密集城區(qū)5G規(guī)模組網(wǎng)研究

梁冰 張丹

摘 要：針對(duì) 5G 網(wǎng)絡(luò)特性，從規(guī)劃目標(biāo)、規(guī)劃要點(diǎn)兩個(gè)方面，對(duì) 5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案進(jìn)行分析，重點(diǎn)對(duì) 5G 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋規(guī)劃、容量規(guī)劃、站址規(guī)劃建設(shè)方案等方面進(jìn)行深入研究， 對(duì) 5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案提出建議。

關(guān)鍵詞： 2.6G；5G；室外；覆蓋；規(guī)模組網(wǎng)

1引言

隨著不限量套餐的廣泛推廣、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)式增長，第五代移動(dòng)通信（5G）有了廣闊的應(yīng)用場景。5G是備受期待的下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，是人類希望不僅改變生活，更要改變社會(huì)的重要力量。全球范圍內(nèi)5G實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)已普遍開始研究與建設(shè)，國內(nèi)運(yùn)營商也在積極開展 5G 技術(shù)研究和 5G 試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)，并取得了重要成果。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)和試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)展，預(yù)計(jì) 2020 年5G 將實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用。5G與現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)相比，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用場景方面都有很大的不同，因此，需要對(duì)5G 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程和工程建設(shè)開展研究，以指導(dǎo) 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

2 5G應(yīng)用場景

ITU提出5G三大應(yīng)用場景：1、eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）， 以人為中心的應(yīng)用場景，集中表現(xiàn)為超高的傳輸數(shù)據(jù)速率，廣覆蓋下的移動(dòng)性保證等；2、mMTC（海量物聯(lián)網(wǎng)）促進(jìn)各垂直行業(yè)的深度融合；3、uRLLC（高可靠低時(shí)延通信）面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。

3 5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃目標(biāo)

3.1 國際運(yùn)營商建網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

參考國際運(yùn)營商5G建網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。韓國由于平昌冬奧會(huì)的原因，5G建設(shè)進(jìn)度較快，在2018年底實(shí)現(xiàn)5G首商用，建網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為下行100Mbps，上行25Mbps，規(guī)模為1萬站，日本計(jì)劃在2020年奧運(yùn)會(huì)，按照下行速率50-100Mbps實(shí)現(xiàn)1000站規(guī)模首商用，歐盟等國，建網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)為上行5-10Mbps，規(guī)模為1000站。

3.2 現(xiàn)網(wǎng)4G規(guī)劃指標(biāo)要求

首先確定業(yè)務(wù)指標(biāo)，通常采用邊緣用戶速率來表征。在上下行邊緣用戶速率指標(biāo)明確后，通過鏈路預(yù)算，確定相應(yīng)的規(guī)劃指標(biāo)下行RSRP和下行SINR。通過仿真、外場測(cè)試進(jìn)一步驗(yàn)證其合理性，并對(duì)鏈路預(yù)算進(jìn)行修正，確定最終的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃指標(biāo)。

4G網(wǎng)絡(luò)2.6G規(guī)劃指標(biāo)，站間距和RSRP關(guān)系如下：

3.3 5G規(guī)劃指標(biāo)要求

在無線側(cè)采用2.6GHz頻率，100MHz帶寬，發(fā)射功率200W，天線64通道192陣子，密集城區(qū)300米～350米站間距的條件下，根據(jù)業(yè)務(wù)指標(biāo)上行邊緣速率1Mbps，密集城區(qū)室外連續(xù)覆蓋規(guī)劃指標(biāo)按照RSRP大于等于-85dBm，SINR大于等于-3dB。

4 5G規(guī)劃方案示例

4.1 規(guī)劃覆蓋目標(biāo)制定

以某城市為例，規(guī)劃覆蓋目標(biāo)制定是確定規(guī)劃覆蓋目標(biāo)區(qū)域：計(jì)劃完成某城市密集城區(qū)5G NR連續(xù)覆蓋，總計(jì)覆蓋面積323.17平方公里。

在規(guī)劃方案的站址選擇方面，考慮到5G系統(tǒng)同頻組網(wǎng)特性，須重視網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)布局合理性，站址選擇上應(yīng)將中國移動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)2/3/4G全部物理站址納入考慮?？紤]工程建設(shè)難度，在達(dá)到5G規(guī)劃指標(biāo)的前提下，盡量減少5G基站規(guī)模，嚴(yán)格控制新址站規(guī)模，降低建設(shè)成本。

4.2 5G方案規(guī)劃

5G NR方案制定三個(gè)操作步驟：1、站址資源清查；2、初步站址篩查；2、規(guī)劃仿真驗(yàn)證。以某城市為例，規(guī)劃操作步驟如下：

4.2.1 站址資源清查

首先確定基站信息數(shù)據(jù)來源，現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)優(yōu)平臺(tái)，2/3/4G基站明細(xì)，經(jīng)過站址數(shù)據(jù)清洗，經(jīng)分析與前期工程勘察數(shù)據(jù)核對(duì)，并與網(wǎng)絡(luò)部門溝通后，修正15個(gè)基站參數(shù)、舍棄10個(gè)基站參數(shù)。

4.2.2 初步站址篩查

根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步站址篩查：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析，經(jīng)站址規(guī)劃進(jìn)一步優(yōu)化工參，保留在規(guī)劃仿真?zhèn)溥x基站庫平臺(tái)工具分析，結(jié)構(gòu)不合理基站共計(jì)5個(gè)，包括超高基站0個(gè)、超低基站0個(gè)、超近基站5個(gè)。保留物理站址數(shù)量827個(gè)。

4.2.3 規(guī)劃仿真驗(yàn)證

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)仿真操作步驟，導(dǎo)入基站和仿真地圖信息，設(shè)置SPM傳播模型設(shè)置，進(jìn)行路損計(jì)算和公共信道覆蓋。通過95%的覆蓋概率下的RSRP和RS-SINR指標(biāo)反映上下行邊緣速率的業(yè)務(wù)目標(biāo)。通過站址篩選、優(yōu)化下傾角和方位角等手段，達(dá)到覆蓋指標(biāo)，并使站間距更接近于理論值。根據(jù)仿真結(jié)果，此版規(guī)劃方案能夠滿足5G規(guī)劃指標(biāo)要求。具體仿真結(jié)果見下圖表。

通過仿真結(jié)果得出，本次規(guī)劃方案能夠滿足5G NR規(guī)劃指標(biāo)要求。最終站址規(guī)模為827個(gè)，全部為共現(xiàn)網(wǎng)站址，無新建站。

5注意事項(xiàng)

5.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是影響網(wǎng)絡(luò)性能的根本原因，要合理的規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

5G是同頻組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要指基站的布局。良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即提供“不多不少”的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，通過合理的基站布局做到精準(zhǔn)覆蓋；既避免無覆蓋弱覆蓋、又不帶來過覆蓋。5G將作為一張長期運(yùn)營的網(wǎng)絡(luò)，更需要“以終為始”地開展網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，確保結(jié)構(gòu)合理，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)既要充分的利用現(xiàn)有的站點(diǎn)資源，又要考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)性能的影響。

5.2 站址投入的邊際效應(yīng)非常明顯，合理的站址結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)

覆蓋率是基于陰影衰落理論計(jì)算的，典型特征就是基站數(shù)量的增加與覆蓋概率提升是非線性的，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋率達(dá)到一定水平后，提升覆蓋率的代價(jià)很大在95%覆蓋率的場景增加一倍的站，覆蓋率只能提升到99%，而減少一倍的站，覆蓋率降至85%。在滿足站間距要求的基礎(chǔ)上，增加站址對(duì)覆蓋提升的效率是非常低下的。

為了保證最大化投資效益，仿真結(jié)果剛好能滿足業(yè)務(wù)覆蓋指標(biāo)要求即可。操作過程中，要根據(jù)不同站址選擇方案，選擇仿真結(jié)果達(dá)標(biāo)，站址規(guī)模最少的方案進(jìn)行最終確認(rèn)。

6結(jié)束語

本文對(duì)目前5G NR網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案目標(biāo)制定和規(guī)劃方法進(jìn)行了深入研究，分析了規(guī)劃方案過程中的關(guān)鍵步驟和細(xì)節(jié)。在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況、終端分布情況、實(shí)際建設(shè)需求等多方面因素綜合考慮輸出規(guī)劃方案。最后總結(jié)了方案規(guī)劃中應(yīng)注意的問題，但每個(gè)地市的網(wǎng)絡(luò)情況各有不同，在規(guī)劃時(shí)要做到具體問題具體分析，盡量避免由于前期規(guī)劃不當(dāng)導(dǎo)致站點(diǎn)開通后出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問題。

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