5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃措施

杜景付

（中國移動通信集團(tuán)吉林有限公司 長春分公司，吉林 長春 130000）

0 引 言

在對5G傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃的過程中，相關(guān)單位和技術(shù)人員一定要明確其目前所面臨的主要挑戰(zhàn)，然后再制定合理的規(guī)劃，包括5G傳輸網(wǎng)絡(luò)的覆蓋規(guī)劃、站址選擇規(guī)劃以及仿真規(guī)劃等。通過這樣的方式，有效確保5G傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的合理性，滿足其實(shí)際應(yīng)用需求，并為其后續(xù)的發(fā)展預(yù)留足夠空間。

1 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要特征概述

5G網(wǎng)絡(luò)是以4G網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的一種新型移動傳輸網(wǎng)絡(luò)形式。相較于4G網(wǎng)絡(luò)而言，5G網(wǎng)絡(luò)可以充分滿足各個線路中用戶各種設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸與溝通需求，進(jìn)而讓用戶的無線設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)更加便捷可靠的連接。同時，5G傳輸網(wǎng)絡(luò)也可以讓空閑網(wǎng)絡(luò)得到最大化應(yīng)用，顯著提升空閑網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，讓資源分配更加合理，減少網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)[1]。5G技術(shù)憑借著規(guī)模大、速度快、效率高等諸多特點(diǎn)，已經(jīng)在社會生產(chǎn)生活中充分發(fā)揮出了優(yōu)勢，并為用戶提供了較好的移動通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體驗(yàn)。基于此，為實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的良好應(yīng)用，相關(guān)單位需要對其進(jìn)行合理規(guī)劃，以此來全面滿足不同地區(qū)、不同用戶的實(shí)際應(yīng)用需求[2]。圖1為5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖。

圖1 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

2 5G傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中主要面臨的挑戰(zhàn)

2.1 新業(yè)務(wù)方面的挑戰(zhàn)

目前，圍繞用戶實(shí)際業(yè)務(wù)體驗(yàn)的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)在行業(yè)中達(dá)成了共識，Deo Coverage等各種網(wǎng)絡(luò)建設(shè)體驗(yàn)方法都已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用到了商用網(wǎng)絡(luò)中。在以用戶實(shí)際業(yè)務(wù)體驗(yàn)?zāi)繕?biāo)為基礎(chǔ)進(jìn)行5G傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的過程中，如果將體驗(yàn)類型作為依據(jù)，可將其需求劃分為增強(qiáng)移動寬帶（enhanced Mobile BroadBand，eMBB）、海量物聯(lián)（massive Machine Type Communication，mMTC）以及超高可靠超低時延通信（Ultra Reliable & Low Latency Communication，URLLC）[3]。但是在目前的5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)中，對于5G傳輸網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)在可靠性與延時性等方面的實(shí)際體驗(yàn)需求，依然不具備足夠科學(xué)全面的評估、規(guī)劃以及仿真方法。由此可見，5G傳輸網(wǎng)絡(luò)在新業(yè)務(wù)方面的規(guī)劃面臨很大挑戰(zhàn)。

2.2 新空口協(xié)議方面的挑戰(zhàn)

目前5G網(wǎng)絡(luò)的新空口協(xié)議已經(jīng)開始朝著標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，且其基礎(chǔ)框架和關(guān)鍵候選技術(shù)也開始逐漸明確，例如基礎(chǔ)波形、信道編碼、空分復(fù)用、靈活雙全雙工以及多址接入等。在傳統(tǒng)的移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，Massive MIMO規(guī)劃方法主要是對移動網(wǎng)絡(luò)中的扇區(qū)級寬波束加以改變；Full Duplex/Flexible Duplex規(guī)劃方法則是對移動網(wǎng)絡(luò)中的上行頻率以及下行頻率靜態(tài)配置加以改變。而在5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，為實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域或不同小區(qū)中上下行業(yè)務(wù)適配性的良好保障，避免其不對稱問題，需要引入Full Duplex/Flexible Duplex，以此來為不同區(qū)域或不同小區(qū)中的上下行業(yè)務(wù)提供支持，并根據(jù)其實(shí)際需求來進(jìn)行上下行時隙配比的合理選擇[4]。此外，在對5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃的過程中，新空口協(xié)議方面也是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

3 5G傳輸網(wǎng)絡(luò)主要規(guī)劃措施分析

3.1 5G傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃

3.1.1 5G傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域規(guī)劃

在初期進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的過程中，主要滿足的業(yè)務(wù)需求是eMBB，在對其網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃的過程中，需要對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)業(yè)務(wù)區(qū)域進(jìn)行分析。對于熱點(diǎn)業(yè)務(wù)區(qū)域，可借助于已有的4G小區(qū)流量等數(shù)據(jù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度地圖的制作。在對這種業(yè)務(wù)進(jìn)行分析的過程中，其分級方法主要有兩種。一種是將已有標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)的絕對值分級法，例如一級是在20 GB及以上、二級是在10～20 GB、三級是在5～10 GB、四級是在2.5～5 GB以及五級是2.5 GB及以下；另一種是將平均值作為基礎(chǔ)的相對值分級法，例如一級為4×平均值、二級為2×平均值、三級為1×平均值、四級為0.5×平均值、五級為0.25×平均值[5]。

3.1.2 5G宏站規(guī)劃指標(biāo)

4G物理層內(nèi)設(shè)置了一種小區(qū)參考信號（Cell Reference Signal，CRS），這種信號和用戶的業(yè)務(wù)速率及其接入性能之間的關(guān)系十分緊密，因此在4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，RS-SINR以及RSRP是其主要的規(guī)劃指標(biāo)。而在5G物理層中，則不再對CRS信號進(jìn)行應(yīng)用，而是應(yīng)用了CSI-RS等信號來對其業(yè)務(wù)性能及網(wǎng)絡(luò)覆蓋進(jìn)行權(quán)衡。其中，SS-SINR信號、SS-RSRP信號均存在于連接態(tài)以及空閑態(tài)，而CSI-SINR信號、CSIRSRP信號僅存在于連接態(tài)[6]。在具體建設(shè)中，建議對SS-SINR信號和SS-RSRP信號加以合理應(yīng)用。具體規(guī)劃中，解決方案需面向獨(dú)立組網(wǎng)，這樣才可以有效避免后續(xù)頻繁的大型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整。對于eMBB場景方面的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，其2.6 GHz室外分場景連續(xù)覆蓋規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 5G網(wǎng)絡(luò)eMBB場景2.6 GHz室外分場景連續(xù)覆蓋規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)

具體規(guī)劃中，應(yīng)選擇192陣子、64通道的天線，其頻率為2.6 GHz、帶寬為100 MHz、發(fā)射功率為200 W。在5G網(wǎng)絡(luò)中，概念同步信號和PBCH塊（Synchronization Signal and PBCH Block，SSB）也具有時分波束掃描功能，其數(shù)值需要根據(jù)外場測試來加以驗(yàn)證[7]。圖2為5G基站規(guī)劃框架示意圖。

圖2 5G基站規(guī)劃框架示意圖

3.1.3 干線SPN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

在5G通信傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，干線SPN規(guī)劃是一種創(chuàng)新型的規(guī)劃模式。具體規(guī)劃中，可通過兩種方式將SPN引入干線。

（1）OTN下掛SPN。在這種組網(wǎng)模式中，SPN設(shè)備可通過簡單拉遠(yuǎn)的方式來達(dá)到上下層網(wǎng)絡(luò)之間的互通效果，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)傳輸設(shè)備端口的有效匯聚以及與業(yè)務(wù)的良好適配。對于GE以上的寬帶業(yè)務(wù)，則可以直接通過OTN來進(jìn)行傳送，這樣不僅可以在充分滿足5G通信傳輸需求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)干線的進(jìn)一步簡化，同時也可以節(jié)約規(guī)劃建設(shè)成本。圖3為OTN下掛SPN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃示意圖。

圖3 OTN下掛SPN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃示意圖

（2）OTN和SPN相疊加。在該規(guī)劃模式中，SPN主要借助OTN波道來進(jìn)行單獨(dú)組網(wǎng)，以此來實(shí)現(xiàn)中小型業(yè)務(wù)端口的良好匯集，并有效解決5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的冗余需求。圖4為OTN和SPN相疊加形式的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃示意圖。

圖4 OTN和SPN相疊加形式的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃示意圖

3.2 5G傳輸網(wǎng)絡(luò)站址選擇規(guī)劃措施

3.2.1 5G傳輸網(wǎng)絡(luò)站址工參核查

選址工參核查就是對全量站址工參、設(shè)計圖紙以及三維電子地圖進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和比對審查，以此來實(shí)現(xiàn)站址工參的準(zhǔn)確確定。因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)在初期的全網(wǎng)覆蓋目標(biāo)是城區(qū)以及縣城，所以其工參核查范圍是省內(nèi)的各個主城區(qū)、一般城區(qū)以及縣城，核查的基站包括現(xiàn)有的全部2G/4G宏基站和并未開通的新2G/4G宏基站。核查中，主要的核查內(nèi)容包括掛高、經(jīng)緯度、下傾角以及方向角。

對于屋面站，應(yīng)將設(shè)計圖紙或竣工圖紙中的每一個小區(qū)天線在樓面上的安裝位置作為依據(jù)，借助仿真平臺對天線到建筑物上對應(yīng)的樓宇、樓層和天面位置進(jìn)行調(diào)整，并輸出修正之后的站點(diǎn)小區(qū)工參[8]。如果2G屋面站和4G共址，則需要將4G設(shè)計圖紙或竣工圖紙作為依據(jù)來進(jìn)行小區(qū)方向角和經(jīng)緯度的校準(zhǔn)；如果2G屋面站為單獨(dú)形式，則應(yīng)通過勘查來實(shí)現(xiàn)其天面信息的準(zhǔn)確確定。

對于塔桅站，如果有基站數(shù)據(jù)庫，其工參核查則應(yīng)以該數(shù)據(jù)庫為準(zhǔn)；如果沒有，則需要以設(shè)計會審決定為準(zhǔn)。對于其工參信息，需要根據(jù)基站中的維護(hù)優(yōu)化數(shù)據(jù)來加以修正。對于存在疑問的站點(diǎn)，尤其是2G站點(diǎn)，一定要做好其天面信息的準(zhǔn)確確定。

在站號規(guī)劃中，對于4G站點(diǎn)，需要進(jìn)行平臺站號的集中規(guī)劃；對于2G站點(diǎn)，需要按照具體規(guī)范來進(jìn)行站號編定。在共址站系統(tǒng)規(guī)劃過程中，其站號中間的6位編碼一定要一致。

對于方向角，規(guī)劃中需要將網(wǎng)優(yōu)平臺基站中的數(shù)據(jù)庫作為基準(zhǔn)，任意兩個小區(qū)之間的最小方向夾角應(yīng)控制在60°及以下。對于不滿足這一條件的方向角，需做好核查確認(rèn)，并將其改動數(shù)量控制在最小。

對于下傾角，需要將網(wǎng)優(yōu)平臺中的數(shù)據(jù)基站作為基準(zhǔn)，將不超過50 m掛高的小區(qū)下傾角設(shè)置在15°以內(nèi)，如果不滿足這一條件，則需要做好核查確認(rèn)；對于50 m以上掛高的小區(qū)下傾角，需要控制在20°以內(nèi)，如果不滿足這一條件，則需要做好核查確認(rèn)。

對于部分存在于城區(qū)的全向站，需要按照3小區(qū)定向站的方式進(jìn)行處理，使其經(jīng)緯度及其掛高不變，按照實(shí)際需求進(jìn)行下傾角以及方向角的合理確定。

對于已經(jīng)規(guī)劃但是尚未開通的4G站點(diǎn)，需要將集中規(guī)劃平臺中的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，結(jié)合其數(shù)據(jù)庫的更新情況來進(jìn)行共址站點(diǎn)剔除工作，并將相應(yīng)的站點(diǎn)詳單輸出；對于已經(jīng)規(guī)劃但是尚未開通的2G站點(diǎn)，需要將網(wǎng)優(yōu)中心納入的2G可研究規(guī)劃詳表作為基準(zhǔn)，將相應(yīng)的共址站點(diǎn)剔除，并將站點(diǎn)詳單輸出。

3.2.2 5G傳輸網(wǎng)絡(luò)站址選用原則

在對5G傳輸網(wǎng)絡(luò)站址進(jìn)行選用的過程中，考慮到TD-LTE網(wǎng)絡(luò)所具有的同頻組網(wǎng)特征，為有效防止因站址過近或過高導(dǎo)致的重疊覆蓋以及干擾問題，相關(guān)單位應(yīng)按照以下原則來進(jìn)行其站址選用。對于室外的宏基站，其天線掛高需設(shè)置在25～35 m，比周圍建筑高度平均值高出5～15 m[9]。基站站址分布和標(biāo)準(zhǔn)蜂窩結(jié)構(gòu)之間的偏差不可超出基站之間間距的1/4，不可有超遠(yuǎn)站或者是超近站的情況出現(xiàn)。其中，主城區(qū)基站間距應(yīng)在250 m及以上，一般城區(qū)基站間距應(yīng)在350 m及以上，縣城基站間距應(yīng)在300 m及以上。

基站選用應(yīng)針對全部站點(diǎn)，無論是已經(jīng)開通的站點(diǎn)還是尚未開通的站點(diǎn)，都可選用。站點(diǎn)可根據(jù)具體的仿真情況來進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，其間距可向下調(diào)整50 m，掛高下限可為17 m，上限可為60 m。如果站址間距與實(shí)際要求不符，則可以將每兩個站點(diǎn)作為對象，按照網(wǎng)站點(diǎn)優(yōu)選、新4G站點(diǎn)次選、新2G站點(diǎn)后選的原則進(jìn)行選取，并將站高、站址間距等的差異作為依據(jù)，結(jié)合具體需求來進(jìn)行站址的合理選擇。

3.3 5G傳輸網(wǎng)絡(luò)仿真規(guī)劃措施

3.3.1 5G傳輸網(wǎng)絡(luò)仿真基本參數(shù)配置

在目前的5G傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)中，需要將2.6 GHz作為其首選頻段[10]。在具體的仿真實(shí)驗(yàn)中，也應(yīng)選擇2.6 GHz頻段。表2是某區(qū)域5G傳輸網(wǎng)絡(luò)仿真中獲得的基本參數(shù)配置。

表2 某區(qū)域5G傳輸網(wǎng)絡(luò)仿真中獲得的基本參數(shù)配置情況

3.3.2 5G傳輸網(wǎng)絡(luò)在2.6G頻段中的覆蓋性能分析

在對某城區(qū)5G傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真的過程中，選擇的仿真區(qū)域面積為35 km2，共設(shè)置了303個站址，站間距為365 m。在2.6 GHz這一頻段內(nèi)，4G網(wǎng)絡(luò)仿真覆蓋率為96%，5G網(wǎng)絡(luò)仿真覆蓋率為97%。由此可見，以現(xiàn)有的4G站址作為基礎(chǔ)來進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，其覆蓋率會比原來的4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋率高。相較于4G網(wǎng)絡(luò)，5G傳輸網(wǎng)絡(luò)在2.6 GHz頻段中具有更好的覆蓋性能。

4 結(jié) 論

綜上所述，在對5G傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃的過程中，相關(guān)單位和技術(shù)人員需要將原有的2G/4G基站作為基礎(chǔ)，通過相應(yīng)的升級來實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的合理規(guī)劃。在此過程中，相關(guān)單位一定要對其規(guī)劃原則與規(guī)劃方法加以深入研究，根據(jù)現(xiàn)有的2G/4G基站情況，結(jié)合5G傳輸網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際建設(shè)與應(yīng)用需求來進(jìn)行覆蓋區(qū)域的合理規(guī)劃和站址的合理選擇。同時，為達(dá)到良好的規(guī)劃效果，相關(guān)單位需在規(guī)劃區(qū)域中做好仿真試驗(yàn)，以此來實(shí)現(xiàn)基本配置情況與覆蓋性能的合理確定，進(jìn)而為5G傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。