電聯(lián)共建共享5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型淺析

［米洪偉 燕賓朋］

1 引言

本文主要是對(duì)目前5G無(wú)線設(shè)備的主要型號(hào)能力進(jìn)行了分析對(duì)比，并根據(jù)2020年5G網(wǎng)絡(luò)頻段演進(jìn)和行業(yè)發(fā)展預(yù)估情況，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期的無(wú)線設(shè)備選型給出了各類場(chǎng)景下的建議，并對(duì)相關(guān)設(shè)備選型下的部署策略給予了一定的建議。

2 通信行業(yè)發(fā)展預(yù)估

2.1 4G行業(yè)發(fā)展預(yù)估

中國(guó)4G起步稍晚，中國(guó)運(yùn)營(yíng)商在2014年4G開(kāi)始商用，開(kāi)啟4G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)，這個(gè)時(shí)候4G無(wú)論是技術(shù)規(guī)范還是芯片、終端等都較為成熟，為4G網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。終端設(shè)備廠商4G手機(jī)占比快速提升，2014年國(guó)內(nèi)4G用戶滲透率不足10%，但4G手機(jī)市場(chǎng)出貨量占比已從10%提升至70%。

2015～2016年4G用戶交換出現(xiàn)高峰，兩年內(nèi)4G用戶普及率從10%提高到65%，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，用戶換機(jī)高峰一般持續(xù)3年左右。

2.2 5G行業(yè)發(fā)展預(yù)估

目前5G建設(shè)我國(guó)相對(duì)領(lǐng)先，2020年開(kāi)始5G實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，根據(jù)以往規(guī)律統(tǒng)計(jì)，各大終端廠商推出5G手機(jī)速度會(huì)快于5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度，2020年5G手機(jī)需求量及出貨量滲透率將大幅提升，預(yù)計(jì)近三年將是換機(jī)高峰期，國(guó)內(nèi)用戶5G用戶滲透率預(yù)計(jì)能提升到60%左右，2020年開(kāi)始5G手機(jī)占比將會(huì)逐年提升，并持續(xù)三年。

3 5G頻率演進(jìn)規(guī)劃

3.1 5G頻率演進(jìn)思路

通過(guò)3.5G打造5G容量層；通過(guò)2.1G打造5G基礎(chǔ)覆蓋層，實(shí)現(xiàn)與中移動(dòng)2.6G相比擬的覆蓋優(yōu)勢(shì)。

（1）演進(jìn)：3.5G（200M）打造5G容量層，2.1G打造5G基礎(chǔ)覆蓋層，實(shí)現(xiàn)TDD+FDD全球中頻段最大帶寬的5G精品網(wǎng)。

（2）競(jìng)爭(zhēng)：3.5G頻率相比與2.6G頻率無(wú)線傳播處于劣勢(shì)，所以要充分利用既有的中低頻資源，打造差異化優(yōu)勢(shì)。

（3）投資：5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期設(shè)備投資高昂，應(yīng)充分利用不同的頻段、不同類型的設(shè)備布局5G網(wǎng)絡(luò)，可大幅節(jié)約5G投資。

3.2 5G頻率頻譜策略

（1）價(jià)值區(qū)域3.5G連續(xù)覆蓋，2.1G針對(duì)性強(qiáng)化室內(nèi)淺層覆蓋；

（2）廣覆蓋區(qū)域2.1G基礎(chǔ)覆蓋，對(duì)于部分熱點(diǎn)區(qū)域疊加3.5G進(jìn)行容量補(bǔ)充；

（3）價(jià)值區(qū)域建議采用64TR（Transmit和Receive，指64收發(fā)通道，下同）進(jìn)行部署，其他區(qū)域采用32TR（Transmit和Receive，指32收發(fā)通道，下同）進(jìn)行部署。

3.3 2.1G頻率重耕及定位

3.3.1 2.1G NR優(yōu)勢(shì)及部署建議

3.5G穿透損耗過(guò)大，給宏站的部署帶來(lái)巨大壓力；同時(shí)，由于無(wú)源器件、天線的種種限制，以及3.5G DAS(Disfributed Antenna System，分布式天線系統(tǒng))饋線損耗，給3.5GNR（New Radio，一般指5G基站，下同）傳統(tǒng)室分帶來(lái)重重困難。

聯(lián)通電信聯(lián)合建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)及2.1G頻段的重耕，給5G的廣覆蓋和傳統(tǒng)室內(nèi)分布的建設(shè)帶來(lái)了曙光。

（1）2.1G 彌補(bǔ)3.5G NR上行不足補(bǔ)齊下行體驗(yàn)，提升深度覆蓋水平。同時(shí)也為低容量區(qū)域快速部署5G提供了便利。

①重點(diǎn)核心區(qū)域2.1G針對(duì)性補(bǔ)充強(qiáng)化室內(nèi)淺層覆蓋。

② 其他區(qū)域2.1G作為基礎(chǔ)覆蓋層，快速部署5G。

（2）3.5G頻段覆蓋受限，2.1G頻段重耕后，具有反開(kāi)3/4G功能，可以整合現(xiàn)網(wǎng)3/4G老舊設(shè)備，能夠節(jié)省租金和電費(fèi)；同時(shí)室內(nèi)覆蓋方面對(duì)于非重點(diǎn)口碑樓宇和重點(diǎn)口碑樓宇（住宅）等中低流量樓宇，建議使用2.1G傳統(tǒng)DAS(Disfributed Antenna System，分布式天線系統(tǒng))/樓宇互打方式覆蓋，滿足覆蓋的同時(shí)能節(jié)約大量投資，降低運(yùn)營(yíng)成本。

（3）考慮到目前2.1G的產(chǎn)業(yè)形狀，建議2.1G補(bǔ)充覆蓋根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈成熟情況適當(dāng)延后。

3.3.2 2.1重耕策略建議

5G初期三大運(yùn)營(yíng)商的5G套餐制定價(jià)格偏高（如表1所示），用戶消費(fèi)水平短時(shí)間內(nèi)難以有大的提高；間接影響著5G用戶的發(fā)展。

表1 5G初期各運(yùn)營(yíng)商5G套餐情況

由于手機(jī)用戶上網(wǎng)習(xí)慣的改變和高清視頻等業(yè)務(wù)的發(fā)展，4G流量飛速發(fā)展，5G建網(wǎng)初期用戶發(fā)展(流量分流作用）不容樂(lè)觀，直接給4G容量帶來(lái)越來(lái)越大的壓力。

所以2.1G的頻率重耕不可一蹴而就，現(xiàn)網(wǎng)有相當(dāng)數(shù)量的L2100承擔(dān)著4G熱點(diǎn)流量，所以5G建網(wǎng)初期2.1G應(yīng)兼顧4G流量熱點(diǎn)的分流，建議2.1G開(kāi)通 DSS，兼顧4G容量壓力釋放和5G口碑建立。等5G用戶達(dá)到一定比例，2.1G全部重耕至5G，如圖1所示。

圖1 2.1G頻率重耕建議

4 5G無(wú)線設(shè)備能力對(duì)比

64TR 3.5G無(wú)線設(shè)備價(jià)格昂貴，功耗較大，全部高配部署64TR 3.5G會(huì)造成投資的巨大浪費(fèi)，且給后期的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本帶來(lái)巨大壓力，因此5G初期建設(shè)必須是分場(chǎng)景、分區(qū)域結(jié)合設(shè)備覆蓋性能、容量性能、業(yè)務(wù)需求來(lái)進(jìn)行5G設(shè)備選型組合，打造各項(xiàng)指標(biāo)最優(yōu)的精品網(wǎng)絡(luò)。

4.1 320W 64TR 3.5G 設(shè)備與240 W 64TR 3.5G 設(shè)備能力對(duì)標(biāo)

4.1.1 理論覆蓋能力對(duì)比

200 W/240 W/320 W各場(chǎng)景覆蓋率均大于90%，320 W更優(yōu)。不同場(chǎng)景的功率體驗(yàn)有差異，普通城區(qū)體驗(yàn)差異大，如表2所示。

表2 不同場(chǎng)景仿真：下行速率100 Mbit/s的覆蓋率

64TR 320 W較240 W有效提升小區(qū)吞吐率和邊緣速率。320 W設(shè)備可通過(guò)網(wǎng)管配置成240 W使用，而240 W需要更換硬件的方式才能達(dá)到320 W發(fā)射功率。

密集城區(qū)320 W邊緣速率提升約12%，平均吞吐量提升5%左右；一般城區(qū)提升效果更明顯，320 W邊緣速率提升23%，平均吞吐量提升10%左右。

4.1.2 實(shí)際測(cè)試能力對(duì)比

某地區(qū)精品網(wǎng)共建共建測(cè)試中，深度覆蓋的遠(yuǎn)點(diǎn)，在100 M帶寬下，采用150 W/200 W發(fā)射功率相較于100 W發(fā)射功率，對(duì)邊緣用戶的感知速率增益有明顯加成，約在50%以上，如表3所示。

表3 深度覆蓋遠(yuǎn)點(diǎn)下行速率

4.2 64TR與32TR 3.5G設(shè)備能力對(duì)標(biāo)

4.2.1 理論覆蓋能力對(duì)比

32TR與64TR無(wú)線設(shè)備相比，由于引入了移相器的差損，造成天線增益方面的降低，大約降低1.2 dB左右，其覆蓋能力相對(duì)64TR有所降低。在水平方向角度方面，32TR與64TR相同，但垂直維度上的波束掃描范圍相比64TR降低，造成垂直覆蓋能力弱于64TR設(shè)備，所以64TR在密集城區(qū)在容量增益方面優(yōu)勢(shì)更明顯。

4.2.2 實(shí)際測(cè)試覆蓋能力對(duì)比

根據(jù)測(cè)試結(jié)果來(lái)看，覆蓋目標(biāo)建筑物6樓以下是主波束覆蓋區(qū)，在6層以下64TR和32TR用戶的上下行速率相差不大。15樓以上差異明顯。在33層64TR的增益最大；64TR設(shè)備在高層覆蓋方面優(yōu)勢(shì)明顯，中低層覆蓋優(yōu)勢(shì)不大，如表4所示。

表4 3.5GNR 64TR 與32TR覆蓋測(cè)試情況

4.3 3.5G與2.1G設(shè)備能力對(duì)標(biāo)

2.1G相比3.5G頻段，在空間傳播、室內(nèi)穿透損耗上有明顯優(yōu)勢(shì)；3.5頻段在波束賦形、終端多天線設(shè)計(jì)上有優(yōu)勢(shì)，如圖2所示。

圖2 3.5G與2.1G能力對(duì)比

特定場(chǎng)景深度覆蓋以及廣覆蓋，2.1G NR覆蓋能力和成本優(yōu)勢(shì)明顯；全網(wǎng)組網(wǎng)性能對(duì)比需待進(jìn)一步外場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證。以下鏈路預(yù)算及仿真分析供參考。

從鏈路預(yù)算來(lái)看，2.1G NR覆蓋能力（站距）明顯優(yōu)于3.5G NR，在密集城區(qū)3.5G 64TR覆蓋323 m，2.1G 4TR覆蓋411 m；在一般城區(qū)3.5G 64TR覆蓋410 m，2.1G 4TR覆蓋536 m。

從仿真來(lái)看，不同站距下，2.1G NR上行邊緣速率（95%概率）比3.5G NR相對(duì)值優(yōu)勢(shì)明顯，絕對(duì)值優(yōu)勢(shì)不大，如圖3所示。

圖3 3.5G與2.1G上行邊緣速率對(duì)比（站距）

5 5G無(wú)線設(shè)備選型方案建議

設(shè)備選型需要統(tǒng)籌分析、統(tǒng)一計(jì)算，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)整體規(guī)劃統(tǒng)一設(shè)備選型依據(jù)。核心城區(qū)、2B需求區(qū)域、高業(yè)務(wù)高價(jià)值區(qū)域、重點(diǎn)保障覆蓋區(qū)域建議選取3.5G 64TR設(shè)備，打造極致體驗(yàn)；一般城區(qū)、高價(jià)值區(qū)域間連片覆蓋區(qū)域、中業(yè)務(wù)中價(jià)值區(qū)域建議選用3.5G 32TR進(jìn)行覆蓋；其余連續(xù)覆蓋區(qū)域建議選用2.1G NR進(jìn)行覆蓋。

5.1 宏站設(shè)備選型

5.1.1 設(shè)備選型建議

64TR在高流量高價(jià)值、高樓層的城區(qū)覆蓋有優(yōu)勢(shì)；32TR適合中低流量、樓層（6層以下）；320 W設(shè)備較240 W設(shè)備邊緣用戶速率提升有優(yōu)勢(shì)，64TR設(shè)備優(yōu)選320 W設(shè)備提升覆蓋質(zhì)量。

5G初期建設(shè)聚焦價(jià)值區(qū)域，建議如下：

（1）密集城區(qū)，核心商圈等價(jià)值區(qū)域采用3.5G 64TR設(shè)備進(jìn)行覆蓋；一般城區(qū)、郊區(qū)采用3.5G 32TR設(shè)備進(jìn)行覆蓋；

（2）縣城爆點(diǎn)、熱點(diǎn)區(qū)域選擇采用3.5G 64TR或32TR點(diǎn)狀覆蓋，2.1G連續(xù)覆蓋策略。

（3）高鐵：原則上根據(jù)線路客流量、繁忙程度合理選 擇3.5G 8T8R或2.1G 4T4R（Transmit和Receive，指4收發(fā)通道，下同）設(shè)備進(jìn)行覆蓋。

新建4G室外站點(diǎn)如選用4T4R 2.1G設(shè)備，需具備面向5G重耕演進(jìn)能力，通過(guò)軟件功能按需開(kāi)通3/4/5G。

5.1.2 天線掛高建議

（1）5G網(wǎng)絡(luò)中一般建議宏站天線掛高高于覆蓋區(qū)域建筑物高度5～10 m；

（2）站高與小區(qū)半徑/站間距映射關(guān)系表（聯(lián)通/電信 NR3.5），如表5所示。

表5 站高與小區(qū)半徑/站間距映射關(guān)系表

聯(lián)通/電信市區(qū)考慮典型站間距400～420 m，建議市區(qū)NR天線高度控制在25～35 m左右，略高于周邊建筑物高度，對(duì)于部分街道，可使用桿站補(bǔ)充覆蓋，提升峰值速率。

5.2 室分設(shè)備選型

5.2.1 設(shè)備選型建議

由于5G是高頻組網(wǎng)，弱覆蓋區(qū)域主要集中在室內(nèi)。特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隔斷較多的建筑，單靠宏站很難形成有效覆蓋。在規(guī)劃組網(wǎng)的過(guò)程中要靈活運(yùn)用現(xiàn)有的多種設(shè)備類型，合理選擇“遠(yuǎn)處打”、“近處打”、“進(jìn)小區(qū)”、“進(jìn)樓宇”等規(guī)劃建設(shè)手段，能夠有效的解決深度覆蓋問(wèn)題。深度覆蓋解決建議如圖4所示。

5G建設(shè)初期，室分應(yīng)聚焦高品牌潛力、高業(yè)務(wù)量、高人流量、高端用戶占比高的高價(jià)值樓宇和品牌區(qū)域。

圖4 深度覆蓋解決建議

當(dāng)前5G室分設(shè)備形態(tài)單一，3.5G的數(shù)字化室分造價(jià)高，初期適用于高價(jià)值樓宇和品牌區(qū)域。對(duì)于內(nèi)部隔斷少、較為開(kāi)闊的場(chǎng)景，優(yōu)先采用3.5G數(shù)字化室分，網(wǎng)絡(luò)容量大、用戶體驗(yàn)佳；對(duì)于內(nèi)部隔斷較多場(chǎng)景，優(yōu)先采用3.5G數(shù)字化室分（可外接天線型）+無(wú)源天線，降低建設(shè)成本。

對(duì)于中低價(jià)值樓宇，視設(shè)備成熟情況，后續(xù)可考慮采用2.1G重耕（合路現(xiàn)有DAS）、社會(huì)化小站、中低成本數(shù)字化室分設(shè)備等進(jìn)行建設(shè)，進(jìn)一步降低部署成本。

各場(chǎng)景設(shè)備選型建議如下。

（1）高流量高價(jià)值場(chǎng)景：可采用3.5G 4T4R 100 M有源系統(tǒng)覆蓋；

（2）中流量?jī)r(jià)值場(chǎng)景、品牌場(chǎng)景：可采用3.5G 4T4R 100 M有源系統(tǒng)（可外接天線型）覆蓋；

（3）低流量品牌場(chǎng)景：可采用3.5G 2T2R 100 M有源系統(tǒng)（2通道、低成本）覆蓋。待2.1G產(chǎn)品成熟后，可采用傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)5G覆蓋。

（4）高鐵車站、機(jī)場(chǎng)、CBD商圈等超高流量?jī)r(jià)值場(chǎng)景：優(yōu)先考慮部署3.5G 4T4R 300 M設(shè)備；

（5）聯(lián)通/電信自有演示營(yíng)業(yè)廳等口碑場(chǎng)景：考慮品牌宣傳效果，可采用3.5G 4T4R 200 M設(shè)備覆蓋；

（6）地鐵：針對(duì)存量地鐵場(chǎng)景，現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了3/4G覆蓋，可采用利舊傳統(tǒng)DAS室分，更換2 100 M設(shè)備信源，實(shí)現(xiàn)2.1G NR覆蓋；對(duì)于客流量、業(yè)務(wù)量集中、數(shù)據(jù)流量。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著5G網(wǎng)絡(luò)部署加快，運(yùn)營(yíng)商既關(guān)注網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力又重視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化建設(shè)要求越來(lái)越高，5G網(wǎng)絡(luò)部署需要考慮共建共享的場(chǎng)景、業(yè)務(wù)需求、覆蓋能力、運(yùn)營(yíng)成本等方面，以平衡投資與收益的關(guān)系，本文對(duì)通信行業(yè)發(fā)展進(jìn)行了預(yù)估，結(jié)合5G無(wú)線設(shè)備能力對(duì)5G無(wú)線設(shè)備選型提供指導(dǎo)建議，為后續(xù)5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供參考。