探討5G網(wǎng)絡(luò)在不同場(chǎng)景覆蓋的方法

◆狄文遠(yuǎn) 王偉

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)陜西有限公司 陜西 710077）

5G網(wǎng)絡(luò)基于大寬帶、低時(shí)延與“萬(wàn)物互聯(lián)”特征逐步在不同行業(yè)與領(lǐng)域得到深入滲透，諸如住宅、交通干道等城市密集區(qū)域?qū)τ诰W(wǎng)絡(luò)吞吐量、數(shù)據(jù)傳輸速率等提出了更高要求，成為5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過(guò)程中面臨的重要挑戰(zhàn)。因此需面向不同應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋方法的選擇與設(shè)計(jì)，滿足實(shí)際網(wǎng)絡(luò)需求。

1 5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用場(chǎng)景細(xì)分

1.1 5G關(guān)鍵技術(shù)

其一是增強(qiáng)型移動(dòng)帶寬（eMMB）技術(shù)，通過(guò)提升網(wǎng)絡(luò)容量支持多種設(shè)備下的海量數(shù)據(jù)傳輸需求，具有大帶寬、網(wǎng)絡(luò)吞吐量大、傳輸速率快等特征，可顯著優(yōu)化用戶的上網(wǎng)體驗(yàn)。該技術(shù)支持的應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋社交網(wǎng)絡(luò)、家庭娛樂(lè)、遠(yuǎn)程培訓(xùn)等，其中以AR/VR為典型應(yīng)用場(chǎng)景，由于AR/VR涉及超高分辨率、實(shí)時(shí)處理渲染模型等功能，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬、容量與數(shù)據(jù)計(jì)算提出了較高要求；同時(shí)當(dāng)前移動(dòng)視頻業(yè)務(wù)逐步延伸至社交網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，其中直播視頻需保障實(shí)時(shí)互動(dòng)、“1對(duì)多”交互功能，因此也對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率具有一定要求，成為5G應(yīng)用的重要場(chǎng)景。

其二是海量機(jī)器類通信（mMTC）技術(shù)，主要面向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸需求，適用于智慧城市、智能家居、智慧農(nóng)業(yè)等場(chǎng)景。例如在智慧農(nóng)業(yè)中，可利用mMTC技術(shù)支持大量傳感器數(shù)據(jù)的傳輸，提供土壤溫度、植株生長(zhǎng)高度等數(shù)據(jù)；在智能家居中，利用mMTC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可實(shí)現(xiàn)對(duì)冰箱、窗簾、家庭監(jiān)控等系統(tǒng)的遠(yuǎn)程遙控，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭設(shè)備的智能化管理。

其三是高可靠性與超低時(shí)延通信（uRLLC）技術(shù)，適用于無(wú)人駕駛等典型應(yīng)用場(chǎng)景。例如在無(wú)人駕駛中，利用uRLLC技術(shù)能夠獲取到高精傳感器數(shù)據(jù)，依托高精地圖實(shí)現(xiàn)對(duì)路況信息的掌握與實(shí)時(shí)更新，滿足大數(shù)據(jù)的在線及時(shí)處理要求，并提升機(jī)器視覺(jué)精度，配合通訊技術(shù)保障自動(dòng)駕駛可靠性達(dá)到99.999%[1]。

1.2 應(yīng)用場(chǎng)景細(xì)分

5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)景主要包含廣覆蓋、深度覆蓋、容量型與特殊場(chǎng)景四種類型，其中廣覆蓋場(chǎng)景表現(xiàn)為城市道路、商業(yè)區(qū)、城郊等場(chǎng)景，針對(duì)室內(nèi)、室外分別采用“室分”系統(tǒng)與“宏站”等覆蓋手段；深度覆蓋場(chǎng)景包含住宅區(qū)、校園教學(xué)樓等場(chǎng)景，利用滴灌站點(diǎn)、室外信號(hào)配合“室分”系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)覆蓋效果；容量型場(chǎng)景包含中心商務(wù)區(qū)、交通樞紐、校園宿舍樓、大型場(chǎng)館等場(chǎng)景，針對(duì)室內(nèi)主要利用“宏站”與”滴灌站“方法滿足覆蓋容量需求，針對(duì)室內(nèi)則利用室分系統(tǒng)與微站提升覆蓋質(zhì)量；特殊場(chǎng)景體現(xiàn)為高速鐵路、地鐵、公路隧道等典型場(chǎng)景，針對(duì)高速鐵路需在優(yōu)化“站”間距、站高設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上以小區(qū)合并、高速標(biāo)簽等方法，針對(duì)地鐵、隧道則通過(guò)敷設(shè)泄漏電纜、布設(shè)信源等方式實(shí)現(xiàn)覆蓋效果。

2 5G網(wǎng)絡(luò)多場(chǎng)景覆蓋的具體方法探討

2.1 中心商業(yè)區(qū)覆蓋

中心商業(yè)區(qū)的建筑物通常集經(jīng)濟(jì)、科技、文化等功能于一體，包含金融中心、寫字樓等商務(wù)辦公場(chǎng)所，建筑布局較為緊密、穿透損耗大，整體無(wú)線傳播環(huán)境呈現(xiàn)出復(fù)雜化特質(zhì)。針對(duì)中心商業(yè)區(qū)場(chǎng)景下的無(wú)線通信話務(wù)特征進(jìn)行分析，首先是用戶密度大、高ARPU用戶比重大，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的話務(wù)量與質(zhì)量要求偏高，且話務(wù)量浮動(dòng)具有典型的晝夜差異，多以白天時(shí)段的話務(wù)量居高。在覆蓋方案的設(shè)計(jì)上，可利用室外“宏站”、滴灌站、室分系統(tǒng)三種方式進(jìn)行室內(nèi)、局部及目標(biāo)區(qū)域的覆蓋。

在中心商業(yè)區(qū)的室外覆蓋方式設(shè)計(jì)上，主要利用室外“宏站”進(jìn)行大面積區(qū)域整體覆蓋，搭配“滴灌站”、“微站”實(shí)現(xiàn)對(duì)局部區(qū)域的針對(duì)性覆蓋。在條件允許的情況下，可選取在高度為30-40m建筑物頂層位置增設(shè)抱桿或美化天線，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物鄰近樓宇中低層、商業(yè)廣場(chǎng)及道路等區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋。然而在選址環(huán)節(jié)往往難度較高，在建筑物樓高超過(guò)40m的條件下需通過(guò)增大天線下傾角的方式防止越區(qū)覆蓋，依據(jù)水平波瓣角≤65°、主波瓣方向無(wú)阻的原則進(jìn)行天線選型；針對(duì)部分天線隱蔽性需求高的區(qū)域，側(cè)重于選取方柱型、排氣管等美化天線；針對(duì)室外“宏站”無(wú)法滿足覆蓋需求的室外區(qū)域，可選取“滴灌站”配合RRU、瓦基“微站”等覆蓋方式，基于10-20m的掛高將其安裝在路燈桿等構(gòu)筑物上，搭配10-15dBi的天線滿足覆蓋需求。在室內(nèi)覆蓋方式設(shè)計(jì)上，采用以室分系統(tǒng)為主、以“微站”為輔的同頻組網(wǎng)方式。在選址與設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，將“室分”天線安裝在房間內(nèi)，做好室內(nèi)信號(hào)防干擾控制；針對(duì)室內(nèi)建設(shè)難度大、容量需求不符的情況，可選取微RRU、微基站實(shí)現(xiàn)對(duì)局部區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋；針對(duì)地下停車場(chǎng)、電梯等場(chǎng)景，側(cè)重于與建筑主體共用分布系統(tǒng)信源，滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求[2]。

2.2 居民小區(qū)覆蓋

根據(jù)建筑物種類可將居民小區(qū)劃分為多層小區(qū)、高層小區(qū)與別墅等類型，其中別墅建筑物的層數(shù)多為2-3層，呈規(guī)則化分布、密度較高，因此主要選取“宏站”+美化天線配合滴灌站點(diǎn)、地面分布系統(tǒng)等方式在室外完成部署，在條件允許的情況下可選取路燈、廣告牌等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋；多層小區(qū)的建筑層數(shù)多為5-8層，主要選用“滴灌站”與室外“宏站”相結(jié)合的覆蓋方式，利用室外站點(diǎn)滿足室內(nèi)及公共區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求，實(shí)現(xiàn)立體化覆蓋。

2.3 地鐵無(wú)線覆蓋

在地鐵站臺(tái)、站廳覆蓋方案的設(shè)計(jì)上，現(xiàn)有DAS系統(tǒng)已無(wú)法支持5G頻段的網(wǎng)絡(luò)通信需求，采用4G網(wǎng)絡(luò)疊加改造5G的方式面臨網(wǎng)絡(luò)惡化風(fēng)險(xiǎn)，采用提高信源功率的方式不具備良好的可操作性，采用新建無(wú)源分布系統(tǒng)的方式將造成較大損耗，因此當(dāng)前推薦采用DAS+DIS混合組網(wǎng)方式，利用DIS實(shí)現(xiàn)對(duì)站臺(tái)、站廳區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在地鐵區(qū)間隧道的覆蓋方式設(shè)計(jì)上，當(dāng)前主要采用13/8"“漏纜”覆蓋方式，無(wú)法支持5G網(wǎng)絡(luò)下的3.5GHz頻段，對(duì)此擬選取“2發(fā)2收”設(shè)備與1-1/4"“漏纜”實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求，并針對(duì)原有開槽方法進(jìn)行改進(jìn)、提升纜線指標(biāo)，以此優(yōu)化覆蓋效果；同時(shí)，還可選取可變耦合損耗“漏纜”或泄漏型波導(dǎo)管技術(shù)進(jìn)行部署，但受成本造價(jià)的影響對(duì)其商用化“推廣”產(chǎn)生限制，因此仍推薦采用傳統(tǒng)“漏纜”覆蓋方式，利用RRU+泄漏電纜滿足隧道的網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求[3]。

2.4 交通干道覆蓋

針對(duì)高速鐵路、公路等交通干道場(chǎng)景，在無(wú)線傳播時(shí)穿透損耗較大、多普勒效應(yīng)明顯，諸如車速等條件均會(huì)對(duì)無(wú)線連接、切換、數(shù)據(jù)連接等產(chǎn)生影響，無(wú)法保障用戶體驗(yàn)。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃設(shè)計(jì)上，應(yīng)以用戶體驗(yàn)為先導(dǎo)進(jìn)行重疊區(qū)的設(shè)計(jì)，多小區(qū)“合并”方式削弱切換時(shí)延、信號(hào)抖動(dòng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成的影響；在站間距規(guī)劃設(shè)計(jì)上，宜將“最佳站軌距離”控制在250-350m范圍內(nèi)，在不考慮切換帶的情況下其單站覆蓋距離約為1.4km；在組網(wǎng)策略的設(shè)計(jì)上，主要選取BBU/RRU級(jí)聯(lián)方式，配合PCI碼簡(jiǎn)化切換關(guān)系、減少切換次數(shù)，使用戶僅在覆蓋“高鐵”扇區(qū)內(nèi)進(jìn)行通信，提升5G網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)性能；此外，針對(duì)山區(qū)、峽谷“宜建設(shè)”H桿，針對(duì)“高架”區(qū)域“宜建設(shè)”“三管塔”和單管塔，針對(duì)平原地區(qū)“宜建設(shè)”美化燈塔，針對(duì)市區(qū)“宜設(shè)置”抱桿、美化天線等，滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求。

3 結(jié)論

伴隨5G全面商用化進(jìn)程的不斷發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)景、覆蓋區(qū)域?qū)⒊掷m(xù)擴(kuò)大，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案設(shè)計(jì)時(shí)還需綜合考量場(chǎng)址選擇、覆蓋范圍、容量或干擾、投資成本等因素，采用先進(jìn)技術(shù)手段、數(shù)字化管理模式與建設(shè)方法，滿足不同場(chǎng)景及用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋提出的要求，更好地推動(dòng)5G通信建設(shè)與發(fā)展。