基于4G 網(wǎng)絡(luò)的5G 無(wú)線規(guī)劃探索與實(shí)踐

趙金劍

（中國(guó)電信有限公司福建分公司，福州 350001）

在5G 時(shí)代，中國(guó)電信期望5G 網(wǎng)絡(luò)能夠成為服務(wù)各行各業(yè)的統(tǒng)一信息基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，落實(shí)“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化、以工業(yè)化促進(jìn)信息化”，助力網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、“互聯(lián)網(wǎng)+”，開啟智慧新時(shí)代，實(shí)現(xiàn)美好新生活。

本專題關(guān)注常見部署策略下，5G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署方法、案例分析、效果驗(yàn)證。初步完成基礎(chǔ)覆蓋能力分析及驗(yàn)證、常見策略的5G 宏站部署方法演示及評(píng)估、5G 室分部署建筑物識(shí)別方法演示等。

1 1.8GHz 頻段4G 網(wǎng)絡(luò)與3.5GHz 頻段5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力的對(duì)比

1.1 兩種網(wǎng)絡(luò)覆蓋評(píng)估門限要求

根據(jù)中國(guó)電信技術(shù)規(guī)范，除非特別聲明，下行的覆蓋門限以RSRP＞= -110dBm 評(píng)估。

上行速率以2Mb/s 為主，1Mb/s 為較低標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 鏈路預(yù)算分析

1.2.1 上行業(yè)務(wù)速率預(yù)算對(duì)比

根據(jù)中國(guó)電信的實(shí)際情況，4G 選用主力頻段1.8GHz 作為代表，5G 使用3.5GHz 頻段，兩種制式的條件參數(shù)取值盡量保持一致，主要參數(shù)取值為上行業(yè)務(wù)速率5Mb/s、2Mb/s、天線掛高25米、邊緣覆蓋率95%等；因頻段的差異，高頻段的建筑物穿透損耗更大一些。

傳播模型均采用3GPP 推薦的UMa 模型，非視距環(huán)境的路損公式為：

根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，本文修正該模型的頻率損耗系數(shù)為25。根據(jù)鏈路預(yù)算表的預(yù)算結(jié)果可知，相同環(huán)境和相同上行邊緣速率下，5G（NSA）的覆蓋半徑低20%左右。

表1 密集城區(qū)環(huán)境鏈路預(yù)算表

1.2.2 下行參考信號(hào)預(yù)算對(duì)比

無(wú)線頻段、穿透損耗、4G 的天線增益、傳播模型、陰影衰落裕量等沿用上文的設(shè)置，變化的內(nèi)容在于下行參考信號(hào)發(fā)射功率采用各制式最常用的配置，5G 的天線增益使用下行廣播波束的平均值。

對(duì)比4G 和5G 半徑預(yù)算表可知，相同環(huán)境、相同RSRP 門限條件下：

（1）5G 商用初期終端支持4波束掃描，4G LTE1.8GHz RSRP覆蓋半徑大于5G 3.5GHz 約20%。

（2）未來(lái)5G 終端支持7波束掃描后，天線增益25dBi，可提升RSRP 覆蓋。

表2 4G的RSRP＞= -105dBm的室外半徑預(yù)算表

表3 5G的RSRP＞= -105dBm的室外半徑預(yù)算表

1.3 區(qū)域仿真對(duì)比

某市某區(qū)域，共有現(xiàn)網(wǎng)1.8GLTE 現(xiàn)網(wǎng)宏站214個(gè)，去除過(guò)近站點(diǎn)后，對(duì)剩余208個(gè)站點(diǎn)，按照1.8GLTE 和3.5GNR 1：1規(guī)模，且對(duì)應(yīng)小區(qū)同工參進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)行仿真對(duì)比。

圖1 1.8GLTE和3.5GNR 1：1站點(diǎn)分布

對(duì)1.8GLTE 和3.5GNR 的RSRP、上行吞吐量和下行吞吐量進(jìn)行了仿真對(duì)比，統(tǒng)計(jì)綜合室內(nèi)外，建筑物輪廓內(nèi)為室內(nèi)效果、建筑物輪廓外為室外效果。

仿真結(jié)果對(duì)比：

（1）下行對(duì)比：相同門限下，4G 的RSRP 覆蓋率高于5G 約3.5個(gè)百分點(diǎn)。

（2）上行對(duì)比：可見上行邊緣業(yè)務(wù)速率（=＜4Mb/s）下，4G的覆蓋率與5G 基本持平，較高上行速率下，5G 的覆蓋率有一些優(yōu)勢(shì)。

圖2 4G RSRP仿真圖（左），5G SSB-RSRP仿真圖（右）

表4 仿真RSRP覆蓋率統(tǒng)計(jì)

表5 上行速率和覆蓋率對(duì)比

1.4 仿真結(jié)論

（1）下行RSRP 覆蓋，相同門限下，4G（1.8GHz）明顯優(yōu)于5G（3.5GHz）。

（2）上行邊緣速率（1M～5Mb/s）的覆蓋，SA 的覆蓋半徑與4G 接近，NSA 的覆蓋半徑小于4G。

2 效益最大化5G 規(guī)劃思路

5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資巨大，為了在資金有限的條件下有序推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，一方面采用分期分批建設(shè)的思路，另一方面為了提升投資回報(bào)率，考慮在4G 站址的基礎(chǔ)上，對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，在初期建設(shè)中暫不考慮覆蓋效率相對(duì)較低的站址，以較少的5G 站址實(shí)現(xiàn)覆蓋效率最大化。

關(guān)于5G 站址實(shí)現(xiàn)覆蓋效率最大化，又可以分為兩個(gè)階段：

（1）第一階段：利舊4G 宏站，以較少站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)5G 覆蓋范圍與4G 宏站覆蓋范圍接近；下文具體描述。

（2）第二階段：針對(duì)第一階段的5G 覆蓋弱區(qū)盲區(qū)新增站點(diǎn)（含宏站、微站、室分等站型），實(shí)現(xiàn)5G 連續(xù)覆蓋。這個(gè)階段的內(nèi)容本文暫未包括，是課題的后續(xù)工作，預(yù)計(jì)在5月底開始逐步展開。

3 熱點(diǎn)區(qū)域5G 規(guī)劃思路

因5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資巨大，為了在資金有限的條件下有序推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，通常采用分期分批建設(shè)的思路，例如5G 網(wǎng)絡(luò)初期建設(shè)只針對(duì)4G 話務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域，不要求連續(xù)覆蓋。

為此根據(jù)4G 網(wǎng)絡(luò)話務(wù)信息，選出數(shù)據(jù)流量相對(duì)較大的站點(diǎn)，同時(shí)兼顧一定程度的成片覆蓋，避免5G 部署站點(diǎn)過(guò)于零散。方案原則及要點(diǎn)如下：

（1）指定地理范圍邊界，可設(shè)置邊界內(nèi)5G 計(jì)劃部署站點(diǎn)數(shù)量的最大值（即站點(diǎn)規(guī)模）。

（2）把中高話務(wù)的4G 站作為熱點(diǎn)站，對(duì)熱點(diǎn)站密度滿足要求的作為5G 候選站，候選站較近的進(jìn)行地理聚類。

（3）每個(gè)聚類內(nèi)部可補(bǔ)充非熱點(diǎn)站，以滿足類內(nèi)部的連續(xù)覆蓋。

（4）可選剔除覆蓋冗余扇區(qū)以及剔除的規(guī)模（通過(guò)參數(shù)值來(lái)控制）。

（5）標(biāo)示過(guò)近、過(guò)高、過(guò)低站點(diǎn)，表示疑似異常，提交勘察實(shí)施階段，會(huì)同網(wǎng)優(yōu)專業(yè)確定處理方式。

（6）如果規(guī)劃部署的5G 站點(diǎn)規(guī)模超門限，則根據(jù)一定的規(guī)則（例如刪除相對(duì)偏遠(yuǎn)的站點(diǎn)、刪除規(guī)模較小的聚類等），對(duì)一些相對(duì)次要的站點(diǎn)進(jìn)行刪除，直至規(guī)模受限為止。

4 建筑物識(shí)別和優(yōu)先級(jí)排序的總體思路

利舊4G 宏站部署5G 之后，對(duì)5G 覆蓋進(jìn)行預(yù)評(píng)估，針對(duì)5G弱覆蓋且適合部署室分（含DAS 和有源室分）的建筑物，進(jìn)行識(shí)別，為將來(lái)的5G 室分部署做準(zhǔn)備。

對(duì)于已經(jīng)部署了4G 室分的建筑物，原則上單列處理，以建筑物內(nèi)室分的流量進(jìn)行排序，作為5G 室分部署的優(yōu)先級(jí)依據(jù)。（其中一個(gè)原因，是因?yàn)檫@些建筑物內(nèi)大多處于4G 室分良好覆蓋中，不易獲得宏站的MR 數(shù)據(jù)）

方案原則及要點(diǎn)：

（1）首先進(jìn)行5G 宏站規(guī)劃，進(jìn)行5G 覆蓋預(yù)評(píng)估。

（2）根據(jù)建筑物輪廓，對(duì)每棟建筑物進(jìn)行弱覆蓋柵格比例、弱覆蓋話務(wù)比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)弱覆蓋比例大于指定門限，該建筑物定義為弱覆蓋建筑，進(jìn)入是否需要部署室分分析清單。

（3）對(duì)于每一棟弱覆蓋建筑物，均進(jìn)行是否適合部署室分分析，通常需要從多個(gè)維度進(jìn)行考量，有足夠的價(jià)值才會(huì)考慮，建議分析的維度有：占地面積、建筑面積、建筑物平面形態(tài)特征、現(xiàn)網(wǎng)話務(wù)量（含流量）等。

（4）對(duì)于滿足室分部署組合條件的弱覆蓋建筑物，查詢其是否已部署4G室分，如果是，則建議利舊4G室分站址、部署5G室分；如果無(wú)4G 室分，則建議新建5G 室分；兩者均進(jìn)入候選部署5G室分建筑物清單。

（5）對(duì)于已部署4G 室分的建筑物，以其4G 室分流量為主要依據(jù)，按流量高低進(jìn)行升級(jí)5G 室分的優(yōu)先級(jí)排序。

（6）對(duì)于候選新建5G 室分的建筑物，以弱覆蓋柵格比例、弱覆蓋話務(wù)比例、占地面積、建筑面積、現(xiàn)網(wǎng)話務(wù)量（含流量）等維度，自行選擇維度和門限值進(jìn)行打分，綜合分值較高的優(yōu)先級(jí)靠前。

5 結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)的5G 業(yè)務(wù)需求是多樣化，用戶既需要高速率的接入，又要需要低時(shí)延的使用體驗(yàn)，還要支撐海量的連接能力，滿足智慧城市、智慧家庭等應(yīng)用。目前的5G 規(guī)劃還是基于4G 網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)需求，后續(xù)隨著5G 終端的大規(guī)模推廣，新的業(yè)務(wù)需求凸出，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方向也要隨之變化。