基于分布式基站的5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃分析

雷先兵

【摘要】目前我國各大運營商已擁有5G商用牌照，5G基礎設施建設迎來了火熱的施工期，這意味著我國正式進入了5G時代。在將來的一段時間內，3G、4G、5G網(wǎng)絡也將在社會上并存。從本質上來說，5G網(wǎng)絡的傳輸速度要遠遠超過3G、4G，但是由于5G網(wǎng)絡的規(guī)劃和建設也在實際情況中面臨著巨大的挑戰(zhàn)。因此，本文根據(jù)對5G無線網(wǎng)絡技術工藝特征的調研為基礎，深入分析了分布式基站的優(yōu)越性及基本建設關鍵點，主要研究分析了根據(jù)分布式基站的5G無線網(wǎng)絡整體規(guī)劃具體措施，以僅供參考。

【關鍵詞】分布式基站;規(guī)劃;5G無線網(wǎng)絡

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.16.006

1. 5G網(wǎng)絡技術特點

通過分析5G網(wǎng)絡的技術應用水平，依據(jù)5G網(wǎng)絡的應用領域和業(yè)務流程要求，將5G網(wǎng)絡的應用場景分為三類：一類是增強型移動寬帶，一種是多設備或大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)技術，最后一類是超高可靠性和超低延遲通信。對于移動寬帶，必須對傳統(tǒng)式4G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中的寬帶業(yè)務流程開展具體分析，并在這個基礎上為客戶帶來更佳的服務感受。大型物聯(lián)網(wǎng)是指通過無線網(wǎng)絡直接連接人與物，實現(xiàn)人與物有效互動的大型物聯(lián)網(wǎng)。超可靠、超低延遲通信是基于5G網(wǎng)絡技術的應用，可以有效控制網(wǎng)絡延遲，提升數(shù)據(jù)網(wǎng)絡環(huán)境的安全可靠性和穩(wěn)定性能。但當前中國對5G網(wǎng)絡技術的科學研究主要是匯集在提升客戶的業(yè)務感受和滿足客戶的多樣化需求量上。同時，由于地理分布的差異，用戶的業(yè)務體驗也不同。對于邊緣用戶，業(yè)務體驗略低于中端用戶。況且用戶是靜止的還是移動的，都會影響用戶的體驗水平。對于分散或密集區(qū)域的用戶來說，他們的用戶體驗會有很大的不同。因此針對通信行業(yè)而言，要依據(jù)地理位置有目的性地采取有效措施滿足客戶的需求，以此來做為5G無線網(wǎng)絡的有效整體規(guī)劃。

2. 5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃設計要求

第一，整體規(guī)劃很重要。5G網(wǎng)絡的精準定位確定了5G網(wǎng)絡不會變成全覆蓋網(wǎng)絡。對于高速大容量的數(shù)據(jù)，只是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的網(wǎng)絡需求。怎樣來確認這一類業(yè)務熱點，確定網(wǎng)絡范圍和規(guī)模，是5G網(wǎng)絡建設的重要任務。網(wǎng)絡規(guī)劃依據(jù)相關業(yè)務要求，對相應行業(yè)開展量化分析，確保網(wǎng)絡建設的針對性，有效完成網(wǎng)絡建設的投資回收。同時，由于施工現(xiàn)場的復雜性，需要不斷調整規(guī)劃方案，以確保規(guī)劃總體目標的完成。所以建設5G無線網(wǎng)絡過程中整體規(guī)劃尤為重要。

第二點，設計構思和優(yōu)化方案的結合更密切。5G網(wǎng)絡的建設規(guī)劃能夠是一個邊設計構思邊優(yōu)化方案的流程，并不像目前的移動網(wǎng)絡是先設計構思再優(yōu)化方案。一方面，在整體規(guī)劃中，商業(yè)熱點預測分析不是很精確，一百～兩百米的誤差會造成根本不一樣的最終結果;另一方面，目前越來越難構建，不可能按照理想位置構建全部基站。所以站址調整是一個很大的工程。依據(jù)現(xiàn)場具體情況，定位調節(jié)既要多方面把握現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息，又要考慮規(guī)劃的總體標準，這就須要設計構思和優(yōu)化方法的深度結合。在調節(jié)站點的同一時間，要對周圍通信基站開展對應的優(yōu)化措施，保證整個網(wǎng)絡的服務質量。

第三，設計方法要靈活。恰好是由于這牽涉到場地設計、設計規(guī)劃調節(jié)優(yōu)化方案等諸多方面。這對設計方式明確提出了更多的規(guī)定?，F(xiàn)階段的設計模式是去現(xiàn)場勘查，統(tǒng)計現(xiàn)場基本資料，結合施工目標根據(jù)現(xiàn)場情況進行設計，最終以圖紙和概算的形式體現(xiàn)。在5G無線網(wǎng)絡設計中，這個流程顯然不能滿足建筑要求。5G無線網(wǎng)絡的設計要求規(guī)劃，優(yōu)化和設計可以現(xiàn)場有機結合。最好使用規(guī)劃，優(yōu)化設計等綜合終端完成現(xiàn)場方案設計，規(guī)劃方案中調節(jié)，現(xiàn)場附近通信基站系統(tǒng)優(yōu)化，達到5G網(wǎng)絡快速建設規(guī)劃調節(jié)的需求。

第四，設計與施工相結合?，F(xiàn)階段無線網(wǎng)絡建設規(guī)劃進到現(xiàn)場的難度系數(shù)越來越大，如選型、設計構思、天饋建設規(guī)劃、無線設備建設規(guī)劃、傳輸設備建設等等，對于業(yè)主來說非常繁瑣。在無線5G無線網(wǎng)絡的構建中，基站設備集成了無線、傳輸、天饋等多種功能，施工一次即可完成?？紤]到基站小型和微型設備易操作，設計和施工要有機結合，設計方案確定后立即施工。一方面是因為能夠防止施工作業(yè)與設計構思的不一致，另一方面可以減少施工次數(shù)，不僅可以降低施工難度，而且可以提高施工質量，因此設計構思和施工作業(yè)緊密結合也是5G無線網(wǎng)絡施工作業(yè)大致的目標方向。

3. 5G分布式基站（BBU+RRU）規(guī)劃要點

在通信機房內集中化分布基站（BBU+RRU）基帶處理單元（BBU），射頻處理單元（RRU）被置放在涵蓋范圍遠側天面、鐵塔或別的支撐桿上，BBU和RRU根據(jù)光纖聯(lián)接。RRU的主要功能有RF濾波、放大、上下變頻和中頻處理，RRU放置室外，通過饋線直接與天線相連;BBU主要是開展基帶信號解決、上下變頻、中頻處理等功能。

3.1 分布式基站要求

對分布式基站在傳輸接入、配套設施供電系統(tǒng)、機房需求等方面提出了新的要求。

3.1.1 傳輸接入配置

依照BBU配備實施方案，數(shù)據(jù)傳輸專用設備的選取能夠選用IPRAN或PTN等方法;在傳輸線上，BBU與RRU、BBU兩者之間，借助光纜聯(lián)接，依據(jù)數(shù)據(jù)傳輸容量的須要，配備纖芯總數(shù)。

3.1.2 電源配套設置

RRU選用總體模塊化設計，室內室外可直接置放，對基礎設施建設規(guī)定要求低，電壓動態(tài)范圍寬，無需空調及配套電源。本通信基站集中化建在通信專用通信基站機房，需引進至少一一路穩(wěn)定可靠的市電，并通過UPS、蓄電池、高低壓配電設備提供穩(wěn)定可靠的供電系統(tǒng)。

3.1.3 機房要求

在選擇機房的時候，最好考慮專用機房或者基站機房，設備比較好。電機室要有充足的空間，并預先存留1個擴容位，配套設施的電源、傳輸、空調等基礎設施要符合條件，如達不到，就必須升級改造。

3.2 5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃部署要點

3.2.1 業(yè)務預測

5G起步階段，應優(yōu)先選擇熱點地區(qū)和高價值地區(qū)，重點關注eMBB場景，在確保4G容量的基本上，快速達到5G容量。前期應以業(yè)務流程需要為指引，不建議大規(guī)模的、大覆蓋的建設規(guī)劃模式。

3.2.2 覆蓋率規(guī)劃

5G無線網(wǎng)絡預算過程當中，應確定各自區(qū)域的傳輸率是否一致，并通過估計檢視各業(yè)務在工作狀態(tài)下的容許損耗路徑，再利用傳播模型計算公式修正最大路徑消耗，記錄每條業(yè)務的覆蓋半徑，用傳播模型計算公式修正最大路徑消耗。

3.2.3 產(chǎn)能規(guī)劃

需要在區(qū)域開展產(chǎn)能規(guī)劃。第一，估計各個區(qū)域的業(yè)務量;第二點，依據(jù)各地域的業(yè)務模型和用戶模型估量其業(yè)務內容量;第三點，在預估具體地域的業(yè)務內容量時，需要將業(yè)務量用于計算該區(qū)域的業(yè)務量;第四，在計算該區(qū)域的業(yè)務量時，需要把每個區(qū)域的業(yè)務量相加。在5G建設規(guī)劃全過程中，選用了大規(guī)模的MIMO方式、新編碼技術應用及濾波-頻分復用等相關的技術應用，合理有效提升了5G的頻譜效率，并運用光纖寬帶超出百兆，使5G具有大容量連接和大容量功能性。

3.2.4 站址規(guī)劃

5G通信基站整體規(guī)劃選用“宏+桿+室”三層立體式組網(wǎng)方案，5G基站下行覆蓋半徑主要是5G下行覆蓋半徑的限制。借助4G/5G的協(xié)同效應和上行覆蓋增強（SUL）技術，下行5G實現(xiàn)4G上行。所以，在建設規(guī)劃前期，選用4G宏站建設規(guī)劃，是5G快速開啟最經(jīng)濟實惠、便捷的方法。因為主城區(qū)原來的站點大部分都存有很多個通信運營商和2G/3G/4G多體系多天線的狀況，因此，在新設5G基站的情況下，可考慮采用2G/3G/4G多系統(tǒng)多天線的狀況。

但是，5G無線網(wǎng)絡可能會發(fā)展壯大成各種各樣無線通信技術，運用現(xiàn)代化的工藝構成安全可靠密集型的網(wǎng)絡，促進中小型通信基站建設規(guī)劃符合密集型組網(wǎng)的需求，快速實現(xiàn)室內外覆蓋。

4. 分布式基站在5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃中的應用場景

分布式基站本質是將各個部分分開安裝，減少了各個基站的覆蓋面積，增加了部署密度，從而增加了整個基站傳輸?shù)母采w面積，提升了信息內容傳輸?shù)墓ぷ餍省Ｒ虼丝梢哉J為分布式基站具備更強的的環(huán)境適應能力，即可以廣泛運用于各種各樣的環(huán)境。它不但可以運用于人口密集的城市地域，還能夠為交通主干路無線網(wǎng)絡總體規(guī)劃項目給予便捷，更適合人口密度小、范圍廣的農(nóng)村地區(qū)。

應用于人口密集城區(qū)的5個G無線網(wǎng)絡規(guī)劃，設計師可以把商業(yè)價值低的綠化帶、停車場作為基站地址的首選，采用分布式基站模式，整合自然美化系統(tǒng)，打造基站。在這種背景下，分布式基站的應用不僅可以有效解決空間不足和選址不當?shù)膯栴}，還可以實現(xiàn)資源的利用，降低建設成本;5G無線網(wǎng)絡整體規(guī)劃中分布式通信基站的運用，在農(nóng)村等人口密度散布小、范圍較廣的情景中，比傳統(tǒng)式的宏基站更有優(yōu)越性。在分布式通信基站中，每一個通信基站的覆蓋范圍較小，所以基站的能耗相對較小。此外，農(nóng)村地區(qū)原本人口密度小，地理分布廣，符合“分布式基站的特點”，其信息傳輸效率也可以提高。

5. 結束語

根據(jù)分布式通信基站整體規(guī)劃5G無線網(wǎng)絡，能夠減少機房數(shù)目，大幅度降低網(wǎng)絡建設成本費用，真正實現(xiàn)節(jié)能減排。兩者都具有較高的實用性，對5G網(wǎng)絡的發(fā)展至關重要。今后還應不斷探索新的規(guī)劃方案，以實現(xiàn)更多的智能化、高容量、低功耗、高性價比，滿足5G新時代網(wǎng)絡建設的需求，為網(wǎng)絡建設提供高性價比、低帶寬、低成本、高性價比的網(wǎng)絡建設方向。

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