700M網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案分析

畢健有　王浩年　周巍

【摘要】? ? 本文首先對700M網(wǎng)絡(luò)的特點進(jìn)行了分析，分別從優(yōu)勢與劣勢展開了討論，并基于700M網(wǎng)絡(luò)的特點對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)詳細(xì)分析，包括700M資源勘察、天線整合、風(fēng)險規(guī)避等建設(shè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了充分闡述，為700M網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了詳細(xì)的技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】? ? 700M? ? 5G? ? 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

一、背景

2020年4月，工信部將700MHz頻段頻率的使用進(jìn)行了重新規(guī)劃，規(guī)劃把703-743/758-798MHz頻段現(xiàn)有電臺頻率進(jìn)行遷移、清退，將這一頻段其規(guī)劃為頻分雙工（即FDD）工作模式的移動通信系統(tǒng)。次月中國移動與中國廣電訂立700M共建共享有關(guān)協(xié)議，至此700M優(yōu)質(zhì)頻段正式作為移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)使用。

二、700M優(yōu)劣勢分析

（一）700M優(yōu)勢

700MHz頻段相較于其他5G頻段的優(yōu)勢十分明顯，概括來說主要有以下四點，即：更廣的覆蓋范圍、更低的多普勒頻率、更強的衍射能力和更低的單向空中接口延遲。

1. 700MHz更廣的覆蓋范圍，能使700M網(wǎng)絡(luò)建站密度大幅降低，從而節(jié)約建設(shè)成本

在自由空間中，F(xiàn)riis傳輸方程能夠推導(dǎo)出電磁波的傳播模型。

Friis傳輸方程如下：

公式中，Dt和Dr分別表示天線發(fā)送、接收的方向性系數(shù)（與各向同性點源天線相關(guān)），λ表示波長，可以表示成接收天線的等效孔徑區(qū)域面積，d表示天線之間的距離。

由上述公式不難發(fā)現(xiàn)，越低的電磁波信號頻率，即可實現(xiàn)越小的空間損耗。700M頻段與其他通信運營商現(xiàn)有頻段比較來說，其頻段頻率更低，因此可以實現(xiàn)更大范圍的覆蓋，如果將700M頻率用作5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，可以用更少的基站實現(xiàn)更大的覆蓋范圍，這不僅可以大幅度降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本和網(wǎng)絡(luò)運營成本，更是可以迅速組建一張全新的5G網(wǎng)絡(luò)，適合全國大范圍建設(shè)組網(wǎng)。

2. 700MHz更小的多普勒頻偏，對于接收信號解調(diào)更加有利

在高速運行的場景的時候，比如用戶身處高速或者高鐵等高速行駛的交通工具內(nèi)，用戶的終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)會產(chǎn)生多普勒頻偏現(xiàn)象，多普勒頻偏最明顯的結(jié)果會導(dǎo)致用戶側(cè)接收到的頻率發(fā)生偏移，這將使接收機的解調(diào)性能受到顯著的影響。

這種情況多發(fā)生在高鐵等快速移動的應(yīng)用場景上，由于我國高鐵的運行速度基本都在300km/h以上，而速度越快，其所造成的多普勒頻偏也就越大，這會嚴(yán)重影響接收機解調(diào)，極端條件下，接收機可能會無法將發(fā)射機的信號解調(diào)。

700M頻段由于頻率較低，其引起的多普勒頻偏現(xiàn)象與其他運營商的5G頻段相比要小得多，這有利于高鐵等場景的基站部署。

3. 700MHz更強大的繞射能力，可以減小傳輸過程中的信號損失

無線信號是一種電磁波，而根據(jù)電磁波的特性，其繞射能力正比于波長。即越低的信號頻率，其波長就會越長，而更長的波長具有更好的繞射能力。更好的繞射能力同時帶來更好的穿透能力，更好的穿透能力會使信號損失衰減更小。

4. 700MHz FDD擁有更小的單向空口時延

與4G網(wǎng)絡(luò)類似，5G NR網(wǎng)絡(luò)也有包括FDD（頻分雙工）和TDD（時分雙工）的兩種雙工模式。 其中FDD雙工模式采用兩個獨立、對稱的頻率信道區(qū)分上下行，而TDD雙工模式采用同一頻率信道的不同時隙來區(qū)分上下行。在TDD模式下，部分上行數(shù)據(jù)需要等待相應(yīng)的上行時隙才能進(jìn)行反饋，而通常一般的TDD系統(tǒng)會分配更少的時隙給上行，這就導(dǎo)致了TDD的反饋等待時間通常要比FDD更久。

700MHz頻段采用FDD制式，區(qū)別于采用TDD制式的其他典型5G頻段，理論上來說，如果僅僅從空口時延的角度出發(fā)，700MHz相比與其他5G頻段的優(yōu)勢極為明顯。

（二）700M的劣勢

700MHz頻段擁有上述優(yōu)勢的同時，同樣在其他方面也有明顯的劣勢，這主要包括兩方面內(nèi)容，即：明顯不足的下行帶寬，以及無法支持Massive MIMO。

1. 700MHz明顯不足的下行帶寬

通過Shannon定理可以知道，通信數(shù)據(jù)傳輸速率的上限是由信道帶寬的大小決定的。在5G國際標(biāo)準(zhǔn)（編號為TR38.888）中，作為5G低頻段（Sub-1GHz）的700MHz，其下行帶寬最大也僅有40M。而與其相對的，國內(nèi)現(xiàn)有的三家5G通信運營商已獲得的5G頻率資源遠(yuǎn)大于700M頻段，與此同時，現(xiàn)有5G頻段還能夠基于實際的網(wǎng)絡(luò)需求對上下行時隙數(shù)量進(jìn)行靈活的配置。這些問題都是700MHz無法解決的，700M FDD的下行速率也會遠(yuǎn)小于其他通信運營商的5G頻段。

2. 700MHz無法支持Massive MIMO

作為5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，Massive MIMO的基本原理是通過對天線數(shù)量的增加以及信號覆蓋維度的增加，進(jìn)而將系統(tǒng)容量和頻譜利用率提高。

700MHz頻段相較于其他5G頻段擁有更低的頻段，而天線尺寸反比于頻率，因此700MHz天線會比其他5G頻段擁有更大的天線尺寸，這將導(dǎo)致700MHz不能使用Massive MIMO天線。

三、700M網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分析

（一）700M站點資源勘察關(guān)鍵內(nèi)容和需求

1.天面安裝勘察

根據(jù)勘察天面資源情況，并結(jié)合資源需求確定天饋方案如下：

（1）新增天饋：檢查天面是否有空余抱桿，且能滿足700M天線和RRU的安裝，滿足則新增天饋;

（2）整改天饋：檢查天面是否存在多頻或單頻天線具備天面整改條件，依多頻情況替換為444或4448天線，否則不滿足;

（3）都不具備，則考慮異位安裝。

2.機房設(shè)備安裝方式

（1）利舊綜合柜：檢查現(xiàn)網(wǎng)機柜剩余空間，是否滿足BBU安裝5U空間（BBU+DCPD+導(dǎo)風(fēng)插箱），滿足則利舊綜合柜安裝方案，否則新增機柜。

（2）新增綜合柜：檢查機房內(nèi)剩余空間是否滿足CRAN新增綜合柜安裝需求（0.6*0.6平方米空間，并距離墻10-20cm）;

（3）新增掛墻機柜：檢查墻面材料，并得到客戶允許，DRAN站點新增掛墻機柜，否則不滿足。

3.機房傳輸勘察

CRAN前傳資源端口：檢查機房內(nèi)光纜，到拉遠(yuǎn)站點是否滿足每站點6根（3對）光纖端口，并且雙向滿足，否則需要擴容。

回傳資源端口：檢查機房內(nèi)PTN/SPN，是否滿足每BBU需要1路10GE端口，否則需要擴容。

4.機房電源勘察

機房交流輸入：檢查機房交流市電輸入大小，檢查功率余量是否滿足新增700M系統(tǒng)，否則需要擴容。

機房直流輸出整流模塊，熔絲/空開數(shù)量：DRAN站點1BBU+3RRU，需要1*100A直流空開;CRAN站點4BBU需要2*63A直流空開。

（二）700M天面整合及風(fēng)險規(guī)避

1. 700M天面整合方案

700M網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的天面整合盡量利用原有天線抱桿，基于現(xiàn)網(wǎng)天面資源靈活選擇新建和替換改造天饋方案，盡可能不新增抱桿，獨立建設(shè)，節(jié)約鐵塔租金成本。

下面是幾種典型的場景分類：

（1）無空余抱桿天面整合。對于現(xiàn)有鐵塔平臺上無空余抱桿的情況，需采用444天線或4448天線整合現(xiàn)網(wǎng)天線。

（2）有空余抱桿天線新增。對于有空余抱桿場景，采用新建4端口700M天線。

（3）天面無法改造。對于天面無法改造場景，需新增抱桿，新建4端口700M天線。

針對天面整合，主要分為以下幾種情況。

（1）原有雙頻天線整合，如圖1。此種情況需要拆除原4+4雙頻天線，逐扇區(qū)原位替換成4+4+4獨立電調(diào)天線，將原900/1800M RRU接入新天線，新建700M RRU設(shè)備接入新天線，新建700M BBU設(shè)備。

（2）原有4488天線整合，如圖2。此種情況需拆除原4+4+8+8天線，逐扇區(qū)原位替換4+4+4+8 獨立電調(diào)天線，原900/1800/FA RRU設(shè)備接入新天線，新建700M RRU設(shè)備接入新天線，新建700M BBU設(shè)備。

（3）原有單頻天線整合，如圖3。此種情況需拆除原4天線，逐扇區(qū)原位替換4+4+4 獨立電調(diào)天線，優(yōu)先替換900，其次1800，原RRU接入新天線，新建700M RRU設(shè)備接入新天線，并將未使用預(yù)留的端口做好防水。

（4）新建4通道天線，如圖4。利舊空余抱桿或新增抱桿安裝700M單頻天線，新建700M RRU設(shè)備接入4通道天線，新建700M BBU設(shè)備。

2.天面整合風(fēng)險及規(guī)避措施

（1）增益不對齊，帶來覆蓋劣化。在整合現(xiàn)網(wǎng)天線的時候，如果不知道現(xiàn)網(wǎng)天線的類型，易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)覆蓋嚴(yán)重縮水或越區(qū)的情況。對于現(xiàn)網(wǎng)高增益天線，可能存在功率調(diào)整也無法滿足的情況。另外需要盡量避免不同扇區(qū)，不同天線整合方案。嚴(yán)格做到一扇區(qū)一案。

（2）工參不對齊，帶來覆蓋劣化。要規(guī)避出現(xiàn)整合后新天線掛高小于現(xiàn)網(wǎng)天線掛高的情況。嚴(yán)格控制新天線方位角和現(xiàn)網(wǎng)天線方位角的差異，并連接好電調(diào)線纜，與后臺確認(rèn)電調(diào)后方可正常離站。若出現(xiàn)無法原位替換的情況需要及時上報更改方案。

（3）避免跨平臺整合天線。要嚴(yán)格按照站點設(shè)計圖紙施工，整合前后拍照天線工參信息并上傳系統(tǒng)，前后臺確認(rèn)電調(diào)正常后離站。施工隊?wèi)?yīng)及時與設(shè)計院溝通，出現(xiàn)與方案不符的情況及時解決。

（4）施工不規(guī)范，帶來網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量劣化。跳線接頭需要擰緊并做好防水，避免離站后經(jīng)過一段時間導(dǎo)致駐波比等告警。跳線彎曲半徑應(yīng)符合規(guī)范，避免因彎曲度過小導(dǎo)致的跳線損壞。整合前跳線打標(biāo)簽區(qū)分，嚴(yán)格按照站點設(shè)計圖紙施工。

（5）電調(diào)不利舊，導(dǎo)致電子下傾角差異大。如果由700M RRU控制電調(diào)，當(dāng)傳輸不通，導(dǎo)致網(wǎng)管不建鏈，無法通過700M RRU配置電子下傾角，會導(dǎo)致天線整合前后電子下傾角差異大，現(xiàn)網(wǎng)越區(qū)覆蓋嚴(yán)重。天線整合前，需要確保傳輸拉通，網(wǎng)管建鏈，進(jìn)行電子下傾角配置。

（6）利舊現(xiàn)網(wǎng)電調(diào)方案時的天面整合流程：

1）整合前。獲取圖紙，攜帶呆扳手和姿態(tài)儀，現(xiàn)場厘清扇區(qū)、頻段及跳線打標(biāo)簽，工程隊現(xiàn)場拍照記錄現(xiàn)網(wǎng)天線型號及工參，明確天線整合場景、天饋電調(diào)連接圖。

2）整合中。逐扇區(qū)整合天線，保證現(xiàn)網(wǎng)正常后，新增700M，工程隊拍照，確保天線工參同整合前一致，確保接頭擰緊和跳線彎曲規(guī)范，確認(rèn)電調(diào)連接配置正常。

3）整合后。后臺配置，繼承原電調(diào)參數(shù)，后臺檢查告警，無新增告警，后臺檢查性能指標(biāo)，無異常指標(biāo)。

3. 針對美化罩的站點天線整合方案

對于原有天線900/1800/FA安裝在美化罩內(nèi)的情況，替換方案與上面相同，此處重點說明替換為4448天線的情況。

（1）原美化罩尺寸空間可充分安裝 4448天線時，美化罩可以保留使用。若原美化罩如果沒有散熱孔，需要對原美化罩按照美化罩開孔原則進(jìn)行打孔改造。如果美化罩內(nèi)安裝空間不足，如無法再新增700m RRU，建議把RRU安裝在美化罩的外面。

（2）原美化罩尺寸空間太小，無法安裝4448天線的，原有美化罩不再使用，需要采用新美化罩替換，新美化罩安裝要求及方案與新站址新增美化罩的要求相同。

四、結(jié)束語

本文詳細(xì)闡述了700M網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點及頻段優(yōu)勢，同時重點針對700M網(wǎng)絡(luò)的勘察需求進(jìn)行了詳細(xì)說明，對于天面整合方案也進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并針對各種不同場景的天面整合方案給出了可行性的安裝指導(dǎo)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] IMT-2020 （ 5G ） 推進(jìn)組. 5G 無線技術(shù)架構(gòu)白皮書[R].2015.

[2]劉明健. 5G分場景TDD與FDD參數(shù)優(yōu)化策略研究[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2020， 33（9）.

[3]陳鋒波，吳俊華. 基于700M的5G網(wǎng)絡(luò)天饋系統(tǒng)建設(shè)策略[J]. 中國新通信，2021， 23（8）.

畢健有（1976-），男，漢族，遼寧沈陽，本科，高級工程師，無線設(shè)計部經(jīng)理，研究方向：4G、5G等無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化及工程咨詢設(shè)計。

王浩年（1987-），男，漢族，遼寧沈陽，本科，高級工程師，入選遼寧省百千萬人才工程，研究方向：LTE、5G移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化及工程咨詢設(shè)計。

周巍（1975-），男，漢族，遼寧沈陽，碩士研究生，正高級工程師，遼寧省杰出青年勘察設(shè)計工程師，研究方向：5G移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究。