廣電700 MHz 5G 網絡淺層覆蓋方案探討*

張宏宇，李 聰，陳 春

（上海郵電設計咨詢研究院有限公司，上海 200092）

0 引言

2019 年6 月6 日，中國聯通、中國電信、中國移動以及中國廣電獲得由工信部發放5G商用牌照，標志著中國正式跨入5G 商用時代。2020 年4 月1日，工信部發文將703～743 MHz/758～798 MHz頻段規劃用于中國廣電頻分雙工（Frequency Division Duplexing，FDD）工作方式的5G 通信系統。700 MHz頻段5G 系統覆蓋能力更強，相對3.5 GHz 提升10.8 dB，相比其他頻段建網所需站址更少；容量提升明顯，4×4 MIMO 容量提升80%（4R 終端）或20%（2R 終端）；時延更低，相對TDD 工作方式上行響應時延約短1.7 ms；基站與終端功耗降低，終端待機時間增加；多普勒頻偏、信號解調更可靠。基于700 MHz 5G 系統的先天優勢，如何快速、高效、節能、低成本的建成5G 淺層覆蓋網絡是需著重研究的問題[1]。

1 廣電700 MHz 5G 系統建設需求分析

1.1 發展定位

中國廣電5G將充分展現5G技術優勢和700 MHz優質頻譜資源優勢，加快全國有線電視網絡轉型升級，搭建媒體傳播屬性鮮明的新型融媒體平臺服務網絡和國家信息化基礎信息網。

1.2 發展目標

打造5G 移動通信網絡，打造基于5G 的新型融合媒體傳播網絡，打造萬物互聯、交互協同以及政用、民用、商用相結合的國家信息化基礎設施，打造承載高新視頻新供給的傳播網絡，打造基于5G 的新型廣播電視交互網絡，重塑全新廣播電視業態，打造國家公共服務基礎平臺[2]。

2 廣電700 MHz 5G 網絡組網方案

中國廣電作為全國有線電視網絡統一的市場主體，主要負責全國范圍內的有線電視網絡相關業務、互聯網國內數據傳送業務和國內通信設施服務業務。作為從零做起的無線網絡運營商，中國廣電沒有移動通信網絡的歷史負擔，加上700 MHz 黃金頻段的先天優勢，有利于推動廣電5G 快速部署。

2.1 建設策略

廣電的發展將以5G 網絡發展為引領，堅持技術驅動創新發展戰略，采用獨立組網（Standalone，SA）模式、極簡架構方案，700 MHz+4.9 GHz[低頻+中頻]多頻疊加、FDD+TDD 協同組網，以700 MHz 5G 為先導，快速部署5G 網絡，打造700 MHz 5G淺層覆蓋能力，支撐移動用戶、2B、物聯網以及公共服務等業務發展，提供差異化的服務能力，逐步實現智能網絡目標[3]。

2.2 網絡架構

中國廣電直接構建SA 網絡，一張網實現全業務，服務主營業務，一張網實現2C、2B 和2H 等業務應用，建立最優競爭力的極簡網絡，占據競爭領先優勢。5G 極簡網絡架構，如圖1 所示。

圖1 5G 極簡網絡架構

2.3 總體部署方案

聚焦重點地區、重點用戶、重點場景，有效支撐業務發展。5G 建設初期采用700 MHz 實現基礎覆蓋層，以用戶、收入、高端機用戶、高價值用戶以及潛在5G 用戶等維度并集取定連續區域，必要時適當擴大連續覆蓋區域，保證用戶業務體驗和口碑。

2.4 網絡模型建模

2.4.1 建模流程

（1）網絡模型預估。通過鏈路預算，輸出覆蓋半徑、站址規模以及基站配置等初步網絡配置信息。

（2）網絡模型仿真校正。結合電子地圖輸出多站組網的覆蓋效果（RSRP、SINR、TxPower）、平均吞吐量以及邊緣吞吐量[4]。

（3）網絡模型收斂。通過鏈路預算與高精度仿真進行校正，以滿足宏覆蓋目標為基準收斂網絡模型。

2.4.2 業務需求與邊緣速率指標要求

結合5G 的3 大應用場景及其相關業務特性，提出5G 網絡邊緣速率指標要求，如表1 所示。

2.4.3 傳播模型

（1）自由空間鏈路預算。有增益情況下自由空間路徑損耗為：

表1 業務需求與邊緣速率

（2）傳播模型選取。如表2 所示，通過傳播模型的比較，推薦采用3GPP 3D 模型進行700 MHz 5G 網絡建設[5]。

（3）模型計算。室外DT 測試指標如表3 所示。根據指標要求，結合選取的3GPP 3D 傳播模型，確定基本參數如表4 所示，計算結果包括發射功率計算、接收功率計算以及路徑損耗與覆蓋半徑計算，分別如表5～表7 所示。

表2 傳播模型比較

表3 室外宏站目標網指標

表4 基本參數

表5 發射功率計算

表6 接收功率計算

表7 路徑損耗與覆蓋半徑計算

綜上所述計算過程及結果，綜合取定站間距密集市區為500 m 左右，一般市區為1200 m 左右。以上結論只是理論分析值，實際站址規劃時還要結合業務類型、天線掛高以及障礙物穿透損耗等情況進行調整[6]。

2.5 5G 網絡建設方案

2.5.1 站址規劃

通過鏈路預算，輸出覆蓋半徑、所需站點數量以及基站初步網絡配置信息。

結合電子地圖輸出多站組網覆蓋效果（RSRP、SINR、TxPower）、平均吞吐量以及邊緣吞吐量。

通過鏈路預算與高精度仿真進行校正，以滿足宏覆蓋目標的場景化站間距。

采用的站址規劃手段如圖2 所示。

由于鏈路預算是理論分析，需要結合現場實際環境通過仿真進行驗證，對單站模型進行重新校正分析[7]。

圖2 站址規劃數字化手段

2.5.2 站址設置

20 MHz 帶寬理論峰值速率232 Mb/s，上行可達119 Mb/s。按照700 MHz 邊緣速率下行20 MHz，上行5 MHz。對應覆蓋情況鏈路預算條件：700 MHz是2×20 MHz 帶寬。

在網絡規劃的基礎上合理設置基站站址。

（1）基站站址分布應考慮與業務分布或發展相一致。在滿足基本覆蓋要求的情況下，通過增加頻帶帶寬、小區分裂或疊加載波等手段來滿足未來1～2 年的網絡容量需求。

（2）基站站址應盡量符合規則蜂窩網絡的拓撲結構要求，盡可能將站址選在規劃網孔的最佳位置。

（3）基站選址應能適應無線電波的傳播環境，使得附近站點覆蓋能力得到有效互補。

（4）站址掛高適中，切忌過高或過低，防止發生越區覆蓋或形成覆蓋盲區。運用傳播模型計算及無線仿真驗證，測算給出不同場景下的天線掛高的建議，在實際工程建設中需根據現場情況另行調整[8]。

700 MHz 5G 網絡站址覆蓋半徑如表8 所示。

表8 站址覆蓋半徑

（5）基站位置選擇必須滿足國家強制性規定，盡量選在交通發達、便于引電且環境安全可靠的地點，應避開雷擊多發區、洪澇區以及蓄洪區。

（6）基站站址應遠離易燃易爆場所，不宜設選在生產過程中會散發有毒有害氣體、多煙霧、粉塵以及有害物質的工業企業周圍。

（7）基站選址應充分考慮與其他系統的干擾因素，確保空間隔離要求。避開大功率無線電臺、雷達站、高壓電站、有電焊設備、X 光設備或產生強脈沖干擾的熱和機、高頻爐以及其他移動通信系統的干擾。

（8）基站選址需與政府空間規劃相適應，與城市整體規劃建設與發展相結合[9]。積極與鐵塔公司、電力公司等具有鐵塔資源的產權單位進行合作，共享資源。

2.5.3 天饋選型

（1）天線方案。根據當前天面資源的情況，700 MHz 5G 獨立組網方式新建5G NR 天線。根據各類天線組合方式的特點，結合LTE MIMO 技術的要求及商用情況，各類天線組合方式共有多種天線選擇配置模型，如表9 所示。

（2）光纖/光纜路由。新建光纖/光纜在滿足孔洞條件及走線空間的情況下，應優先考慮利舊原有饋線管線、孔洞、走線架以及走線槽等路由資源。

若原有路由資源條件不好或新建纜線與原有纜線路由走向不相同時，則要新建管線、孔洞、走線架以及走線槽等路由設施。

表9 天線選擇配置模型

本期工程采用分布式設備，RRU 應該靠近天線布置，BBU 和RRU 在同一物理站點的采用直連光纜連接。BBU 和RRU 在不同局址時，BBU 與RRU通過裸光纖直連，RRU 到天線采用跳線（1/2″饋線）連接。

在纖芯緊張、光纜建設難度大的場景，可以選用無源WDM 和有源WDM 方案。遠期可引入有源OTN 方式，以全面增強帶寬和管理能力。PON 接入可以在可利舊區域實現快速接通[9]。

根據5G 部署場景，結合網絡現狀，積極推進新技術應用，多手段實現高效前傳。各方案對比如表10 所示。

2.5.4 頻率計劃及干擾協調

（1）制式及頻段。700 MHz 頻段主要應用于室外基礎覆蓋，4.9 GHz 應用于熱點容量；未來容量需求的增加，4.9 GHz 作為容量補充頻段。無線頻譜資源如表11 所示。

表10 各方案對比情況

表11 無線頻譜資源

（2）干擾協調。多系統間干擾隔離度的計算，是根據各系統的行業規范規定的雜散輻射、阻塞電平以及接收機靈敏度等指標為基準。

確保天線隔離度要求通常有保證水平隔離、垂直隔離和組合梯形隔離3 種方式。若無足夠空間實現天線的空間隔離，可考慮加裝物理隔離設施或濾波器。

2.5.5 配套建設

中國廣電可有效利用自有站址和鐵塔資源，積極協調當地鐵塔公司、社會塔資源（國家許可的第三方）、電力部門及各級政府相關部門獲取資源，以宏站、微站和室分相結合的方式進行建設，并對現有承載網、電源系及天面進行改造升級，使其滿足5G 承載和配套等要求，最終將5G NR 與國網核心網對接，實現跨省的業務實現[9]。

3 某省會廣電700 MHz 5G 網絡建設案例分析

3.1 方案介紹

結合上述對廣電700 MHz 5G 網絡規劃與建設的分析，以某省會城市為例，形成700 MHz 5G 網絡的規劃建設方案。根據該省會城市發展特征，結合鐵塔公司站址分布，以重點區域為參考，確定2020 年5G 覆蓋目標是：某省會城市環城高速以里區域、某月開發區、機場高速、環城高速以及空港開發區合計覆蓋面積約603 km2，覆蓋機場高速公路距離約45 km，預估5G 淺層覆蓋基站建設規模為643 個。各場景建設規模如表12 所示。站址分布圖層如圖3 所示。

表12 各場景建設規模

圖3 站址分布圖層

3.2 建設效果評估

二維平面仿真效果評估和重要場景三維仿真效果評估，分別如圖4 和圖5 所示。

圖4 二維平面仿真效果

圖5 3D 仿真效果

通過二維平面仿真效果來看，本次規劃基本能夠實現較好的淺層覆蓋。通過對3 個場景的3D 仿真來看，對于高密居民住宅區，底層覆蓋存在弱覆蓋情況，可以通過小區深度覆蓋進行解決。

4 結語

“發展新一代信息網絡，拓展5G 應用”被寫進了2020 年的政府報告，發展應用必定要加快基站建設，2020 年注定是中國5G 加速建設的一年。作為四大運營商之一的中國廣電，在移動網絡建設與運營等方面尚缺乏經驗。筆者通過參考相關文獻，結合多年的移動網絡建設經驗，提出了較為全面的700 MHz 5G 網絡淺層覆蓋的建設方案，希望能為中國廣電5G 網絡建設提供參考。