面向5G的智慧園區傳輸網絡基礎設施部署研究

陳禮波

（中訊郵電咨詢設計院有限公司，北京 100048）

智慧園區對于我國智慧城市建設工作有著非常重要的意義，是智慧城市中不可或缺的組成部分，肩負著聚集區域經濟的發展以及產業升級、調整的重要使命[1]。通過建設智慧園區帶動城市區域經濟發展，已經成為目前各級政府實現經濟發展任務中的重要手段之一。而隨著5G時代的來臨，智慧園區的建設也迎來了新的挑戰和機遇，如何運用好新一代的通信網絡、人工智能以及云計算等先進技術手段進行園區建設升級，成了現階段智慧園區發展建設的首要問題。

1 5G時代的園區組網模式方案

在4G時代之中，園區的無線網絡一般是使用宏微結合且以宏站為主的組網模式，在此模式之下構建出宏小區以及小小區結合的分層異構網絡。因為宏站效率較高，為了保證園區網絡的覆蓋和速率，多以密集建設宏站為主，小站主要負責分擔部分負荷，以此方法來解決異構網所帶來的干擾等問題。但是在5G時代，這樣的組網模式已經無法滿足新型網絡技術的覆蓋需求，根據目前工信部所公布的5G工作頻段當中，主要采用的是3.3～3.6GHz和4.8～5.0GHz，其中以3.5GHz作為5G 工作的主力頻段。5G時代對比4G時代，頻段的使用有著很大的改變，因此系統覆蓋的能力也會受到影響。在現階段的網絡測試當中，站與站之間必須達到166M，才能以3.5GHz頻段，做到上行50Mbit/s，下行100Mbit/s的使用場景。而當頻段在4.9GHz及以上時，網絡基站建設需要更加密集，但在實際的基站建設之中，宏站的建設極限是間距300～350m，因此5G網絡不能再通過原本的組網模式進行建設，而應該調整為宏站與微站協調的新組網模式，將宏站作用定位為普遍覆蓋，改由微站來負責提供高速率以及高容量[2]。

在宏微協同模式中，所需關注的熱點問題便成了怎樣克服異構網移動性以及干擾。4G網絡時代，因為異構網內的微站密度較低，主要是對小區的干擾協作技術、載波聚合干擾控制以及協作點傳輸與接收相關技術的引入實現干擾問題的解決，并采用雙鏈接技術對移動問題進行解決。到了5G時代，微站的密度大幅度增加，隨之變化的是用戶量，小小區進行轉化時，是宏站對用戶提供相應服務，導致物理層的吞吐率大大降低，與新小小區實現連接之后，因為TCP啟動比較慢，其整層性能需經過很長一段時間才得以恢復，造成用戶速率于小小區內進行轉換時有比較大的波動。所以，5G時代的到來，將會使基于D-RNA的4G時代徹底改變，虛擬化技術不斷發展[3]。5G時代所采用的UCNC架構借助基帶對單元虛擬化以及云化進行處理，實現虛擬化小區的平滑，該模式主要以用戶為主，將相關動態進行重新調整，達到資源動態分配以及協商協作的目的，使沒有必要的信令開銷以及頻繁切換得以減少，在很大程度上提升了用戶的業務體驗以及相應感受，于用戶而言，更為方便。另外，為使智慧園區的垃圾桶以及路燈等相關基礎設施均得以連接，并實現低速率和低頻次的要求，園區也需考慮對NB-IOT網絡的引進。面對應急服務以及AR增強性的實現等相關業務的要求，應當把計算能力下沉于無線網的邊緣。用AR增強舉例，其應當對攝像機素輸出視頻內容和所處精準位置進行整體分析，然后隨時感知用戶所處位置和面對方向，即使用定位技術亦或是攝像頭內容等獲取相關信息，并以此為用戶提供更多有效信息，若用戶所處位置以及所面對的方向均有所變動，同樣要及時更新相應的信息。因為AR信息來自于用戶的位置以及攝像內容，因此，其所展現出的本地化比較強，在對這類信息進行處理時，最好的辦法便是于本地進行，并非到云端集中處理，這樣可將AR信息延遲的概率降到最低，使信息處理精確度進一步提高。把邊緣業務以及基帶池的軟件布置于同一個硬件平臺之上，在兩兩間采用虛擬機實行安全隔離，將邊緣計算及相應儲存能力完全利用起來，實現用戶的當地內容緩存以及短時延業務處理，實現智慧園區中各項業務低時延、高安全性的需求[4]。

2 園區基礎設施的布置

2.1 宏站布置

根據上述的新組網模式，雖然5G網絡技術覆蓋要求的站址資源會更加多，但主要會由微站來負責，而宏站的站址建設對比4G時期不會有太大改變。利用信號類型和信道模型以及傳播模型可以得出信號的強度，在根據園區需求來確定信號質量，以此就可以將宏基站的覆蓋間距要求確定出來。其覆蓋率于95%上下、天線掛高25m左右，4G時代的邊緣用戶的下行平均速率在4Mbit/s、上行平均速率在1Mbit/s，而5G時代下行平均速率在25Mbit/s左右，以此可得出密集區域室外宏站之間的距離大約為300～350m，普通區域宏站之間的距離間隔大約為400～500m，而低密度的區域距離約為500～600m。另外，在現階段的5G園區建設中，天面所使用的5GAUU設備具有一體化的特性，其大小為60L（800mm×390mm×190mm），約為43kg左右，不能和其他的系統一同建立，而是必須要單獨設立。通常一個小區所需要的天面數量為2個，1個單獨負責5G網絡，另外1個則為其他系統共同使用，但若是要用3DMIMO的高容量使用場景，則要加多1個天面，增為3個[5]。

2.2 微站布置

在5G園區部署之中，微站的主要作用是增加容量、提高覆蓋率以及加快數據傳輸速率，并為較小的房屋室外覆蓋室內提供必要支持。在5G時代微站將會成為其業務需求持續改變中的重要部署方式，熱點區域在4G時期，微站小區和宏站小區的比例為2：1，普通區域為1：1，而5G時代來臨之后，其比例要調整為5：1，而且還需要根據后期的需求不斷增長，因此，微站的布置數量將會大幅持續增多。目前階段的微站布置主要有以下兩種方法，第一種是將微站安裝在道路的桿體之上，第二種是掛在墻體上或者偽裝部署在周圍的環境之中。桿體部署大部分是以路燈桿和電線桿為主，微站的設備、天線等會利用周邊環境特性進行適當的美化和調整，6～12m的高度是大部分桿體微站天線的掛高。第二種偽裝掛墻方法，大部分是使用了一體化的小型微站設備，其天線和電源等集合在一起，通常只需要一個設備，部署起來非常簡單和便利，但也同時具備覆蓋范圍較小，容量較小的特點。在一般情況之下，微站覆蓋范圍大約為100m，若是要由建筑物的室外覆蓋其室內，微站和建筑物之間的距離大約是30～60m。因此，微站的部署可以和園區業主進行協商，再根據智慧園區的其他需要進行結合考慮，最終得出微站的布置數量。

2.3 機房布置

在新型的組網模式之中，5G時代的中心機房之內將會進行大量的BBU放置，內容分發業務和邊緣計算業務部署也將會根據通用硬件平臺進行，另外，還要將有限寬帶業務也列入考慮范圍之內。因此，中心機房的建設布置也會成為5G智慧園區建設的重要基礎設施之一。另外，現階段很多智慧園區定位相對偏高，地理位置通常是在城市中心、開發區以及人口密度大、商業集中的區域，根據這些特點，智慧園區的機房布置建設也要按照城市中心的建設標準，覆蓋范圍要在1.5～2.5km2，其中要有BBU集中并部署有MEC、OTN、PTN、OLT等設備何空調等配套[6]。

3 結束語

綜上所述，智慧園區結合5G信息網絡技術建設是幫助我國智慧城市發展的重要手段，也是城市化工作的主要內容之一。在未來的5G時代之中，智慧園區內的基礎設施部署將會有所改變和調整，本文對5G時代的智慧園區建設方案進行了探討和分析，并對面向5G的智慧園區傳輸網絡基礎設施提出了部署建議。