通樞紐、高檔酒店和寫(xiě)字樓、展館、高校、高檔小區(qū)、干道等，接著進(jìn)行城區(qū)的全覆蓋。重點(diǎn)關(guān)注室內(nèi)區(qū)域的覆蓋，重要場(chǎng)景或者高業(yè)務(wù)量場(chǎng)景需要進(jìn)行室內(nèi)覆蓋，因?yàn)槭覂?nèi)區(qū)域的業(yè)務(wù)占比到70%左右，室內(nèi)覆蓋的質(zhì)量直接影響整體業(yè)務(wù)使用體驗(yàn)。城區(qū)一般宏站站間距在300米左右。然后是郊區(qū)（城鄉(xiāng)接合部、鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地），一般站間距為500～800m之間;重點(diǎn)關(guān)注工業(yè)區(qū)、礦區(qū)、商業(yè)區(qū)等。最后是農(nóng)村區(qū)域的廣覆蓋，一般站間距為800m以上。

3.2? 天面天線(xiàn)改造

5G基站的規(guī)劃工作中，大部分站點(diǎn)是在現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)進(jìn)行共址、共天面/共平臺(tái)建設(shè)，這樣很可能涉及到天面天線(xiàn)的改造，確保新增天線(xiàn)不影響原有其他制式網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的覆蓋，同時(shí)保障整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋、深覆蓋需求。在天面/平臺(tái)進(jìn)行天饋、天線(xiàn)改造時(shí)，需要注意建設(shè)改造的變動(dòng)量、避免引起業(yè)主不滿(mǎn)或者增加租金、協(xié)調(diào)費(fèi)等，也要考慮改造的施工費(fèi)用、器材費(fèi)用等。本文結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)多制式協(xié)同組合，提出天面平臺(tái)改造的建議。

施工難度：在規(guī)劃過(guò)程在，考慮天線(xiàn)安排布放時(shí)，由于目前大部分基站天面設(shè)備密集，所以在覆蓋保障前提下，需要考慮施工難度、施工可行性、減少新增設(shè)備。

設(shè)備替換：天面、鐵塔平臺(tái)改造的最大問(wèn)題就是天線(xiàn)安裝。目前大部分現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)由不同運(yùn)營(yíng)商和不同制式網(wǎng)絡(luò)共享，導(dǎo)致天線(xiàn)密集，可能沒(méi)有空間或者合適的空間安裝天線(xiàn)，考慮通過(guò)多頻天線(xiàn)替換現(xiàn)有天線(xiàn)，合理減少天線(xiàn)。比如GSM1800M基站和GSM900M基站并存的基站，優(yōu)先考慮1800M基站退網(wǎng);確實(shí)有容量的需求，可以考慮采用雙屏天線(xiàn)。另對(duì)于TDD和FDD并存的情況，也可以采用4488天線(xiàn)進(jìn)行融合，還有其他天線(xiàn)融合手段可以考慮，目的就是通過(guò)天線(xiàn)的替換，減少天線(xiàn)數(shù)目的額外增加。

4? 結(jié)? 論

5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)發(fā)展符合我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向，在當(dāng)今信息技術(shù)時(shí)代，5G網(wǎng)絡(luò)的成果可以推動(dòng)大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)我們實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的宏偉目標(biāo)有深遠(yuǎn)的意義。在5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中，需要對(duì)設(shè)備功率、天線(xiàn)增益、損耗、頻率因子等因素進(jìn)行綜合考慮，合理制定方案，提高效率，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本和實(shí)施難度，推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周宏成.基于分布式基站的5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案 [J].電子科學(xué)技術(shù)，2017，4（4）：125-128.

[2] 曹利祥.以分布式基站為基礎(chǔ)的5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案分析 [J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018（3）：358.

[3] 陳珍臻.基于5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)及核心技術(shù)分析 [J].現(xiàn)代信息科技，2018，2（4）：68-69+71.

作者簡(jiǎn)介：哈量（1988.11-），男，回族，寧夏西吉人，助理工程師，畢業(yè)于北京交通大學(xué)，本科，研究方向：無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)，軟件開(kāi)發(fā)。