5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃流程及工程建設(shè)方案研究

馮燦峰

（湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，湖南 長沙 410126）

1 5G應(yīng)用場景

在我國科技的推動下，我國已經(jīng)向國際電信聯(lián)盟提出5G在國內(nèi)的主要應(yīng)用范圍。為了能夠滿足5G的網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求，我國正在大規(guī)模建設(shè)廣域覆蓋場景[1]；為了滿足5G熱點(diǎn)區(qū)域的容量，滿足人們的正常用網(wǎng)需求，實(shí)施熱點(diǎn)高容量場景的部署；為了使物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)能夠滿足5G的業(yè)務(wù)承載量，重點(diǎn)實(shí)施低功耗大連接的場景部署；為了能夠使5G網(wǎng)絡(luò)的處理速度滿足車聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)的控制，建設(shè)地市延高的可靠場景。因此，國際電信聯(lián)盟根據(jù)我國4大應(yīng)用場景將其總結(jié)為3大應(yīng)用場景，主要有增強(qiáng)移動寬帶的建設(shè)、高可靠低時延的通信以及實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)的狀態(tài)。表1為5G主要涉及的區(qū)域。在這些場景利用5G時，具有超高流量密度、超高移動以及超高連接數(shù)密度的特點(diǎn)，為第5代通信網(wǎng)絡(luò)帶來了一定挑戰(zhàn)與困難。

表1 場景需求

2 5G標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)

國際通信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP分別將Release15和Release 16作為5G的標(biāo)準(zhǔn)。5G的第一階段標(biāo)準(zhǔn)由Release 15提供，2018年中旬已經(jīng)完成測試；5G第二階段標(biāo)準(zhǔn)由Release 16提供，是5G標(biāo)準(zhǔn)的完成版本，初步預(yù)計在2020年完成。

3 5G規(guī)劃建設(shè)

綜合考慮投資和效益，5G規(guī)劃建設(shè)應(yīng)以業(yè)務(wù)體驗為中心，統(tǒng)籌規(guī)劃、適度領(lǐng)先、按需建設(shè)，構(gòu)建最佳TCO的5G網(wǎng)絡(luò)。

3.1 規(guī)劃流程

5G規(guī)劃流程與4G規(guī)劃流程基本一致，包含3個步驟：網(wǎng)絡(luò)規(guī)模估算、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)規(guī)劃。

3.1.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模估算

綜合考慮覆蓋區(qū)域面積和用戶規(guī)模，結(jié)合單站容量與小區(qū)半徑，得出初步站點(diǎn)規(guī)模。

3.1.2 網(wǎng)絡(luò)仿真規(guī)劃

輸出多站組網(wǎng)的覆蓋效果（RSRP、SINR、TX Power）和小區(qū)容量（平均吞吐量、邊緣吞吐量）。

3.1.3 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)規(guī)劃

包括工程參數(shù)站點(diǎn)經(jīng)緯度、天線高度、方位角、下傾角、波束、小區(qū)參數(shù)-小區(qū)參數(shù)、TAC、PCI、PRACH以及鄰區(qū)等。

5G和4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的關(guān)鍵差異，如表2所示。

3.2 規(guī)劃要點(diǎn)

3.2.1 業(yè)務(wù)預(yù)測

5G初期應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇有流量、有品牌需求的熱點(diǎn)和高價值區(qū)域，聚焦eMBB場景，在確保4G容量的基礎(chǔ)上快速具備5G能力。初期應(yīng)以業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，不建議大規(guī)模、廣覆蓋的建設(shè)模式。

3.2.2 覆蓋規(guī)劃

在5G無線網(wǎng)絡(luò)預(yù)算過程中，應(yīng)該確定子區(qū)域的業(yè)務(wù)速率是否符合，并通過估算查看每種業(yè)務(wù)在工作狀態(tài)下允許損耗的路徑，然后利用傳播模型計算公式對最大路徑消耗進(jìn)行校正計算，記錄每種業(yè)務(wù)的覆蓋半徑，隨后將最小值應(yīng)用到5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋[2]。從圖1、圖2可以看出，5G的覆蓋主要是上行覆蓋半徑受限。

3.2.3 容量規(guī)劃

進(jìn)行容量規(guī)劃的過程需要分區(qū)域進(jìn)行。第一，估算各個區(qū)域各種類型的業(yè)務(wù)量；第二，根據(jù)各個區(qū)域的業(yè)務(wù)模型和用戶模型估算業(yè)務(wù)總量；第三，在計算實(shí)際區(qū)域的小區(qū)數(shù)時，需要使用業(yè)務(wù)總量與單位較小的容量進(jìn)行計算；第四，計算整個業(yè)務(wù)所需的小區(qū)數(shù)時，需要將各個區(qū)域的小區(qū)數(shù)相加。5G在建設(shè)過程中采用了大規(guī)模多輸入多輸出模式、新型編碼以及濾波正交頻分復(fù)用等相關(guān)技術(shù)，有效提升了頻譜效率，且使用的寬帶是百兆以上的，使得5G具有大連接和大容量功能[3]。

表2 5G和4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的關(guān)鍵差異

圖1 4G與5G上行速率VS站間距

圖2 4G與5G下行速率VS站間距

3.2.4 站址規(guī)劃

5G站址規(guī)劃與4G站址規(guī)劃類型采用“宏+桿+室”三層立體組網(wǎng)，從5G與4G上下行覆蓋半徑對比可知，5G覆蓋主要是上行半徑受限。可通過4G/5G協(xié)同，采用上行覆蓋增強(qiáng)（SUL）技術(shù)利用4G上行對5G上行進(jìn)行增強(qiáng)。所以，初期建設(shè)采用與4G宏站同址建設(shè)，是快速開通5G的最經(jīng)濟(jì)、快捷方式。由于原來城區(qū)站址基本均存在多運(yùn)營商和2G/3G/4G多系統(tǒng)多天線的情況，同址新建5G原來的天面資源和電力系統(tǒng)壓力大，可考慮采用宏站天饋整合和設(shè)備整合方式為5G設(shè)備騰空間。

小基站在4G建設(shè)中使用異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的基本概念，利用宏蜂窩與微蜂窩促成多層蜂窩，促使多制式融合趨勢的形成。然而，5G無線網(wǎng)絡(luò)將會變?yōu)槎喾N無線技術(shù)，利用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，形成可靠密集網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，促使小基站建設(shè)能夠滿足密集組網(wǎng)，并且能夠迅速處理和建設(shè)室內(nèi)外覆蓋。

4 結(jié) 論

工信部5G牌照的發(fā)布，標(biāo)志著我國進(jìn)入5G時代，而2019年正式被確立為我國的5G元年。三大運(yùn)營商已陸續(xù)在全國多城市范圍內(nèi)推進(jìn)5G試點(diǎn)，5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)處于小規(guī)模多區(qū)域的試驗階段，需要完整的網(wǎng)絡(luò)規(guī)范方案進(jìn)行指導(dǎo)。當(dāng)前，相應(yīng)的城市已經(jīng)開始建設(shè)5G基站，需做好5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的準(zhǔn)備，促使各個行業(yè)更好更快發(fā)展。