5G 移動通信技術及其對基站配套的影響

鄒 準

（湖南省郵電規劃設計院有限公司，湖南 長沙410126）

0 引 言

隨著移動互聯網和物聯網市場與業務應用的迅猛發展，5G 技術加快發展進程，對于整個社會經濟發展均會產生巨大影響。只有掌握5G 核心技術，才可引領未來的科技發展。因此，亟需對5G 移動通信技術及其對基站配套的影響進行深入研究。

1 5G 移動通信核心技術

1.1 高頻段傳輸

2G、3G 以及4G 移動通信技術的工作頻率在3 GHz以下。由于通信業務繁多，3 GHz 頻譜以下資源比較擁擠，相比而言高頻段可用資源豐富。5G 移動通信技術可充分利用高頻毫米波段，不僅能夠有效減小通信設備尺寸，同時信息數據傳輸速度也更快。

1.2 大規模MIMO 技術

在5G 移動通信技術的發展中，大規模MIMO 技術是十分重要的核心技術，被廣泛應用于無線通信領域。對于5G 移動通信網絡無線側，可利用MassiveMIMO技術將射頻模塊與天線進行有效集合，有效實現一體化集成建設。大規模天線應用場景如圖1 所示。

1.3 超密集組網

在5G 移動通信技術的實際應用中，為了能夠有效滿足室內外數據傳輸的需要，可采用宏微異構、高低頻協同的方式實現超密集組網。與4G 通信網絡相比，它的數據流量更大。通過應用超密集組網，增加低功率微站的部署密度，滿足5G 高系統容量和可靠用戶速率等需求，且網絡部署方式更加靈活便捷。

圖1 大規模天線應用場景示意圖

1.4 同時同頻全雙工技術

通過應用同時同頻全雙工技術，能夠實現多個方向信號的同步傳輸，可同步進行信號發射以及接收，進而充分利用空口頻率，提升移動通信網絡的靈活性和穩定性。

1.5 新型網絡架構技術

5G 移動通信技術可被應用于多個場景，因此在5G 核心網絡框架的構建中必須保證其框架結構靈活便捷。在5G 技術發展中，將以4G 技術作為基礎，充分利用smallcell 異構網絡技術，只需構建小型基站，即可保證網絡信號強度，增加通信網絡覆蓋率。另外，還應利用基于云無限接入網絡構架的C-RAN 技術，有效增加通信網絡容量，提高頻譜利用率。

2 5G 基站產品架構及形態

4G 通信網絡的基站產品架構為BBU 和RRU 兩級結構，而5G 基站產品架構已發展為CU、DU 和AAU三級結構[1]。

（1）CU（集中單元）：屬于原BBU 架構的非實時部分，具有處理低實時的無線協議棧功能，同時還可部署部分核心網功能下沉業務和邊緣應用業務。

（2）DU（分布式單元）：具有處理物理層功能和高實時的無線協議棧功能，能夠有效滿足uRLLC 業務需要，通過與CU 配合應用構成完整協議。

（3）AAU：由BBU 部分物理層、RRU 部分物理層以及有源天線所組成。

在5G 通信網絡部署過程中，對于5G 設備一般選擇CU/DU 合設方式，而隨著5G 業務需求的不斷增多，其可以MEC 邊緣云為基礎，選用CU-DU 分離方式，還可綜合機房條件、光纖資源實際情況對BBU 進行集中放置。

3 5G 移動通信技術及其對基站配套的影響

3.1 5G 網絡部署的差異

4G 移動通信基站的配套設施一般使用4/8 通道天線。隨著5G 移動通信技術的發展，天線數量增加至64 通道。通過增加基站天線數量，能夠有效提升頻譜效率和覆蓋能力，但是能耗也會大大增加，運營成本較高，對于基站建設規模和質量要求也較高。另外，在5G 移動通信技術的推廣應用中，應強化資源共享，提升用戶體驗。在5G 移動通信基站建設和網絡部署過程中，要求有效控制機房建設數量和質量，進而達到良好的成本控制效果。另外，對于基站覆蓋面積也相應縮小，如在密集城區用高頻組網，覆蓋半徑從4G 的350 m 下降到250 m 左右。由此可見，5G 通信網絡對于基站數量的要求較高，應適當縮小基站建設規模，推廣應用小型基站。

3.2 微基站建設

微基站的發射功率一般在10～20 W，覆蓋范圍較小。與宏站相比，微站的體積和重量均比較小，安裝和使用方式便捷。但是，微站的覆蓋范圍較小，可與宏站建設相結合，互為補充，進而實現立體覆蓋。在5G 通信網絡發展中，5G 網絡頻段較高。如果依然采用傳統的建設方式，將會影響5G 網絡的覆蓋效果。對此，5G 網絡可利用異構網絡實現深度覆蓋。如今，很多廠商已提出多種異構網絡底層網絡覆蓋設備和技術類型，其中SmallCell 的體積小，部署方式靈活便捷，并且能夠有效提升5G 通信網絡性能和服務質量。

3.3 對電源設備的影響

與4G 相比，5G Massive MIMO 基站的功耗較大，單個5G 基站直流負載功耗可達到單個4G 基站的4 倍。如果需增加1 套5G 系統，則外市電容量需增加8 kVA左右。通過對外市電側進行分析，現有基站外市的電容量在15～30 kVA 之間。如果擴容，則基站外市電容量無法滿足實際需要。另外，通過對交直流電源側進行分析，有些電源設備的交、直流容量較低，要求及時更換，避免對63 A 及以下容量交流配電箱以及300 A及以下容量開關電源的正常使用造成不良影響。

3.4 對蓄電池的影響

建設1 套5G 系統按3 h 備電時長計算，則需增加蓄電池300～400 Ah，同時還需安裝1～2 個機架。如今，在宏基站規劃建設中，一般要求安裝2 組500 Ah 鉛酸蓄電池。但是，如果使用空間比較緊張，則可利用替換方案，但是必須滿足2 套4G 系統和2 套5G 系統的實際需要。如果機架空間比較豐富，則可安裝使用梯級鐵鋰電池，同時還應注意對現有鉛酸蓄電池原位替換梯次電池，將其容量提升至1.5 倍。

3.5 對空調系統的影響

在5G 建設中，1 套5G 室內設備將增加1.5 kW 發熱量。對于宏基站，可安裝大風量專用空調設備，進而有效解決制冷問題。通常情況下，現網大部分室外機柜允許冷負荷范圍為500～1 000 W[2]，因此適用性較差。要求根據實際需要積極開發新型室外機柜，確保能夠滿足室內設備負荷熱量。

3.6 對塔桅承載能力的影響

與4G 通信網絡相比，5G AAU 的寬度增加了50%，擋風面積在0.32～0.51 m2之間[3]。與傳統的天線+RRU 相比，它的擋風面積縮小較多，且與4G 天線相比，5G AAU 重量可增加25%，因此對于鐵塔承載能力的要求較高。如今，在城區存量基站規劃建設中，景觀塔和樓面塔較多，但是承載力水平較差，因此在5G 通信網絡的推廣應用中應妥善解決5G 掛載壓力較大的問題。

3.7 BBU 集中放置

隨著5G 通信網絡技術的快速發展，通信網絡正逐漸從廣覆蓋發展為深度覆蓋。在基站建設中，對于資源的需求量不斷增加，導致站點資源數量不斷減少。因此，在5G 通信網絡規劃建設中，應妥善解決這一問題。與常規基站建設方式相比，分布式基站的設備小，能耗低，投資少，建設快。通過建設分布式基站（BBU+RRU）能夠將基帶單元與射頻單元相分離，進而有效實現基帶單元集中放置，有效減小機房建設和租賃需求，進而降低物業協調工作難度。通過集中設置BBU，可有效降低RRU 拉遠站點配套建設，減少網絡建設成本，同時提升電源供給效率，達到良好的節能減排效果。以外，由于基站部署方式比較靈活，也可有效避免基站機房選址的影響，進而提升建網效率。

4 結 論

綜上所述，本文主要對5G 移動通信技術及其對基站配套的影響進行詳細探究。當前，通信網絡已從2G發展至5G，5G 移動通信網絡技術的應用對社會經濟發展產生了較大影響，應明確5G 移動通信技術及其對基站配套的影響，加強對5G 核心技術的研發，培養5G領域龍頭企業。