5G通信網(wǎng)絡(luò)部署與規(guī)劃

歐陽志勇

(中國鐵塔股份有限公司清遠(yuǎn)市分公司，廣東 清遠(yuǎn) 511500)

1 5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展及應(yīng)用展望

5G實(shí)際上指的是一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即“第五代移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。

5G新技術(shù)具有高速度、低時(shí)延、高可靠等特點(diǎn)，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)注入活力，已成為國家意志和下一個(gè)10年的戰(zhàn)略高地，成為各國數(shù)字化戰(zhàn)略的先導(dǎo)領(lǐng)域。我國已于2019年6月6日發(fā)放5G商用牌照，正式進(jìn)入5G商用元年。預(yù)計(jì)2025年，運(yùn)營商5G總空間達(dá)7 000億人民幣，2030年達(dá)1.6萬億元[1]。

5G是業(yè)務(wù)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，主要應(yīng)用于三大場景：(1)eMBB指3D/超高清視頻等大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，可以映射為現(xiàn)網(wǎng)4G流量與收入，可以同時(shí)兼顧VIP用戶、競爭需求、新業(yè)務(wù)AR/VR因素；(2)mMTC指大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)；(3)URLLC指如無人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等需要低時(shí)延、高可靠連接的業(yè)務(wù)。典型應(yīng)用如視頻/CloudX、車聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)、智能制造、無線醫(yī)療、智慧能源等，對(duì)于URLLC，需要貼近創(chuàng)新園區(qū)、工廠、學(xué)校等可能的業(yè)務(wù)場景(見圖1)。

2 5G通信網(wǎng)絡(luò)部署與規(guī)劃總體思路

5G通信網(wǎng)絡(luò)部署與規(guī)劃，應(yīng)基于頻譜資源、無線覆蓋能力、現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)址資源、5G系統(tǒng)架構(gòu)、設(shè)備特點(diǎn)等條件開展。

2.1 5G頻譜分配及站間距要求

中國移動(dòng)使用2.6G頻段，采用64T64R Mass MIMO技術(shù)，1∶1建網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)與4G共覆蓋；中國電信和中國聯(lián)通使用3.5G頻段，采用64 T 64 R Mass MIMO&上下行解耦技術(shù)，1∶1建網(wǎng)基本能達(dá)到4G共覆蓋；如無法使用上下行解耦技術(shù)，會(huì)增加20%～30%站點(diǎn)[2]。

圖1 5G使用場景

首先，5G使用頻段高，新頻譜本身的傳輸損耗大，無線電波傳播路徑上的傳播損耗包括自由空間傳播、衍射、穿透3個(gè)類型，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，相對(duì)于900 MHz而言，2.6 GHz的總體損耗達(dá)到17 dB，3.5 GHz達(dá)到23 dB，49 GHz達(dá)到29 dB。

其次，5G頻譜上行短板明顯，手機(jī)的上行功率受限，且下行資源配置比上行資源多，上行資源少，對(duì)帶寬優(yōu)勢發(fā)揮影響較大。

5G的頻譜高于4G，其覆蓋能力與站點(diǎn)條件、業(yè)務(wù)要求相關(guān)，其上行能力偏弱；初期，可根據(jù)實(shí)際需求與可用資源選擇合適的上行增強(qiáng)手段。根據(jù)各種無線傳播場景分析，基站間距要求如表1所示。

表1 基站間距要求

再次，考慮邊緣速率需求對(duì)5G站址規(guī)模的影響，如果要求邊緣速率分別為1 M，3 M，5 M，按2.6 GHz規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，預(yù)期增加站點(diǎn)數(shù)分別為0%，10%，20%；按3.5 GHz規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，預(yù)期增加站點(diǎn)數(shù)分別為10%，20%～30%，50%～70%。

2.2 結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)站址資源開展規(guī)劃

結(jié)合國內(nèi)外的4G建設(shè)經(jīng)驗(yàn)看，各運(yùn)營商在網(wǎng)絡(luò)部署的初期，首選共享既有站址共站部署。對(duì)于5G通信網(wǎng)絡(luò)的部署，為節(jié)約投資、加快網(wǎng)絡(luò)部署速度，首先應(yīng)基于4G網(wǎng)絡(luò)站址建設(shè)的前提開展[3]。

鐵塔公司在全國擁有200多萬座基站，統(tǒng)籌了三大運(yùn)營商的基站新建與改造工作，致力于提高站址的共建共享，為運(yùn)營商的5G網(wǎng)絡(luò)快速規(guī)劃與建設(shè)提供了良好的基礎(chǔ)。

一方面，天面面積、承重、空間、電源將是影響站址利舊和共享的主要因素；另一方面，5G的設(shè)備形態(tài)與4G不一樣，需要考慮天面安裝、光纖、功耗/電源等條件，現(xiàn)網(wǎng)中的部分宏站、燈桿站、隧道站與美化站點(diǎn)無法適用。因此，在最好的情況下，大部分現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)經(jīng)過改造都能滿足5G部署要求，只增加少量站點(diǎn)；最壞的情況下，大部分現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)無法改造，需要增加大量站點(diǎn)。

對(duì)于有部署需求但無法有效實(shí)施的站址區(qū)域，需要積極通過獲取新站址來達(dá)到更好的5G覆蓋。

2.3 5G系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)備特點(diǎn)

(1)從5G主設(shè)備物理形態(tài)分析，5G站點(diǎn)功耗大增，4G，5G共站的平均功耗在8～10 kW，熱點(diǎn)宏站共享率高，總功耗逼近30 kW。功耗增加致90%存量電源需改造，投入高，改造工期不可控。

(2)5G AAU對(duì)抱桿、鐵塔提出較大的挑戰(zhàn)。天線和遙控發(fā)射單元(Remote Radio Unit，RRU)合體架構(gòu)AAU。目前各廠家的AAU體積、迎風(fēng)面積及重量方面普遍比4G室外天線更大，勢必要求鐵塔和抱桿有更大的承重能力與抗風(fēng)壓能力，現(xiàn)網(wǎng)中部分站址的抱桿已無法適用。

2.4 科學(xué)規(guī)劃，合理布局

以城市總體規(guī)劃、通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為依據(jù)，科學(xué)預(yù)測各類通信用戶規(guī)模，并根據(jù)城市發(fā)展布局、人口分布和信息化發(fā)展規(guī)劃等，統(tǒng)籌各類通信管線、寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和建設(shè)時(shí)序，充分考慮與地下綜合管廊建設(shè)的銜接，合理布局通信機(jī)房、通信基站等各類通信設(shè)施。同時(shí)適度前瞻通信技術(shù)發(fā)展，保障當(dāng)前通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能夠可持續(xù)地滿足未來通信發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)前后向兼容。

3 5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法與步驟

根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的總體思路，規(guī)劃工作應(yīng)按如下步驟開展：熱點(diǎn)區(qū)域選取、業(yè)務(wù)需求地理呈現(xiàn)、初步站址方案(宏+室內(nèi))、詳細(xì)方案設(shè)計(jì)。

(1)熱點(diǎn)區(qū)域選取。根據(jù)城市發(fā)展布局、經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局、人口分布和信息化發(fā)展規(guī)劃等，初步計(jì)算各區(qū)域的業(yè)務(wù)負(fù)荷，確定熱點(diǎn)區(qū)域，優(yōu)先發(fā)展市區(qū)人口密集地段，按市區(qū)一般區(qū)域、郊區(qū)、縣區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村步驟布局。

(2)業(yè)務(wù)需求地理呈現(xiàn)。輸入覆蓋需求、傳播模型、業(yè)務(wù)負(fù)荷、現(xiàn)網(wǎng)站址信息，利用規(guī)劃工具進(jìn)行覆蓋與性能仿真，輸出初步規(guī)劃成果。

(3)制定初步站址方案和設(shè)計(jì)圖紙。根據(jù)初步規(guī)劃成果，初步確定各站址的建設(shè)方案，進(jìn)行性能仿真、優(yōu)化后制定設(shè)計(jì)圖紙。

4 結(jié)語

5G通信網(wǎng)絡(luò)部署與規(guī)劃，應(yīng)基于頻譜資源、無線覆蓋能力、現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)址資源、5G系統(tǒng)架構(gòu)、設(shè)備特點(diǎn)等條件，結(jié)合城市發(fā)展規(guī)劃，按熱點(diǎn)區(qū)域選取、業(yè)務(wù)需求地理呈現(xiàn)、初步站址方案(宏+室內(nèi))、詳細(xì)方案設(shè)計(jì)步驟開展，達(dá)到連續(xù)覆蓋目標(biāo)。