新形勢下的5G網絡規劃

摘? 要：移動通信已經由4G快速跨入5G時代，5G的大帶寬、超低時延、大規模連接的技術優勢，促使運營商也加大網絡建設的快速投入，以為用戶提供更快速、更優良的應用服務和用戶感知。5G的發展，需要進行大規模的網絡建設，以滿足覆蓋的需求，促進5G的更好應用。本文針對5G基站的特點，深入探討了5G網絡規劃的方案，為今后的網絡建設提供參考。

關鍵詞：5G無線網絡;規劃方案;網絡覆蓋

中圖分類號：TN929.5? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）23-0050-03

5G Network Planning under New Situation

HA Liang

（Yinchuan Branch of China Tower Co.，Ltd.，Yinchuan? 750002，China）

Abstract：Mobile communication has stepped into the 5G era from 4G. The technical advantages of 5G，such as large bandwidth，ultra-low delay and large-scale connection，trigger operators to increase the rapid investment in network construction to provide users with faster and better application services and user perception. The development of 5G requires large-scale network construction to meet the needs of coverage and promote better application of 5G. In view of the characteristics of 5G base station，this paper discusses the 5G network planning scheme in depth for the reference of network construction in the future.

Keywords：5G wireless network;planning scheme;network coverage

0? 引? 言

2019年6月，我國工信部頒發了四個5G牌照，分別由中國移動、中國電信、中國聯通、中國廣電獲得。在5G技術方面，我國在世界范圍內已經處于領先的地位，在5G專利、設備、終端、應用等方面都有不俗的成績。5G上升為國家戰略，預計在2020年5G將帶動1萬億的經濟產值。因此，5G競爭不再僅僅是通信領域的競爭，而是被視為國家/地區的產業與經濟競爭。運營商和行業生態鏈的企業都在積極參與到5G發展的大潮中。目前5G發展還處于初級階段，前期運營商聯合設備廠家已經進行了多次的使用驗證，積累了豐富的經驗，接下來需要進行大規模的站點部署建設。

為了面對即將到來的大規模商用，一年多以來，運營商組織部分省市公司進行5G實驗網的建設，開展相關的調測、驗證等工作，積累了5G運營的經驗。目前三大運營商已表態，在2020年底前，完成在大城市重點區域大規模部署5G網絡，進行正式的商用。

當前形勢下，鐵塔公司主要承擔各運營商基站的建設工作，需要深入了解5G網絡規劃中的技術要求和客戶的需求，通過基站規劃選址服務好運營商，響應運營商的降本增效策略，提出合理的網絡規劃和建設方案。

在大規模建設的大環境下，運用合理的規劃策略，提高規劃建設的效率，降低建設成本和縮短建設周期是需要重點探討的問題。

1? 5G NR的介紹

5G網絡的組網方式主要有SA和NSA兩種方式：SA即為5G獨立組網方式;而NSA為非獨立組網方式，需要利用4G基站作為錨點站承擔信息傳遞，5G基站承載業務傳遞，分開承載。

對比4G基站，5G基站的結構有較大的變化，由BBU（CU、DU）和AAU、RRU組成。其中，BBU即基帶處理單元;CU即集中單元，處理非實時協議和服務;DU即分布式單元，負責處理物理層協議和實時服務;AAU即基站有源射頻單元，處理信號調制解調的功能模塊集合了天線的功能;RRU即遠端射頻模塊。

目前，我國主要的5G試驗網廠家為華為、中興、諾基亞貝爾、愛立信、大唐，NR設備可以支持2.6G和3.5G頻段使用，實驗網中主要使用100M和60M的2種帶寬，現階段設備廠家提供的設備具體參數如表1所示。

2? 5G NR的覆蓋分析

在無線通信的網絡規劃中，需要根據傳播模型、鏈路預算、仿真等技術，結合覆蓋場景，人流量等客戶因素開展，下面我們介紹5G的頻段、傳播模型和鏈路預算。

2.1? 運營商頻段

2018年12月，工信部已經給三家運營商分配5G試用的頻率資源。其中移動獲得2515MHz～2675MHz、4800MHz～ 4900MHz的5G試驗頻率資源，電信獲得3400MHz～3500MHz的5G試驗頻率資源，聯通獲得3500MHz～3600MHz的5G試驗頻率資源。各家運營商獲得的頻率優勢各有千秋，其中移動由于存量的用戶群體多，分配帶寬多;電信和聯通獲得了更好的頻段，是國際5G運營的主流頻段，被稱為黃金的5G頻段。工信部頒發的頻段均屬于高頻段，明顯高于4G網絡的頻率，也可能導致信號傳播的衰減增大，覆蓋模型變化比較大，需要采用新的覆蓋思路。

2.2? 傳播模型

網絡規劃過程中，根據設備使用的頻段，需要匹配相對應的傳播模型，才能更合理地計算功率損壞和覆蓋距離等。采用最恰當的傳播模型，是整個規劃建設工作的關鍵。在5G網絡中考慮分配到的頻段，可以采用的傳播模型是36.8733DUma模型，適用頻段是2GHz～6GHz。也可以采用3GPP 38.901傳播模型，適用頻段0.5GHz～100GHz。目前5G的采用3GPP 38.901模型進行分析。

PL'UMa-Nos=13.54+39.08log10（d3D）+20log10（fc）-0.6（hUT-1.5）

其中，PL'UMa-Nos為傳播損耗;1.5m≤hUT≤ 22.5m;f單位是GHz;d單位是m。

2.3? 鏈路預算

5G建設前期的站點規劃主要基于鏈路預算的仿真結果。由于實際無線傳播環境非常復雜，采用仿真結果規劃，就可能存在不精確的情況。所以在實際規劃工作中，需要借鑒現有相近頻段的4G基站覆蓋進行規劃，以現有LTE覆蓋作為參考依據。

5G基站的覆蓋水平可以參考現網中LTE-D頻段基站的覆蓋度，下面從頻段、功率密度、線損、天線增益等物理特性進行分析。

2.3.1? 頻段

我國5G頻段中，中國移動獲得2.6G MHz和4.9G MHz的頻率資源，中國電信和中國聯通為3.6G MHz的頻率資源。目前移動5G網絡建設主要采用2.6G GHz頻段的基站，這個頻段與LTE-D頻段差異很小，路徑傳播損耗基本相當，可以作為參考。如果建設3.5G MHz基站或者4.9G MHz基站，路徑傳播損耗可以以2.6G基站的損耗為參考。結合不同頻段估算覆蓋的半徑，再進行基站布局的規劃工作。

2.3.2? 功率密度

4G基站（以TD-LTE為例），一般宏站采用20M的帶寬，發射功率為40W，功率譜密度為2W/MHz;5G基站，目前大部分宏站采用100M帶寬（部分基站采用60M帶寬），發射功率為200W，功率譜密度一樣為2W/MHz。

LTE：一般宏站為40W@20MHz，NR：200W@100 MHz，功率譜密度均為2W/MHz;

LTE每RE功率為：10×log10（40×1000/100/12）= 15.2dBm;

5G每RE功率為：10×log10（200×1000/273/12）= 17.8dBm;

5G相比LTE功率差為17.8-15.2=2.6dB，5G功率更強。

基于上述分析，功率密度每RE基本相當，5G基站比4G基站強2.6dB。

2.3.3? 線損

5G基站采用AAU，將天線和RRU合并，沒有饋線損耗;而LTE基站由于RRU到天線口之間采用饋線連接，存在饋線損耗，一般情況下饋線比較短，饋線損耗不大;4G損耗按照10dB/100m計算，一般饋線不超過10m，所以大約為1dB左右。通過上述計算，5G基站的線損比LTE小1dB左右。

2.3.4? 天線增益

對于普通宏站的天線增益，LTE 8TRX天線增益為15.5dBm，5G 64TRX天線增益為24.5dBm，5G天線增益大于LTE的天線增益。在后期站點類型的多樣化，可能有不同的增益值，微站、皮站等類型的天線增益更加小，但是同樣類型基站的情況下，5G的天線增益一般都高于LTE的天線增益。

綜合以上，5G對比4G增益為2.6+1+9=12.6dB。所以，可以參考利用現網TDD-D頻段站點的覆蓋電平作為5G 3.5GHz頻段的規劃依據;2.6GHz的基站的覆蓋半徑比TDD-D頻段的大。

2.4? 小結

由于5G NR采用更高的頻段，勢必導致信號的傳播損耗和室內穿透損耗更加高，信號的覆蓋水平面臨著很大的問題。為了解決頻段高的劣勢，采用MIMO、高天線增益等技術進行補償，經過前期多方的論證，3.5GHz 5G NR的覆蓋水平與2.6GHz 4G TD-LTE的覆蓋水平基本相當。

3? 5G規劃策略分析

5G作為一種新技術，在大規模的網絡布局過程中，需要進行分場景、分業務量逐步開展，而不是盲目的規劃建設;在規劃過程中，需要結合實際天面的狀況，采用合理的模式，降低建設難度。

3.1? 5G基站規劃要求

5G基站建設一定要按照不同場景和業務需求開展，采用先城區、接著郊區，最后農村區域廣覆蓋的步驟進行，有計劃地依據場景的重要性開展建設。主城區中，優先考慮黨政軍機關、重要商業場所、交通樞紐、高檔酒店和寫字樓、展館、高校、高檔小區、干道等，接著進行城區的全覆蓋。重點關注室內區域的覆蓋，重要場景或者高業務量場景需要進行室內覆蓋，因為室內區域的業務占比到70%左右，室內覆蓋的質量直接影響整體業務使用體驗。城區一般宏站站間距在300米左右。然后是郊區（城鄉接合部、鄉鎮所在地），一般站間距為500～800m之間;重點關注工業區、礦區、商業區等。最后是農村區域的廣覆蓋，一般站間距為800m以上。

3.2? 天面天線改造

5G基站的規劃工作中，大部分站點是在現網站點進行共址、共天面/共平臺建設，這樣很可能涉及到天面天線的改造，確保新增天線不影響原有其他制式網絡站點的覆蓋，同時保障整個網絡的廣覆蓋、深覆蓋需求。在天面/平臺進行天饋、天線改造時，需要注意建設改造的變動量、避免引起業主不滿或者增加租金、協調費等，也要考慮改造的施工費用、器材費用等。本文結合現網多制式協同組合，提出天面平臺改造的建議。

施工難度：在規劃過程在，考慮天線安排布放時，由于目前大部分基站天面設備密集，所以在覆蓋保障前提下，需要考慮施工難度、施工可行性、減少新增設備。

設備替換：天面、鐵塔平臺改造的最大問題就是天線安裝。目前大部分現網站點由不同運營商和不同制式網絡共享，導致天線密集，可能沒有空間或者合適的空間安裝天線，考慮通過多頻天線替換現有天線，合理減少天線。比如GSM1800M基站和GSM900M基站并存的基站，優先考慮1800M基站退網;確實有容量的需求，可以考慮采用雙屏天線。另對于TDD和FDD并存的情況，也可以采用4488天線進行融合，還有其他天線融合手段可以考慮，目的就是通過天線的替換，減少天線數目的額外增加。

4? 結? 論

5G網絡的建設發展符合我國社會經濟發展的方向，在當今信息技術時代，5G網絡的成果可以推動大數據、人工智能、物聯網、智慧城市等產業的快速發展，對我們實現經濟發展的宏偉目標有深遠的意義。在5G網絡規劃建設過程中，需要對設備功率、天線增益、損耗、頻率因子等因素進行綜合考慮，合理制定方案，提高效率，降低網絡建設成本和實施難度，推動5G網絡的發展和應用。

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作者簡介：哈量（1988.11-），男，回族，寧夏西吉人，助理工程師，畢業于北京交通大學，本科，研究方向：無線通信網規劃、設計，軟件開發。