5G網絡技術特點及其無線網絡規劃設計

張 斌

（廣西通信規劃設計咨詢有限公司，廣西 南寧 530007）

1 5G網絡技術特點

1.1 高速度

5G技術和4G技術相比，具有更快的網絡速度。隨著網絡速度的提升，用戶的上網體驗越來越強，用戶在使用超高清業務或VR業務時就更暢通，其他對網絡速度要求較高的業務也可以推廣和普及。在5G基站建設過程中，要求峰值速度必須大于20 Gb/s[1]。

1.2 泛在網

泛在網是指在社會生活的每一個角落都有網絡存在。泛在網主要包括縱深覆蓋和廣泛覆蓋，所謂縱深覆蓋，就是為了提升人們的生活質量，需要更高質量的深度覆蓋，所謂廣泛覆蓋，就是5G必須進行大范圍的覆蓋，深入人們生產生活的各個方面[2]。

1.3 低功耗

5G技術在應用于大規模物聯網方面，對功耗提出了相關的要求。近年來，隨著穿戴的電子產品逐漸增多，在為人們的生活提供巨大便利的同時，此類產品也存在一定的問題，制約著產品的推廣和普及，主要表現在產品的體驗感不強。例如，在使用智能手表時，手表的電量經常不夠用，幾乎每天都要充一次電。所有的物聯網產品都需要能源與通信，目前能源供應只能通過電池來解決。在物聯網通信過程中，如若需要消耗的能耗非常多，那么就難以被廣大的客戶所接受，也就難以得到推廣和普及。在物聯網產品開發中，如若采取科學的措施，有效的控制能耗水平，實現一月充一次電，那么將大大提升用戶的體驗感，就能很好的適應市場需求。

低功耗主要采用兩種技術手段來實現，分別是美國高通等主導的eMTC和華為主導的NB-IoT。eMTC基于蜂窩網絡進行部署，其用戶設備通過支持1.4 MHz的射頻和基帶帶寬，可以直接接入現有的LTE網絡。eMTC支持上下行最大1 Mb/s的峰值速率。NB-IoT不需要像5G的核心技術一樣重新建設網絡。雖然NB-IoT的傳輸速度只有20 kb/s左右，但卻可以大幅降低功耗，使得設備有很長的時間不用換電池。這一特點對于各種設備的大規模部署都是有好處的，也能滿足5G對于物聯網應用場景低功耗的要求。NB-IoT和eMTC一樣，是5G網絡體系低功耗的一個組成部分。

1.4 低時延

5G技術的一個新場景是工業自動化、無人駕駛的高可靠連接。在人們的交流過程中，可以接受140 ms的時延，對人們的正常交流沒有影響，然而在工業自動化和無人駕駛中，140 ms的時延是無法接受的。在5G新技術中，要求時延必須小于1 ms，嚴格要求網絡技術達到相應的技術標準。目前，在很多高新領域的發展過程中，必然要選擇使用5G技術，與5G技術進行充分的結合。例如，在無人駕駛中，要聯合中央控制中心與車輛，實時監控車輛運行中的各項指標，并瞬間將制動信息傳送到車輛中，實現瞬間制動，保證車輛行駛安全。這就對時延提出了極其嚴格的要求，需要應用5G技術，在盡量短的時間內將相關信息傳遞給行駛中的車輛。

1.5 萬物互聯

在傳統的通信技術中，終端的數量非常有限，往往是根據人群需求進行具體定義。隨著移動手機出現在人們的生活中，終端數量呈現爆發式的增長，此時終端數量要按照個人的需求進行計量。伴隨5G新時代的到來，終端數量再次呈現爆發式增長，不僅僅以人口數量進行計量，這是因為一個人可能擁有多個終端。未來，可以接入網絡的終端不僅僅只有手機一個產品，還有更多功能強大的電子產品。基于5G技術，人們日常所需的物品都可以接入到網絡中，如電視機、游戲機、跑步機、空調、空氣凈化器、監控設備、鞋子及衣服等。

1.6 重構安全

通過5G技術的輔助，可以建設智能互聯網，實現信息資源的瞬間傳輸，建立嶄新的機制和體系。基于5G技術的支持，為智能互聯網的安全運行保駕護航。假如利用5G技術將智能互聯網建設完成，但是缺少必要的安全體系，那么就會對體系的運轉造成巨大的安全隱患。

2 5G無線網絡規劃設計

2.1 區域類型劃分

針對不同的區域類型，覆蓋率目標是不一樣的。在規劃無線網絡時，區域分類是按照特定的原則，對有效的覆蓋區域進行歸類和劃分。針對不同類型的覆蓋區域，采取不同類型的設計原則和服務等級，以此實現建設成本和通信質量的平衡，獲取最優的資源配置。

按無線傳播環境（如地貌和地形）進行區域劃分，如表1所示。按業務分布進行區域分類，如表2所示。綜合無線傳播環境和業務分布進行區域分類，如表3所示。

2.2 5G網絡鏈路預算

5G典型鏈路預算公式如下：

路徑損耗（dB）=基站發射功率（dBm）-10×log10（子載波數）+基站天線增益（dBi）-基站饋線損耗（dB）-穿透損耗（dB）-植被損耗（dB）-人體遮擋損耗（dB）-干擾余量（dB）-雨/冰雪余量（dB）-慢衰落余量（dB）-人體損耗（dB）+UE天線增益（dB）+熱噪聲功率（dBm）-UE噪聲系數（dB）-解調門限SINR（dB）（1）

5G系統仍然是上行受限系統，鏈路預算滿足上行要求就可以達到覆蓋效果，5G上行簡單鏈路預算如表4所示。

由表4可知，密集城區滿足上行5 Mb/s速率，站間距要求在250 m左右，一般城區滿足上行5 Mb/s速率，站間距為450 m左右，郊區農村滿足上行5 Mb/s速率，站間距要求在900 m左右。

2.3 無線網覆蓋目標設定

LTE覆蓋定義為（RSRP≥-110 dBm & SINR≥-3 dB的采樣點）/總采樣點×100%或MR覆蓋率RSRP≥-110 dBm的柵格/MR采用總柵格數×100%。

表1 按無線傳播環境分類

表2 按業務分布分類

表3 綜合無線傳播環境和業務分布分類

表4 5G上行簡單鏈路預算

NR覆蓋定義為（SS-RSRP≥-105 dBm & SS-SINR≥-3 dB的采樣點）/總采樣點×100%。

規劃期末為無線網絡覆蓋率≥95%。

2.4 無線網容量目標

以良好用戶體驗為根本，進行網絡容量建設，確保用戶體驗不下降。網絡容量滿足規劃期內用戶對網絡容量的要求，統一標準，靈活建設，在不同場景、不同的網絡負荷采用不同的建設方式，盡可能讓網絡容量分布和用戶需求分布一致，保持網絡負荷平衡，改善用戶使用感知，充分發揮網絡資源利用率。

根據LTE FDD網絡的系統配置情況，LTE FDD網絡在鄰小區50%負載，不同系統帶寬小區的上、下行平均吞吐容量分別如表5所示，以此做為LTE FDD網絡每小區配置的數據吞吐容量。

表5 不同系統帶寬小區的上、下行平均吞吐容量

根據NR網絡配置，單扇區支持的用戶數和5G載波帶寬RB資源有關，100 MHz單小區激活RRC用戶數800個，連接RRC用戶數2 400個。SA組網情況下，一般市區NR小區平均容量如表6所示。

表6 一般市區NR小區平均容量

容量目標要滿足市場拓展和用戶發展需求。

3 結 論

5G技術是為了滿足人們日益增長的通信需求而出現的，它能夠極大地改善用戶的通信體驗，將會在十分廣泛的領域內發揮出重要的作用。因此，首先應該對該技術的特點有充足的認識，并在此基礎上進行合理的網絡規劃設計，以適應通信行業的發展趨勢，引領未來通信潮流。