淺析5G無線網絡演進策略

張良德

（湖北郵電規劃設計有限公司，湖北 武漢 430022）

0 引 言

第五代移動電話行動通信標準，也稱第五代移動通信技術，英語縮寫為5G。與4G相比，5G具有更高的速率、更寬的帶寬、更高的可靠性、更低的時延等，能夠滿足未來虛擬現實、超高清視頻、智能制造、自動駕駛等用戶和行業的應用需求。

1 5G關鍵技術

1.1 大規模天線（Massive MIMO）技術

大規模天線陣列通過空間維度的擴展實現用戶的空間復用，有效提高了系統容量和頻譜效率，是5G最具潛力的關鍵技術。在單站無鄰區干擾情況下，可以得到5倍甚至10倍的下行吞吐量增益。在組網環境下，Massive MIMO相比8天線，下行速率增益提升140%～350%。

1.2 高帶寬頻譜

3.5 GHz為全球主流頻段，起步帶寬100 MHz，可連片或區域連片（如城區）組網。但是，高頻受植被衰落、氣衰、雨衰等影響，更易因遮擋產生覆蓋陰影，連片覆蓋較困難。

1.3 彈性資源分配

5G具有新空口、新的OFDM波行，子幀配置和控制靈活，TDD上下行資源靈活分配。

1.4 更高階調制與更高效編碼方式

調制方式：BPSK→QPSK→16QAM→64QAM→256QAM

編碼方式：卷積碼→Turbo編碼→LDPC和polar碼

2 5G無線網絡演進原則

5G組網更加密集，建設成本也大幅增加，因此5G網絡不能像4G一樣全覆蓋，4G和5G網絡必然長期共存。在無線網絡的演進過程中，必須遵循以下原則。

2.1 多網協同原則

5G、4G等現網共同滿足多場景的需求，實現室內外網絡協同。同時，保證現有業務的平滑過渡，不造成現網業務中斷和缺失。

2.2 分階段演進原則

首先考慮eMBB，避免對網絡的大規模、頻繁升級改造，保證網絡的平穩運營。

2.3 技術經濟性原則

關鍵技術和方案選擇，需要開展技術經濟比較。網絡建設需盡量利舊現有資源，實現固移資源協同，并推動5G網絡節能降耗。

3 5G無線網絡演進策略

近期（2020年前后）演進策略如下。

（1）面向eMBB業務，首選3.5 GHz頻率。綜合考慮覆蓋、成本、干擾規避和產業鏈成熟度等因素，適宜采用3.4～3.5 GHz頻段作為首期5G頻率。

（2）優先采用SA組網。從技術和經濟性角度出發，在網絡演進、現網改造、業務能力和終端性能等方面的分析表明，SA方案是優先采用的選擇。

（3）采用CU/DU合設。現階段CU/DU分離的驅動力不足，CU/DU合設具有部署成本低、業務時延小、規劃與運維復雜度低、建設周期短等優勢。建議CD/DU合設，但要求基站采用模塊化和易于分解的設計方案。

中遠期（2025年前后）演進策略如下：

（1）支持更多業務場景：5G無線網絡按需升級，支持uRLLC和mMTC場景；

（2）保持網絡架構相對穩定，根據網絡演進趨勢，可適時按需引入CU/DU分離；

（3）面向用戶需求，推動無線新技術演進，重點關注超密集組網、用戶中心化等無線新技術發展。

4 5G無線網絡覆蓋規劃

4.1 影響覆蓋性能的關鍵因素

（1）根據外場電測，城區3.5 GHz相比1.8 GHz頻段：鏈路損耗高7～9 dB、穿透損耗高約5 dB。

（2）3.5 GHz上下行時分雙工進一步降低覆蓋性能：帶來上行覆蓋損失（3～7 dB）。

（3）Massive MIMO與BF技術成為5G彌補覆蓋能力不足的必要手段（＞7 dB）：增加天線陣子數（192陣子）提升波束增益、增加天線端口數，增強波束追蹤用戶的能力，考慮熱點區域容量需求，選擇64端口。

5G覆蓋規劃與3G/4G關鍵差異，如表1所示。

表1 5G與4G影響鏈路因素比較

5G即將來臨，各運營商在5G無線網絡的實際部署過程中，對天面的要求和方式發生較大變化，主要體現在：

（1）鐵塔天面資源緊張，具備新增可用天面資源有限；

（2）天面租金成本高啟，隨著5G的密集組網需求，租金成本挑戰大。

能否對4G/5G天面資源進行整合，減少5G部署難度，提高工程可行性，成為各運營商必須解決的問題。筆者認為，解決問題可以遵循以下幾個原則：

（1）同廠家設備盡量整合：隨著超寬頻RRU設備能力的成熟，多頻設備整合至一期的能力逐步提高，如2.1 GHz和1.8GHz共RRU等；

（2）2G/3G設備整合至4G：如CDMA和LTE的雙模RRU，LTE的單模RRU，其硬件相同，只是配置不同；

（3）傳統天線整合原則：采用多端口天線技術、天線嵌套技術等。

5 5G無線網絡建設電源解決方案

與傳統基站相比，5G基站站址更密集、環境更復雜、功耗倍增，基站基礎設施需要具備快速部署、免維護、高效、能源數字化等特性，從而實現標準化、快速、低成本的5G基站建設運維模式。

5G智能電源可以實現5G AAU供電設備的快速安裝、即時使用、自動網絡接入、實時定位和運行狀態自主調整等功能，自動感知基站的負載情況、環境數據、供電質量、市電電能、電池備電時長等運行數據，實現自主智能化運行和故障的自我維護等，最大限度降低5G網絡的建設運維費用。

另外，宏微協同將是5G時代的主要建設模式，微基站將大量部署。建議采用集中供電方式，以宏站作為周邊微站的電源保障核心，為微站提供差異化的備電需求。利用宏站站址，按需新增直流遠供電源局端設備，局端設備通過光電混合纜接到5G基站的AAU或者5G一體化微站設備，同時解決傳輸和供電的問題。