鄭圣土，潘 戟，吳月文，張華東

（1.浙江云鋒網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310000；2.中國鐵塔溫州市分公司，浙江 溫州 325000；3.中國聯(lián)通溫州分公司，浙江 溫州 325000）

0 引 言

2019年6月6日，工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電4家運營商發(fā)放5G商用牌照。這意味著中國正式進(jìn)入了5G商用元年，并成為繼韓國、美國、瑞士、英國之后，全球第5個開通5G服務(wù)的國家。2020年3月，中共中央政治局常務(wù)委員會召開會議提出，加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度。5G基站建設(shè)排在新基建首要位置，如何快速部署5G網(wǎng)絡(luò)，做好5G網(wǎng)絡(luò)與2G、3G、4G的融合，進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)覆蓋，更好地服務(wù)用戶，同時為5G技術(shù)演進(jìn)的研究掌握主動權(quán)，為上下游的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展提供保障，是當(dāng)前各大廠商和運營商面臨的主要問題。

2019年9月9日，中國電信與中國聯(lián)通聯(lián)合簽署了《5G網(wǎng)絡(luò)共建共享框架合作協(xié)議書》，宣布將攜手共同建設(shè)5G無線網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)合作協(xié)議，中國電信將與中國聯(lián)通在全國范圍內(nèi)合作共建5G接入網(wǎng)絡(luò)。

2020年5月20日，中國移動與中國廣電對外宣布合作，并簽訂5G共建共享的合作框架協(xié)議。中國廣電的優(yōu)質(zhì)頻段和內(nèi)容資源，與中國移動的成熟技術(shù)設(shè)備相互疊加，強強聯(lián)手共享優(yōu)勢。中國移動和中國廣電將以1：1比例共同投資建設(shè)700 MHz 5G無線網(wǎng)絡(luò)，共同所有并有權(quán)使用700 MHz 5G無線網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)。

綜上，未來中國要建設(shè)兩張5G的網(wǎng)絡(luò)，中國電信和中國聯(lián)通共建一張5G網(wǎng)絡(luò)，中國移動和中國廣電共享一張5G網(wǎng)絡(luò)。如何快速部署5G網(wǎng)絡(luò)主要存在以下困難：（1）5G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備用電需求是4G的3倍以上，因此站點電源整改是第一大難點，接近90%的站點需要整改；（2）天面空間需整改，能直接滿足需求的天面在4%左右，改造工作量巨大，且80%以上的天線需要做天饋融合，是本文研究的重點；（3）傳輸資源改造，5G的網(wǎng)絡(luò)單獨組網(wǎng)，且對傳輸?shù)脑O(shè)備要求更高，70%的站點需要進(jìn)行傳輸改造；（4）機房空間需要改造，約30%的機房需要增加機柜。

1 5G網(wǎng)絡(luò)簡介

5G也稱為第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，是下一代無線系統(tǒng)移動通信標(biāo)準(zhǔn)。5G網(wǎng)絡(luò)的特點是通過高接入速率、低使用時延、海量連接能力、超高流量密度，實現(xiàn)人與物的智能互聯(lián)、信息的高速傳輸，從而滲透到未來社會各個領(lǐng)域，構(gòu)建以用戶為中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng)。“4G改變生活，5G改變社會”，5G無線網(wǎng)絡(luò)將以全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，提供超高傳輸速率、毫米級傳輸時延和千億級連接能力，開啟萬物廣泛互聯(lián)、人機深度交互的新時代，對社會產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響將超過前幾代移動通信技術(shù)。

5G能為用戶提供高清視頻、云桌面、在線游戲、虛擬現(xiàn)實（VR）以及增強現(xiàn)實（VR）等高端業(yè)務(wù)體驗。5G還將應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，融合工業(yè)設(shè)施、醫(yī)療儀器以及交通工具等設(shè)備全面實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”，有效滿足工業(yè)、醫(yī)療以及交通等相關(guān)行業(yè)的信息化服務(wù)[1]。

為滿足5G的業(yè)務(wù)需求，它的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)必須具有高度靈活性、穩(wěn)定性、支持更多的工作模式，還需要高密度網(wǎng)絡(luò)，使用高級小區(qū)、高級節(jié)點互操作和自組織網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。此外，5G網(wǎng)絡(luò)通過載波聚合實現(xiàn)更高的頻譜，可以在許可或非許可頻段上實現(xiàn)，可以工作在毫米波段，也可以通過認(rèn)知無線電技術(shù)實現(xiàn)。

無線接入網(wǎng)技術(shù)是5G技術(shù)中最關(guān)鍵的技術(shù)之一。圖1給出了實現(xiàn)5G需求所需的無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)。5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到Gb/s量級，這需要通過使用大MIMO、毫米波和新波形及軌道角動量復(fù)用來實現(xiàn)。不同的蜂窩和無線網(wǎng)絡(luò)對于容量和帶寬的需求非常大。未來5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率必須增加Gb/s量級。較高的數(shù)據(jù)速率可以通過使用毫米波頻譜來實現(xiàn)，較小的毫米波長度可以與定向天線組合，從而支持更高吞吐量，因為大MIMO作為空間處理技術(shù)可以提供正交極化和波束賦形。此外，5G用戶大連接需求需要采用新型多址技術(shù)，即非正交多址技術(shù)（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA）[2]。

圖1 5G無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)

圖2給出了無線接入網(wǎng)有效的毫米波。通過載波聚合可以支持更高的數(shù)據(jù)速率，即通過頻譜組合技術(shù)產(chǎn)生一個更大的虛擬帶寬。其中一個策略就是使用許可或非許可頻段進(jìn)行載波聚合以改善帶寬。

圖2 適用于5G無線接入網(wǎng)的毫米波

MIMO技術(shù)基于多進(jìn)多出的天線陳列技術(shù)，是將多根發(fā)射天線和接收天線進(jìn)行陣列組合來實現(xiàn)的，可以看作智能天線陣列。由于它優(yōu)于部分多用戶MIMO，所以在5G中必須使用該技術(shù)。大MIMO技術(shù)需要基于上百陣元，通常工作在超過10 GHz的高頻，從而大大增加容量。

2 5G網(wǎng)絡(luò)部署

運營商企業(yè)自拿到5G牌照后抓緊部署網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀進(jìn)行了充分調(diào)研和摸底。先對現(xiàn)網(wǎng)的頻段進(jìn)行分析如表1所示，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況，基本上每個站點移動都至少部署了2G+4G占用6副天線；聯(lián)通、電信部署了2G+4G或者3G+4G，天面資源已經(jīng)非常緊張。

自2014年鐵塔公司成立以來，天面的共享率已提升至80%以上，各類地面和樓面的塔型已無空余的天面空間。對溫州地區(qū)的100個站點進(jìn)行摸底調(diào)研，情況如表2所示，能直接安裝和滿足新增抱桿條件的占比小于20%。80%以上的站點需要對天面進(jìn)行融合改造，以騰出空間安裝5G天線。溫州地區(qū)的5G網(wǎng)絡(luò)移動單獨建設(shè)，電信和聯(lián)通委托聯(lián)通建設(shè)，以下分移動和聯(lián)通兩類情況對天面融合進(jìn)行討論。

表1 3家運營商現(xiàn)網(wǎng)的頻段

表2 摸底100個站點的天面情況

2.1 移動的天面融合方案

天面融合的原則：頻段相近，優(yōu)先合并；基礎(chǔ)覆蓋層，最小合并；方位角相差＞30°，不合并；高度相差＞10 m，不合并?；谛阅苡绊戭A(yù)評估，平衡網(wǎng)絡(luò)性能和投資推薦合理的天線選型，基于迭代RF參數(shù)規(guī)劃，最小化對現(xiàn)網(wǎng)2/3/4G的性能影響。如表3所示。

2.2 聯(lián)通的天面融合方案

現(xiàn)網(wǎng)以單、雙面為主，基本原則如表4所示：天面有空間場景，新建抱桿部署；存量站點有空閑抱桿場景，優(yōu)先考慮利舊現(xiàn)有抱桿，利舊前需做利舊可行性評估和加固方案評估；天面不滿足場景，通過多端口天線收編存量天線，騰出抱桿。

3 天面部署工程實踐

經(jīng)過提前摸排站點情況，對移動和聯(lián)通的天面融合方案進(jìn)行匯總研究討論，確認(rèn)了以下4個工程實踐的方案，包含天線直接替換、新增抱桿、天面融合后騰出抱桿以及美化特殊站點的安裝示例。

表3 天饋性能影響評估，篩選最優(yōu)合并方案

表4 聯(lián)通天面融合原則

3.1 方案一：天線直接替換

移動的D頻段獨立天線，替換D頻天線，160M帶寬直接替換現(xiàn)網(wǎng)D頻天線，實現(xiàn)4G演進(jìn)3D MIMO增加容量，如圖3所示。

圖3 直接替換

3.2 方案二：有空余空間，新增抱桿

有空余空間或抱桿直接上塔，有新增抱桿條件可新增抱桿，如圖4所示。

圖4 新增抱桿

3.3 方案三：二天面以上，融合替換

推薦全頻天線收編所有天面在滿足覆蓋要求下，考慮直接替換，如圖5所示。

圖5 融合替換示例

3.4 方案四：特殊美化站點

選擇標(biāo)準(zhǔn)安裝件或者大抱桿安裝天線，如圖6所示。

圖6 美化站點安裝示例

3.5 創(chuàng)新方案五：抱桿接續(xù)及加輔桿利舊現(xiàn)有抱桿

針對天面空間不足，通過抱桿接續(xù)及加輔桿利舊現(xiàn)有抱桿，如圖7所示。

圖7 抱桿接續(xù)及橫向增加輔助桿

3.6 創(chuàng)新方案六：女兒墻隱蔽安裝

針對中國區(qū)傳統(tǒng)樓頂站點天面空間受限，增加傳統(tǒng)天面時容易因為被居民感知而導(dǎo)致部署5G受阻，采用女兒墻安裝解決方案實現(xiàn)5G AAU貼墻安裝，提高隱蔽性，如圖8所示。

4 效果及指導(dǎo)意義

通過以上方案的逐步實施推進(jìn)，目前在溫州地區(qū)已快速實現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)的廣度覆蓋。溫州移動的5G基站數(shù)量已經(jīng)突破4 000座，溫州聯(lián)通和溫州電信的5G基站數(shù)量也突破2 000座。溫州3家運營商及溫州鐵塔還在繼續(xù)搶抓時間快速部署5G網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計到2020年底將突破8 000座5G基站，基本實現(xiàn)溫州主城區(qū)的廣度覆蓋和機場、動車站等交通樞紐以及旅游景區(qū)等重點區(qū)域的深度覆蓋。此外，隨著網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步覆蓋，用戶將不斷增長，同時會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的下降，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化規(guī)劃和調(diào)整。

圖8 女兒墻安裝示例