新形势下的5G网络规划

摘  要：移动通信已经由4G快速跨入5G时代，5G的大带宽、超低时延、大规模连接的技术优势，促使运营商也加大网络建设的快速投入，以为用户提供更快速、更优良的应用服务和用户感知。5G的发展，需要进行大规模的网络建设，以满足覆盖的需求，促进5G的更好应用。本文针对5G基站的特点，深入探讨了5G网络规划的方案，为今后的网络建设提供参考。

关键词：5G无线网络;规划方案;网络覆盖

中图分类号：TN929.5      文献标识码：A 文章编号：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，我国工信部颁发了四个5G牌照，分别由中国移動、中国电信、中国联通、中国广电获得。在5G技术方面，我国在世界范围内已经处于领先的地位，在5G专利、设备、终端、应用等方面都有不俗的成绩。5G上升为国家战略，预计在2020年5G将带动1万亿的经济产值。因此，5G竞争不再仅仅是通信领域的竞争，而是被视为国家/地区的产业与经济竞争。运营商和行业生态链的企业都在积极参与到5G发展的大潮中。目前5G发展还处于初级阶段，前期运营商联合设备厂家已经进行了多次的使用验证，积累了丰富的经验，接下来需要进行大规模的站点部署建设。

为了面对即将到来的大规模商用，一年多以来，运营商组织部分省市公司进行5G实验网的建设，开展相关的调测、验证等工作，积累了5G运营的经验。目前三大运营商已表态，在2020年底前，完成在大城市重点区域大规模部署5G网络，进行正式的商用。

当前形势下，铁塔公司主要承担各运营商基站的建设工作，需要深入了解5G网络规划中的技术要求和客户的需求，通过基站规划选址服务好运营商，响应运营商的降本增效策略，提出合理的网络规划和建设方案。

在大规模建设的大环境下，运用合理的规划策略，提高规划建设的效率，降低建设成本和缩短建设周期是需要重点探讨的问题。

1  5G NR的介绍

5G网络的组网方式主要有SA和NSA两种方式：SA即为5G独立组网方式;而NSA为非独立组网方式，需要利用4G基站作为锚点站承担信息传递，5G基站承载业务传递，分开承载。

对比4G基站，5G基站的结构有较大的变化，由BBU（CU、DU）和AAU、RRU组成。其中，BBU即基带处理单元;CU即集中单元，处理非实时协议和服务;DU即分布式单元，负责处理物理层协议和实时服务;AAU即基站有源射频单元，处理信号调制解调的功能模块集合了天线的功能;RRU即远端射频模块。

目前，我国主要的5G试验网厂家为华为、中兴、诺基亚贝尔、爱立信、大唐，NR设备可以支持2.6G和3.5G频段使用，实验网中主要使用100M和60M的2种带宽，现阶段设备厂家提供的设备具体参数如表1所示。

2  5G NR的覆盖分析

在无线通信的网络规划中，需要根据传播模型、链路预算、仿真等技术，结合覆盖场景，人流量等客户因素开展，下面我们介绍5G的频段、传播模型和链路预算。

2.1  运营商频段

2018年12月，工信部已经给三家运营商分配5G试用的频率资源。其中移动获得2515MHz～2675MHz、4800MHz～ 4900MHz的5G试验频率资源，电信获得3400MHz～3500MHz的5G试验频率资源，联通获得3500MHz～3600MHz的5G试验频率资源。各家运营商获得的频率优势各有千秋，其中移动由于存量的用户群体多，分配带宽多;电信和联通获得了更好的频段，是国际5G运营的主流频段，被称为黄金的5G频段。工信部颁发的频段均属于高频段，明显高于4G网络的频率，也可能导致信号传播的衰减增大，覆盖模型变化比较大，需要采用新的覆盖思路。

2.2  传播模型

网络规划过程中，根据设备使用的频段，需要匹配相对应的传播模型，才能更合理地计算功率损坏和覆盖距离等。采用最恰当的传播模型，是整个规划建设工作的关键。在5G网络中考虑分配到的频段，可以采用的传播模型是36.8733DUma模型，适用频段是2GHz～6GHz。也可以采用3GPP 38.901传播模型，适用频段0.5GHz～100GHz。目前5G的采用3GPP 38.901模型进行分析。

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

其中，PL'UMa-Nos为传播损耗;1.5m≤hUT≤ 22.5m;f单位是GHz;d单位是m。

2.3  链路预算

5G建设前期的站点规划主要基于链路预算的仿真结果。由于实际无线传播环境非常复杂，采用仿真结果规划，就可能存在不精确的情况。所以在实际规划工作中，需要借鉴现有相近频段的4G基站覆盖进行规划，以现有LTE覆盖作为参考依据。

5G基站的覆盖水平可以参考现网中LTE-D频段基站的覆盖度，下面从频段、功率密度、线损、天线增益等物理特性进行分析。

2.3.1  频段

我国5G频段中，中国移动获得2.6G MHz和4.9G MHz的频率资源，中国电信和中国联通为3.6G MHz的频率资源。目前移动5G网络建设主要采用2.6G GHz频段的基站，这个频段与LTE-D频段差异很小，路径传播损耗基本相当，可以作为参考。如果建设3.5G MHz基站或者4.9G MHz基站，路径传播损耗可以以2.6G基站的损耗为参考。结合不同频段估算覆盖的半径，再进行基站布局的规划工作。

2.3.2  功率密度

4G基站（以TD-LTE为例），一般宏站采用20M的带宽，发射功率为40W，功率谱密度为2W/MHz;5G基站，目前大部分宏站采用100M带宽（部分基站采用60M带宽），发射功率为200W，功率谱密度一样为2W/MHz。

LTE：一般宏站为40W@20MHz，NR：200W@100 MHz，功率谱密度均为2W/MHz;

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

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

5G相比LTE功率差为17.8-15.2=2.6dB，5G功率更强。

基于上述分析，功率密度每RE基本相当，5G基站比4G基站强2.6dB。

2.3.3  线损

5G基站采用AAU，将天线和RRU合并，没有馈线损耗;而LTE基站由于RRU到天线口之间采用馈线连接，存在馈线损耗，一般情况下馈线比较短，馈线损耗不大;4G损耗按照10dB/100m计算，一般馈线不超过10m，所以大约为1dB左右。通过上述计算，5G基站的线损比LTE小1dB左右。

2.3.4  天线增益

对于普通宏站的天线增益，LTE 8TRX天线增益为15.5dBm，5G 64TRX天线增益为24.5dBm，5G天线增益大于LTE的天线增益。在后期站点类型的多样化，可能有不同的增益值，微站、皮站等类型的天线增益更加小，但是同样类型基站的情况下，5G的天线增益一般都高于LTE的天线增益。

综合以上，5G对比4G增益为2.6+1+9=12.6dB。所以，可以参考利用现网TDD-D频段站点的覆盖电平作为5G 3.5GHz频段的规划依据;2.6GHz的基站的覆盖半径比TDD-D频段的大。

2.4  小结

由于5G NR采用更高的频段，势必导致信号的传播损耗和室内穿透损耗更加高，信号的覆盖水平面临着很大的问题。为了解决频段高的劣势，采用MIMO、高天线增益等技术进行补偿，经过前期多方的论证，3.5GHz 5G NR的覆盖水平与2.6GHz 4G TD-LTE的覆盖水平基本相当。

3  5G规划策略分析

5G作为一种新技术，在大规模的网络布局过程中，需要进行分场景、分业务量逐步开展，而不是盲目的规划建设;在规划过程中，需要结合实际天面的状况，采用合理的模式，降低建设难度。

3.1  5G基站规划要求

5G基站建设一定要按照不同场景和业务需求开展，采用先城区、接着郊区，最后农村区域广覆盖的步骤进行，有计划地依据场景的重要性开展建设。主城区中，优先考虑党政军机关、重要商业场所、交通枢纽、高档酒店和写字楼、展馆、高校、高档小区、干道等，接着进行城区的全覆盖。重点关注室内区域的覆盖，重要场景或者高业务量场景需要进行室内覆盖，因为室内区域的业务占比到70%左右，室内覆盖的质量直接影响整体业务使用体验。城区一般宏站站间距在300米左右。然后是郊区（城乡接合部、乡镇所在地），一般站间距为500～800m之间;重点关注工业区、矿区、商业区等。最后是农村区域的广覆盖，一般站间距为800m以上。

3.2  天面天线改造

5G基站的规划工作中，大部分站点是在现网站点进行共址、共天面/共平台建设，这样很可能涉及到天面天线的改造，确保新增天线不影响原有其他制式网络站点的覆盖，同时保障整个网络的广覆盖、深覆盖需求。在天面/平台进行天馈、天线改造时，需要注意建设改造的变动量、避免引起业主不满或者增加租金、协调费等，也要考虑改造的施工费用、器材费用等。本文结合现网多制式协同组合，提出天面平台改造的建议。

施工难度：在规划过程在，考虑天线安排布放时，由于目前大部分基站天面设备密集，所以在覆盖保障前提下，需要考虑施工难度、施工可行性、减少新增设备。

设备替换：天面、铁塔平台改造的最大问题就是天线安装。目前大部分现网站点由不同运营商和不同制式网络共享，导致天线密集，可能没有空间或者合适的空间安装天线，考虑通过多频天线替换现有天线，合理减少天线。比如GSM1800M基站和GSM900M基站并存的基站，优先考虑1800M基站退网;确实有容量的需求，可以考虑采用双屏天线。另对于TDD和FDD并存的情況，也可以采用4488天线进行融合，还有其他天线融合手段可以考虑，目的就是通过天线的替换，减少天线数目的额外增加。

4  结  论

5G网络的建设发展符合我国社会经济发展的方向，在当今信息技术时代，5G网络的成果可以推动大数据、人工智能、物联网、智慧城市等产业的快速发展，对我们实现经济发展的宏伟目标有深远的意义。在5G网络规划建设过程中，需要对设备功率、天线增益、损耗、频率因子等因素进行综合考虑，合理制定方案，提高效率，降低网络建设成本和实施难度，推动5G网络的发展和应用。

参考文献：

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[2] 曹利祥.以分布式基站为基础的5G无线网络规划方案分析 [J].建筑工程技术与设计，2018（3）：358.

[3] 陈珍臻.基于5G网络发展趋势及核心技术分析 [J].现代信息科技，2018，2（4）：68-69+71.

作者简介：哈量（1988.11-），男，回族，宁夏西吉人，助理工程师，毕业于北京交通大学，本科，研究方向：无线通信网规划、设计，软件开发。