5G基站站址規(guī)劃策略研究

太原電信無線網(wǎng)絡優(yōu)化中心 康靈坡

中國電信和中國聯(lián)通進行5G網(wǎng)絡共建共享合作，有助于降低5G網(wǎng)絡建設和運維成本，高效實現(xiàn)5G網(wǎng)絡覆蓋，而進行共享場景下的整體站址規(guī)劃是網(wǎng)絡建設的一個重要環(huán)節(jié)。合理利用4G LTE已有站址進行快速建網(wǎng)，實現(xiàn)5G網(wǎng)絡基本的覆蓋和業(yè)務需求是當前規(guī)劃面臨的主要場景。

本文研究了共建共享場景下的站址規(guī)劃策略。該策略主要是通過現(xiàn)網(wǎng)4G運營、5G網(wǎng)絡仿真的數(shù)據(jù)進行評估，利用熵權法進行評分，選出候選站址。然后結合整體規(guī)劃布局、物業(yè)信息、其他特殊需求等，從建設、運維和效率提升方面從候選站址中識別出最佳建設站點來指導站址規(guī)劃，確保資源精準投入，促進5G網(wǎng)絡最大效能發(fā)揮。

1 現(xiàn)網(wǎng)4G運營數(shù)據(jù)評估

基于4G小區(qū)的數(shù)據(jù)流量、話務量、高價值用戶數(shù)分布來類推并評估5G業(yè)務生態(tài)。

1.1 數(shù)據(jù)流量

主要考察現(xiàn)網(wǎng)站點的用戶流量和業(yè)務類型分布情況，流量越高，說明該站點覆蓋范圍內(nèi)的用戶對網(wǎng)絡的使用度越高，對于未來5G網(wǎng)絡的eMBB業(yè)務的需求度也可能越高，需要優(yōu)先考慮部署5G網(wǎng)絡。采用本站址下電聯(lián)所有4G系統(tǒng)的近一周流量之和作為評判依據(jù)。

1.2 VoLTE話務量

主要基于站點VoLTE話務量。目前5G終端會EPS FB回落至4G，使用4G VoLTE。VoLTE話務量高的區(qū)域也是客戶集中剛的區(qū)域，需要優(yōu)先考慮部署5G網(wǎng)絡。采用本站址下電聯(lián)所有4G系統(tǒng)的近一周VoLTE話務量之和作為評判依據(jù)。

1.3 高價值用戶數(shù)分布

通過建維優(yōu)相關平臺可以知道用戶套餐及終端情況并按照一定的標準定義高價值用戶。高價值用戶一般業(yè)務量較大，使用更多的數(shù)據(jù)或語音業(yè)務。而且，未來的5G用戶是從存量4G用戶中遷移而來，而4G高價值用戶是尋找“潛在5G用戶”的最有效的途徑。目前假設定義4G高價值用戶為使用129元以上套餐或者終端價值3000遠以上的用戶。4G小區(qū)的高價值用戶數(shù)為該小區(qū)近一周日均常駐4G高價值用戶的數(shù)量，常駐用戶定義為一周內(nèi)在該小區(qū)駐留時長大于5h。

2 5G覆蓋仿真數(shù)據(jù)評估

2.1 穿透損耗測試

穿透損耗越大，RSRP越小，反之越大。當覆蓋要求為室外時，視為穿透損耗(Penetration Loss)0dB。當覆蓋要求為室內(nèi)(含車內(nèi)或船內(nèi))時，不同區(qū)域、不同建筑物材質(zhì)下穿透損耗值都會有差異。

我們選取了太原市城區(qū)典型建筑進行測試，獲取3.5GHz波段在典型建筑的穿透損耗值。通過現(xiàn)場測試得到太原市市區(qū)典型建筑物在3.5GHz頻率室內(nèi)一層穿透損耗值，其中磚混墻一層穿損典型測試值為16dB左右，玻璃幕墻一層穿損典型測試值為6dB左右。由此在仿真室外宏站覆蓋室內(nèi)(O2I)場景時，可以根據(jù)實測值設置穿透損耗。測試點選擇高新區(qū)如家酒店(磚混墻)和太原市南中環(huán)街潤東酒店(玻璃幕墻)。

2.2 射線追蹤模型校正

傳播模型是進行無線網(wǎng)絡規(guī)劃的基礎能力。以往2/3/4G網(wǎng)絡規(guī)劃大部分使用SPM/CostHata/OkumuraHata等經(jīng)驗傳播模型，而基于射線追蹤技術的確定性傳播模型在近幾年得到了較深入的研究和應用。射線追蹤模型可以模擬出信號傳播路徑中的反射、繞射、散射、穿透等現(xiàn)象，能夠獲得比傳統(tǒng)經(jīng)驗傳播模型更精細、更合理、更準確的規(guī)劃仿真結果，更適合于傳播環(huán)境復雜的城區(qū)環(huán)境。同時，傳統(tǒng)的經(jīng)驗傳播模型被設計用來支持Sub3G頻譜，不適用于5G高頻，而射線追蹤傳模應用場景的頻率越高，射線近似越準確，因此普遍推薦使用適合5G高頻的射線追蹤傳播模型進行5G網(wǎng)絡規(guī)劃。

射線追蹤模型雖然是基于電磁傳播理論的確定性計算模型，但是由于無法考慮實際環(huán)境中的所有細節(jié)因素，因此模型仍然需要進行校正。傳模校正的輸入和處理流程會直接影響模型校正結果，進而影響仿真預測的結果。

針對太原市典型城區(qū)覆蓋場景進行射線追蹤傳模校正，采集太原市小店區(qū)的實測DT數(shù)據(jù)，擬合并訓練傳播模型，獲取3.5GHz頻率下的傳模參數(shù)。

使用校正后的射線追蹤傳模進行覆蓋仿真，與道路實測數(shù)據(jù)進行比較，仿真結果和實際道路測試數(shù)據(jù)的趨勢基本吻合，邊緣SSB RSRP 5%采樣點覆蓋電平RSRP誤差1.78dB，平均SSB RSRP誤差1.2dB。校正后的模型與場景適配程度良好，可應用于同一場景的覆蓋仿真。

2.3 5G覆蓋仿真方法

電信聯(lián)通共建共享下，雙方的4G基站組成了5G建設的候選站址集合。對所有候選站址進行5G覆蓋仿真，仿真的室內(nèi)穿透損耗值使用測試值，仿真?zhèn)髂Ｊ褂眯Ｕ纳渚€追蹤傳模，仿真時5G RF工參參考4G工參，采用默認波束場景，最大功率配置。覆蓋仿真得到每個候選站點不同扇區(qū)的宏站覆蓋室外(O2O)和宏站覆蓋室內(nèi)(O2I)的覆蓋柵格數(shù)，取SSB RSRP大于-110dBm的柵格為小區(qū)有效覆蓋柵格，統(tǒng)計每個候選扇區(qū)的O2O和O2I的有效柵格數(shù)作為5G覆蓋評估的依據(jù)。

3 熵權法初步選址

3.1 熵權法思路介紹

熵權法的基本思路是根據(jù)指標變異性的大小來確定客觀權重。一般來說，若某個指標的信息熵Ej越小，表明指標值得變異程度越大，提供的信息量越多，在綜合評價中所能起到的作用也越大，其權重也就越大。相反，某個指標的信息熵越大，表明指標值得變異程度越小，提供的信息量也越少，在綜合評價中所起到的作用也越小，其權重也就越小。

熵權法賦權包括三個步驟：

（1）數(shù)據(jù)標準化

將各個指標的數(shù)據(jù)進行標準化處理。

（2）求各指標的信息熵

根據(jù)信息論中信息熵的定義，一組數(shù)據(jù)的信息熵：

（3）確定各指標權重

3.2 熵權法站址評估方法

5G覆蓋評估考慮O2O和O2I的覆蓋，此時X1=O2O的有效柵格數(shù)，X2=O2I的有效柵格數(shù)；4G話務考慮4G小區(qū)的數(shù)據(jù)流量、VoLTE話務量、價值用戶數(shù)，則X1=4G小區(qū)的數(shù)據(jù)流量，X2=VoLTE話務量，X3=4G價值用戶數(shù)。通過熵權法賦權3個步驟計算，得到不同小區(qū)的5G覆蓋因素得分和4G話務因素得分。

在評估5G覆蓋時綜合考慮了不同候選扇區(qū)在O2O和O2I的覆蓋情況作為評價指標，評估4G話務時綜合考慮了4G小區(qū)的數(shù)據(jù)流量、VoLTE話務量、價值用戶數(shù)等因素作為評價指標。在進行候選站點優(yōu)選時，不同小區(qū)按照5G覆蓋因素和4G話務進行打分，因此需要設計不同指標因子的權重配置規(guī)則。引入熵權法確認各指標因子的權重，最后得到不同候選小區(qū)的5G覆蓋、4G話務的得分情況。

3.3 計算候選站點的最終評估得分

在綜合考慮5G高精度仿真數(shù)據(jù)、4G話務數(shù)據(jù)、高價值用戶分布數(shù)據(jù)、熱點場景信息等多維度數(shù)據(jù)的加權分析后，計算候選站點的最終評估得分。

最終評估得分=5G覆蓋評估得分×權重1+4G話務因素評估得分×權重2。權重1和權重2的比重可以根據(jù)需求進行調(diào)整，且要求權重1和權重2相加為1。本文以4G話務因素評估權重0.6，覆蓋因素權重0.4為例，根據(jù)SSB RSRP邊緣覆蓋率的建網(wǎng)標準要求下進行多倫選站仿真，得到最優(yōu)選站結果。

4 基于共建共享的站址規(guī)劃策略

網(wǎng)絡建設要滿足公司已定的5G網(wǎng)絡覆蓋質(zhì)量目標和容量規(guī)劃要求，包含覆蓋率、峰值速率、單用戶下行速率、上行速率、移動性、時延、小區(qū)邊緣吞吐量等技術指標。同時重點關注市場前端關于黨政軍、政企大客戶、特殊客戶等的特殊需求。

在滿足以上目標和需求的前提下，通過上述評估，基于共建共享的站址規(guī)劃策略主要包含以下三個步驟：

首先收集來自市場前端、現(xiàn)網(wǎng)運營、網(wǎng)絡仿真三個維度的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要包括需求(容量需求、覆蓋需求、熱點場景信息)、現(xiàn)網(wǎng)4G運營數(shù)據(jù)(流量、話務量、高價值用戶分布)、5G的高精度仿真數(shù)據(jù)。

其次對多維數(shù)據(jù)賦予不同的權重，結合使用熵權法價值評估進行站址初步規(guī)劃，選出候選站址。

最后結合整體規(guī)劃布局、物業(yè)信息、其他特殊需求等，從建設、運維和效率提升方面從候選站址中識別高最佳建設站點來指導站址規(guī)劃，確保資源精準投入，促進5G網(wǎng)絡在現(xiàn)在共建共享背景下最大效能發(fā)揮。

總結：本文結合現(xiàn)網(wǎng)5G規(guī)劃目標和4g共建共享現(xiàn)狀，針對5G站址規(guī)劃給出了方案建議：基于三個維度(前端需求、現(xiàn)網(wǎng)4G數(shù)據(jù)、5G仿真數(shù)據(jù))，通過三個步驟進行站址規(guī)劃，目的在于精確選出最優(yōu)5G站址，促進5G網(wǎng)絡在共建共享背景下最大效能發(fā)揮。