5G網絡的規劃思路及要點

呂景松

（中國鐵塔股份有限公司河南省分公司 河南省鄭州市 450000）

5G移動通信系統采用的是一種全新網絡架構，可以滿足人們在各類領域的多樣化業務需求。例如，在大型演唱會、密集商業區、密集住宅區、高鐵等流量密度大、連接密度大、移動性強的場景，用戶也能夠體驗到超高清視頻、在線游戲、增強現實等多種極致業務體驗；同時，5G網絡還能夠滿足醫療、交通、工業等垂直行業的多樣化業務需求。

基于5G網絡發展背景，以及人們在工作、生活和工業生產等各方面差異化需求，5G網絡建設面臨諸多挑戰。為了滿足個人用戶和行業用戶對網絡覆蓋、業務容量、連接數量、可移動性、網絡穩定性等各方面的性能要求，5G網絡建設必須更加合理，更加精準。

網絡規劃是網絡建設的前提，直接影響網絡質量的優劣。而且，不同于以往只針對個人用戶的移動通信網絡，5G網絡更加注重個人用戶與行業用戶并行，并向垂直行業拓展。面對不同的發展思路、業務需求，運營商必須做好網絡規劃，，明確規劃重點，以確保工程建設符合發展要求。

1 5G應用場景

移動通信網絡未來將逐步滲透到生活的各種領域，與各種行業深度融合，5G網絡必須滿足各種垂直行業提出的多樣化業務需求。因此，為應對不同應用場景下的業務需求，5G系統將面臨用戶體驗速率、流量密度、時延、連接數、能效等多方面性能挑戰。根據ITU定義，5G網絡主要包含三種典型應用場景：增強型移動寬帶（eMBB）、超高可靠低時延通信（URLLC）、海量機器通信（mMTC）。

增強型移動帶寬（eMBB）能夠保證用戶在人流集中的熱點區域能夠為用戶提供1Gbps的超高傳輸速率，以及數十Tbps/平方公里的超高流量密度。同時，在高速移動和覆蓋邊緣的情況下，也能夠保持業務的連續性，并且可以達到100Mbps以上的用戶體驗速率；超高可靠低時延通信（URLLC）能夠保證用戶的端到端時延達到毫秒級別，業務可靠性接近100%，滿足工業控制、車聯網等行業的特殊應用需求；海量機器通信（mMTC）能夠保證用戶連接數達到千億級別，連接密度達到100萬/平方公里，滿足智慧城市、智慧監測、智慧農業等對速率要求比較低的應用場景。

前幾代移動網絡主要是為了滿足eMMB的需求，滿足人與人之間的信息傳遞；而5G網絡未來還需要滿足URLLC和mMTC場景，將逐步構建人與物、物與物之間的連接，也將成為5G發展的重要驅動力。因此，5G系統除了全面增強其性能外，其靈活性和可擴展性也得到了較大提升，能夠實現性能指標的差異化，滿足用戶的多樣化需求。

2 5G需求分析

4G建網標準相對單一，隨著新興移動互聯業務發展，5G面臨多業務建網標準，對網絡提出更高要求。5G業務需求包括個人客戶和政企客戶兩大類，不同的業務場景和應用對應不同的5G需求。

2.1 個人用戶網絡需求

對于5G發展初期的eMBB業務，目前重點業務包括對流量速率需求比較高的高清視頻、AR/VR業務。典型的eMBB業務對網絡的需求如表1所示。

2.2 行業用戶網絡需求

5G網絡也可應用于公共安全、智慧旅游、生態環境、車聯網、智能制造、大型賽事、融媒體等垂直行業，根據中國信通院相關研究報告，5G產業應用典型場景的網路需求如表2所示。

3 5G無線接入網架構

4G無線接入網架構包括BBU和RRU兩級架構，與4G架構不同，5G將演進成CU、DU和AAU/RRU三級架構；其中，根據處理內容的實時性，4G的BBU功能被重構成CU和DU兩個功能實體，CU單元由BBU的非實時區域構成，DU單元由除去BBU非實時部分的結構組成。CU單元能夠實現對實時要求不高的無線協議棧功能的處理，支持部分核心網的功能下沉，滿足覆蓋邊緣業務應用的部署。DU單元能夠實現對物理層功能的處理，以及對實時性要求較高的無線協議棧功能的處理，可以滿足超高可靠低時延通信的網絡需求。另外，5G AAU由以下三部分構成：BBU的部分物理層處理功能、原RRU以及有源天線部分。

（1）C-RAN大集中：下聯基站數一般為10～60個，通常部署在接入匯聚機房或一般機樓。

（2）C-RAN小集中：下聯基站數一般為5～10個，通常部署在接入局所。

（3）D-RAN：下聯基站數一般為1～3個，通常部署在宏站機房。

從近期發展趨勢來看，5G網絡主要為了滿足eMBB業務場景，因此，目前5G網絡建設主要采用CU/DU合設方式，能夠節省網元、降低部署成本、縮短建設周期、降低運維復雜程度。然而，從中遠期發展來看，隨著垂直行業業務發展，5G RAN架構將逐步向CU/DU/AAU三層分離架構演進。因此，現階段進行5G網絡規劃時，應充分考慮這一因素，需要結合機房條件、光纖資源，優先采用BBU集中放置方式，方便未來實現CU/DU架構分離。

4 5G無線網絡規劃

由于5G網絡工作在高頻段，損耗大、衰落性強，更易受外部環境的影響。因此，在網絡規劃階段，應該充分考慮規劃區域的無線傳播環境，并且結合規劃的區域的覆蓋需求、容量需求及話務模型等因素，通過鏈路預算、容量規劃、站址規劃等工作，才能使設計的網絡更加合理、更加精準，達到覆蓋的預期效果。

4.1 規劃思路

根據以往通信技術的變革分析，5G技術和產業將逐步走向成熟，是一個長期發展的過程。因此，4G網絡會長期與5G網絡共存，并且相互協作，共同滿足業務的承載需求。根據個人和行業用戶的不同需求，特別是垂直行業融合，規劃工作必須堅持業務需求為目標，堅持結果導向和問題導向，根據業務需求不同、區域類型不同，分階段對5G網絡進行規劃與建設。

4.2 規劃流程

結合5G網絡的特點和定位，要重點關注其高密度、大容量、快速移動接入等性能指標要求。與3G、4G無線網絡規劃類似，5G網絡規劃流程大致可以分為三個階段：規劃準備階段、預規化階段、詳細規劃階段。

表1：典型eMBB業務網絡需求

表2：5G產業應用典型場景通信需求

4.3 規劃要點

5G網絡規劃主要包括覆蓋規劃和容量規劃兩方面。針對覆蓋，規劃設計時需要提供廣度與深度的保障；針對容量，規劃設計時需要做足厚度保障。

另外，不同場景下的無線網絡傳播模型具備不同的特點。單站的覆蓋面積能夠通過鏈路預算計算得出，然后根據規劃區域的面積，可以得出滿足該區域覆蓋指標要求的站址數量。

4.3.1 覆蓋規劃

首先，需要計算覆蓋區域的最大允許路徑路損，其可以通過鏈路預算表得出；然后，需要計算基站小區的最大覆蓋半徑，其可以通過站址類型及傳播模型等因素確定。最后需要得出滿足該區域覆蓋指標的最少站址數量，其可以通過該區域覆蓋面積和小區的最大覆蓋半徑計算得出。

具體步驟如下：

（1）計算小區最大覆蓋半徑：根據5G鏈路預算表計算得出該區域的最大路徑損耗；再通過對應的傳播模型，就可以計算出基站的小區最大覆蓋半徑。

（2）計算基站最大覆蓋面積：結合小區最大覆蓋半徑，并考慮到站址的不同類型，能夠得到單個基站的最大覆蓋面積。

（3）計算站址數量：規劃區域面積與基站最大覆蓋面積求商，可以得出該區域滿足覆蓋要求的站點數量。

4.3.2 容量規劃

4.3.2.1 理論方法首先，根據話務模型能夠計算出單個用戶的平均上行速率和平均下行速率；然后，規劃區域內的用戶數與以上上下行平均速率相乘，可以計算出總上行吞吐量和總下行吞吐量；最后，總吞吐量與單站平均吞吐量求商，計算出滿足容量需求的站址數量。

4.3.2.2 站點規模計算

滿足容量的站址數量=該區域總吞吐量/單站平均吞吐量。

在覆蓋區域內總用戶數明確的條件下，通過分析業務模型及小區吞吐量等指標，可以得出每個基站小區支持的用戶數量。然后，分析在滿足覆蓋條件下得出的站點數量是否滿足該區域內的容量需求。若滿足，則可確定該區域內站點數量，若不滿足，則需要進一步調整站點規模取值，直到滿足要求，最終得出同時滿足覆蓋和容量的站點數量。

4.3.3 站址規劃

站址規劃應該盡量滿足用戶的容量需求和網絡的覆蓋要求、滿足城市規劃和發展需要、滿足電信企業位置需求、滿足電信企業天線掛高要求、滿足無線傳播環境、干擾、安全等要求。

5 總結

網絡規劃是網絡建設的前提，直接影響網絡質量的優劣。因此，各大運營商在5G網絡建設時，應該著重加強網絡規劃部署工作。確保網絡建設思路、基站部署、設備選型等，滿足基于5G網絡承載、面向不同業務應用的綠色、開放、共享的新一代移動通信系統。