基于對(duì)5G 組網(wǎng)的基礎(chǔ)資源改造的探討

袁宏謀

（廣西通信規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司，廣西 南寧 530007）

1 5G 組網(wǎng)部署方案

1.1 SA 與NSA

SA 與NSA 本質(zhì)上是5G 網(wǎng)絡(luò)的2 種不同的部署形式，依據(jù)部署是否獨(dú)立，可以分為獨(dú)立部署與非獨(dú)立部署，SA 屬于前者，NSA 屬于后者。這兩者的分類基礎(chǔ)主要是核心網(wǎng)與無(wú)線網(wǎng)、4G 基站同5G 基站之間的聯(lián)系。這兩種部署的方式各有各的優(yōu)點(diǎn)，SA 的優(yōu)點(diǎn)主要在于可以直接高效地解決問(wèn)題，解決步驟較為簡(jiǎn)便，整體投資所獲的經(jīng)濟(jì)效益更高，現(xiàn)如今主要用于5G 目標(biāo)網(wǎng)的構(gòu)建；NSA 的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在它的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行更加的穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的業(yè)務(wù)連續(xù)性。SA 網(wǎng)絡(luò)的缺陷主要體現(xiàn)在它具有更大的實(shí)施難度，風(fēng)險(xiǎn)也更高；NSA 的缺陷主要在于投資成本更高，業(yè)務(wù)能力也存在一定的限制[1]。

1.1.1 NSA（非獨(dú)立部署）

在這種部署模式下，5G 基站是不能獨(dú)立工作的，必須由LTE 基站為其解決信號(hào)接入問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中，5G 的主要作用是增強(qiáng)數(shù)據(jù)管道。由于5G初期的覆蓋面較小，很多地方的5G 覆蓋不全面，因此它與4G 之間的相互操作具有一定的難度。故UE必須支持雙連接終端，一般最為經(jīng)典的部署方法是OPTION3X/4/7X。

1.1.2 SA（獨(dú)立部署）

在部署獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)條件下，5G 基站能夠獨(dú)立地開(kāi)展相關(guān)工作，而不需要LTE 的協(xié)助。UE 和5G 核心網(wǎng)之間具有較好的交互性，能夠進(jìn)行注冊(cè)和簽權(quán)等交互工作。當(dāng)然，這種交互工作是在5G 基站的參與下完成的，最經(jīng)典的部署方式為OPTION2。

1.2 上行覆蓋增強(qiáng)方案

SUL 提升上行邊緣速率的途徑是將上行數(shù)據(jù)借助頻率為1 800 MHz 或900 MHz 的信號(hào)發(fā)送。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展較為迅速，現(xiàn)在已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了這項(xiàng)技術(shù)基礎(chǔ)功能的標(biāo)準(zhǔn)化。在當(dāng)前制定的要求與標(biāo)準(zhǔn)中，應(yīng)該將900/1 800 MHz+3.5 GHz 的頻段組合方式融入于可支持的頻段中。

依據(jù)5G 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程，在5G 發(fā)展的起始階段一般利用的頻段是中頻段。這種頻段下的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膿p耗率較大，如果不引進(jìn)上行覆蓋增強(qiáng)設(shè)計(jì)方案（SUL/CA），那么5G 網(wǎng)絡(luò)的上行是受到較大限制的。

實(shí)際上，與下行控制信道覆蓋相比較，上行信道覆蓋情況十分的不好，它的實(shí)際參數(shù)約為2.6 GHz。為了獲得下行業(yè)務(wù)的高速率，可以提高功率，增加帶寬。而上行邊緣業(yè)務(wù)的速率提升卻比較難以實(shí)現(xiàn)，功率的提升與帶寬方式的優(yōu)化雖然能夠解決一部分問(wèn)題，但無(wú)法提升速率。因此，上行速率和下行速率之間的差距越來(lái)越大。為了減小上行速率與下行速率之間的距離差，當(dāng)前主要使用兩種技術(shù)措施。一方面，技術(shù)人員仍然使用4G-CA；另一方面，新的SUL 正在進(jìn)一步研發(fā)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要綜合考慮并比較這兩項(xiàng)技術(shù)。一般若在一個(gè)特定的情境下需要提升上行速率，同時(shí)LTE FDD 的發(fā)展情況十分優(yōu)質(zhì)，那么可以將部署SUL 放在首要位置；如果沒(méi)有LTE FDD，就必須深入地評(píng)價(jià)研究當(dāng)前的實(shí)際情況，從而選擇合適的 運(yùn)行方式。

依據(jù)現(xiàn)如今的實(shí)際情況，5G 通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)初級(jí)階段主要關(guān)注eMBB 的建設(shè)，由于存在的這一問(wèn)題，上行速度與下行速度的差距會(huì)更加明顯，因此不應(yīng)該為了提升5G 的遠(yuǎn)端上行能力而加強(qiáng)對(duì)NR3.5G 與1.8G宏基站的建設(shè)。

1.3 CU/DU 部署方案

對(duì)5G 基站進(jìn)行構(gòu)建的合理有效方案通常有如下兩種。

方案一：BBU（CU/DU 合設(shè)）-AAU 兩級(jí)架構(gòu)，此時(shí)CU 與DU 均被安置在相同的物理實(shí)體之中。

方案二：CU-DU-AAU 三級(jí)架構(gòu)

CU 設(shè)備本質(zhì)上就是集中式的單元架構(gòu)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)非實(shí)時(shí)的無(wú)線高層協(xié)議棧功能，還能夠支持一些核心網(wǎng)功能下沉與邊緣應(yīng)用業(yè)務(wù)的布置與安排。

DU 設(shè)備實(shí)質(zhì)上為分布式的單元架構(gòu)，能夠解決物理層的基本功能與實(shí)時(shí)需求層功能。

AAU 的本名叫作“有源天線”，在采用eCPRI 時(shí)，之前的BBU 基帶功能會(huì)有一部分往上移動(dòng)，從而減少DU-RRU 之間的傳輸帶寬度。

在5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期，為了簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度以及降低投資，可以依據(jù)實(shí)際的需要來(lái)靈活地選擇部署方案。在網(wǎng)絡(luò)部署的中期與后期，隨著部署網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度逐日提升，宏微異構(gòu)網(wǎng)場(chǎng)景、小站UDN 場(chǎng)景、雙鏈接場(chǎng)景將會(huì)大量地出現(xiàn)在實(shí)際操作過(guò)程中，那時(shí)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品會(huì)更加趨向成熟，相關(guān)業(yè)務(wù)需求也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)增[2]。

2 5G 設(shè)備對(duì)配套的需求分析

2.1 CU/DU 對(duì)配套的需求

目前，許多廠家的設(shè)備常見(jiàn)形態(tài)往往是CU 和DU混合型設(shè)備。以現(xiàn)如今5G CU/DU 設(shè)備的基本大小與功能損耗情況為基礎(chǔ)，依據(jù)廣西省基礎(chǔ)地帶的集中機(jī)房配置情況來(lái)全方位地規(guī)劃4G與5G BBU的安裝進(jìn)程，大型的集中機(jī)房當(dāng)前總共有7 個(gè)，與之相比，小型集中機(jī)房現(xiàn)如今卻只有3 個(gè)（見(jiàn)表1）。

表1 基帶集中機(jī)房可安裝的CU/DU 數(shù)量測(cè)算

2.2 AAU 對(duì)天面的需求

為RRU 與天線一體化進(jìn)程提供服務(wù)的核心設(shè)備是5G AAU，無(wú)法和其他的天線合并路線，需要另外獨(dú)自使用一根抱桿。待2G 的替換工作進(jìn)行完畢后，會(huì)有3 套天面誕生，即900/1 800 頻段天面；TD-LTE F 頻段天面；TD-LTE D 頻段天面。有一些情境下會(huì)使用4488 天線或者FAD 合并電路天線，而對(duì)應(yīng)的天面一般有1 ～2 套。高校區(qū)域和一些高流量的繁忙位置TD-LTE D 頻段往往會(huì)使用3D MIMO 的天線，并且不可以和其他的系統(tǒng)共用一條線路，需要獨(dú)自使用 1 根抱桿。

依照現(xiàn)如今多個(gè)系統(tǒng)的天線一起存在的情況，本文對(duì)核心塔型5G 提出了一些改造處理措施。

農(nóng)村區(qū)域一般會(huì)使用角鋼塔，當(dāng)移動(dòng)獨(dú)自使用整整一層平臺(tái)時(shí)，可以選擇增設(shè)6 副天線，同時(shí)需要合并FDD 與LTE 兩條天線的線路，讓其組成為一條4488 天線，若移動(dòng)使用了兩層平臺(tái)時(shí)可以使用舊的空抱桿，也可以借助當(dāng)前現(xiàn)網(wǎng)天線合并的方式。

景觀塔更為特別，移動(dòng)通常會(huì)占據(jù)平臺(tái)的兩層，需要將FDD 天線和LTE 天線相合并，從而形成為4488 天線。

在組合的抱桿高度與有關(guān)要求相符合時(shí)，可以考慮安裝設(shè)置并且裝配9 副天線，其中FDD3 副、LTE3 副、5G3 副。

簡(jiǎn)裝的拉線塔往往具有較低的高度，每一層都有3根抱桿，在與承重標(biāo)準(zhǔn)相符合的情況下，可以將FDD天線和LTE 天線合路相合并，從而重新形成一組4488天線。

如果天面使用單根抱桿的方式，可以首先考慮使用樓面單根抱桿的模式，鑒于空間有限，新增線路會(huì)擠占空間，可以從當(dāng)前存在的天線中依照標(biāo)準(zhǔn)騰出3根抱桿以供5G 使用。

2.3 5G 基站對(duì)電源的需求

以杭州試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)工程的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，全部的基站都應(yīng)該在電源的適配設(shè)施方面進(jìn)行相關(guān)的改造與優(yōu)化；AAU（1 000 W）的功能損耗比較大，可以借助升壓配電單元來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的上升，當(dāng)電壓上升到-57 V 再供以用電。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)站，借助機(jī)房中的電源直接提供、容量的擴(kuò)增與改造、原電源設(shè)備的替換與新增。

對(duì)于拉遠(yuǎn)站，新增設(shè)室外電源的供電量，優(yōu)化供電方式。

-48 V 電源和-57 V 電源在供電距離方面的實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)表2）。

表2 不同供電方案測(cè)試統(tǒng)計(jì)

當(dāng)AAU 使用-48 V 供電方式時(shí)，電源線應(yīng)該使用2×6 的方線，在此基礎(chǔ)上可以使得最遠(yuǎn)的供電距離長(zhǎng)達(dá)50 m；如果將電源線更改成2×8 的方線，那么最遠(yuǎn)的供電距離會(huì)長(zhǎng)達(dá)80 m。

在AAU 采用-57 V 的供電模式時(shí)，電源線應(yīng)該采用2×6 的方線，而最遠(yuǎn)的供電距離長(zhǎng)達(dá)100 m。

3 結(jié) 論

在2020 年5G 的商用部署方面，可以從機(jī)房的配套、基站站址的分布以及天面資源等多個(gè)角度來(lái)思考資源儲(chǔ)備的問(wèn)題。例如，按照現(xiàn)在的基站站址的規(guī)模，縣城和其他城市區(qū)域考慮全方位地共址建設(shè)3.5G64TR，以基本實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。考慮到目前的頻段暫時(shí)還沒(méi)確定，因此目前并不打算增添5G 的站址儲(chǔ)備。

CU/DU 分離時(shí)的DU 以及CU/DU 合設(shè)時(shí)的BBU都是可以集中地安裝在大型的基帶集的機(jī)房中的（可以支持9 個(gè)）。CU/DU 分離時(shí)的CU 機(jī)房比較適合設(shè)置在骨干匯聚機(jī)房。BBU 機(jī)房以及AAU 天面的距離在50 m 以上的應(yīng)當(dāng)采取高壓直流遠(yuǎn)處供電或者是就近-48 V 直流供電等方式。

5G 天饋和其他的系統(tǒng)很難一起用同一條天線，處于同一個(gè)地址的基站應(yīng)該確保各個(gè)小區(qū)能有2 ～3 個(gè)的天面區(qū)。例如，當(dāng)疊加4.9G 的天線時(shí)，應(yīng)該重新添加一個(gè)天面。天面的具體所在地應(yīng)該符合有關(guān)要求，盡可能地避免3.5G 基站可能產(chǎn)生的干擾。盡可能全面考慮天面比較緊張的站點(diǎn)對(duì)于5G 天面完善升級(jí)的迫切需求，全方位地優(yōu)化4488 天線和優(yōu)勢(shì)天面的使 用過(guò)程。