鞏國棟 張志鈺

（廣東南方電信規(guī)劃咨詢設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 深圳518000）

2019 年我國正式進(jìn)入5G 商用元年、工信部正式向中國移動、中國聯(lián)通、中國電信、中國廣電四家運(yùn)營商發(fā)放5G 商用牌照。中國移動獲得了2.6GHz，由于4G 和5G 部分頻段重合，需要4G 騰退D 頻段進(jìn)行5G 建設(shè)。但隨著客戶流量需求增大，同時(shí)D 頻段作為4G 容量的主力頻段，并且5G 發(fā)展并非一蹴而就，4G 網(wǎng)絡(luò)仍起到舉足輕重的基礎(chǔ)承載功能。良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，是確?？蛻舾兄彩翘岣吆诵母偁幜Φ那捌凇，F(xiàn)網(wǎng)中的弱覆蓋區(qū)域?qū)⒊掷m(xù)影響用戶感知，導(dǎo)致部分客戶攜號轉(zhuǎn)網(wǎng)。因此提高4G 覆蓋，依然是必然趨勢。如何在5G 時(shí)代處理好4G/5G 的關(guān)系，解決好二者之間的有效協(xié)同，長期并存，是當(dāng)前無線網(wǎng)規(guī)劃與工程建設(shè)面臨的新課題。

1 4G/5G 設(shè)備和技術(shù)協(xié)同

與4G 相比，5G 的峰值速率從1Gbps 提高到20Gbps，提升20 倍；用戶體驗(yàn)速率從10Mbps 增強(qiáng)到100Mbps，提高10 倍；頻譜效率為4G 的3 倍，移動性從350km/h 提升到500km/h，時(shí)延從10ms 降低到1ms，連接密度每平方公里連接數(shù)從10 萬提升到100 萬，提升了10 倍，網(wǎng)絡(luò)能量效率提升100 倍，流量密度從0.1Mbps/m2提升到10Mbps/m2。為充分發(fā)揮5G 優(yōu)勢，同時(shí)兼顧4G 業(yè)務(wù)需求。因此要求5G 無線網(wǎng)設(shè)備應(yīng)支持160 MHz 全帶寬，同時(shí)具備4G/5G 共模、頻譜動態(tài)共享等技術(shù)特性。

采用5G 設(shè)備反開3D-MIMO,Massive MIMO 是5G 的關(guān)鍵技術(shù)，主要應(yīng)用于基站側(cè)。5G 設(shè)備反開3D-MIMO 是基于Massive MIMO 技術(shù)多陣列的波束賦形和垂直方向能力、由于波束方向的信號能量集中，具備較強(qiáng)的增益和抗干擾能力，在提升容量覆蓋需求的同時(shí)也可提升RSRP（現(xiàn)網(wǎng)指標(biāo)中，RSRP 反映網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況，而SINR 值的高低反映了信道質(zhì)量.影響用戶的下載速率）。5G 反開3D-MIMO 提升用戶感知度時(shí)，需要注意垂直維度的覆蓋能力與站點(diǎn)高度和同一基站優(yōu)先給4G 分配功率資源。

4G/5G 協(xié)同建設(shè)，一方面可以采用5G 與4G 分設(shè)基帶板，同時(shí)4G 3D-MIMO 基帶板具備具備軟件升級支持5G 的能力，AAU 支持4G/5G 共模，另一方面單基帶板同時(shí)支持5G 與4G，AAU 支持4G/5G 共模。

2 4G/5G 天面協(xié)同

2.1 天面整合目標(biāo)

大規(guī)模天線Pre 5G 的核心技術(shù)，基站側(cè)安裝大規(guī)模天線陣列，利用多根天線形成的空間自由度及有效的多經(jīng)分量，提升系統(tǒng)頻譜利用效率。大規(guī)模天線技術(shù)的應(yīng)用場景包括宏覆蓋、高層覆蓋、熱點(diǎn)覆蓋和無線回傳。大規(guī)模MIMO 通過提升天線的數(shù)量使得頻譜效率提高進(jìn)而成倍的提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，大規(guī)模MIMO具有低時(shí)延、干擾程度低、功率效率高以及系統(tǒng)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。

大規(guī)模天線將導(dǎo)致基站的價(jià)格上升，建站成本增高，同時(shí)流量增加帶來RRU 和BBU 之前的前傳壓力增加，方案上將前傳變成后傳短期較難實(shí)現(xiàn)，將導(dǎo)致光纖的需求增加。

中國移動經(jīng)過2G-4G 的建設(shè)，基站天面空間普遍緊張，即使新增抱桿，理想天線的位置已經(jīng)基本被2G 和4G 占用。中國移動從節(jié)約鐵塔租金，預(yù)留5G 天面空間出發(fā)，需對利用現(xiàn)有技術(shù)對天面進(jìn)行整合。例如采用“4488”天線、“4+4”天線、FA/D 電調(diào)天線、“2288”全頻段電調(diào)天線等。但在實(shí)際情況中，由于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各頻段覆蓋能力差異較大，各制式天線的方位角和下傾角從在差異，因此在天面整合當(dāng)中理想狀態(tài)是單小區(qū)3 副天線，即TD-LTE，F(xiàn)DD，5G 各一副天線。當(dāng)TDD 和5G 同廠家，整合FDD 天線騰退抱桿。TDD D 頻段和5G 共模，TDD F 頻段獨(dú)立天面。當(dāng)TDD 和5G 異廠家，分別對FDD 和TDD 進(jìn)行天面整合。

對于天面特別緊張的基站，采用單小區(qū)兩副天線，即4G 和5G 各一副。4G 采用4488 全屏天線進(jìn)行天面整合。

2.2 5G 分場景天饋建設(shè)方案

本著降本增效和5G 占用理想天面出發(fā)。結(jié)合現(xiàn)有天面形態(tài)給出一下幾種天面整合方案。

2.2.1 當(dāng)現(xiàn)網(wǎng)4G TD-LTE D 頻段為獨(dú)立天線，

當(dāng)5G 與現(xiàn)網(wǎng)4G（TD-LTE）共廠家，在天面承重滿足要求的情況下，優(yōu)先將4G D 頻段天線替換為4G/5G 共模AAU。

當(dāng)與5G 異廠家：優(yōu)選FA/D 天線獨(dú)立電調(diào)天線進(jìn)行整合。其次選用4488 整合天面。

若無D 頻段天線，需要通過整合現(xiàn)有天面騰出天面空間用于安裝5GAAU。當(dāng)900M、1800M 為獨(dú)立天線，建議拆除GSM1800 騰退天面給5G，用“ 4 + 4 ”電調(diào)天線替換GSM900天線進(jìn)行整合；當(dāng)900M、1800M 為非獨(dú)立天線，建議選用4488天線對900M、1800M、FA、D 進(jìn)行天面整合。

2.2.2 若利用現(xiàn)有技術(shù)對天面整合后，仍然無法滿足5G AAU 的安裝，例如鐵塔承重不滿足、4G 建設(shè)已經(jīng)對天面進(jìn)行了整合，天線隔離度不達(dá)標(biāo)等。需要進(jìn)行新建鐵塔來滿足5G 覆蓋。

3 4G/5G 協(xié)同建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

5G 部署主要面臨前傳資源、動力配套、天面等三個(gè)方面的挑戰(zhàn)。由于5G 的高流量帶來RRU 和BBU 之前的前傳壓力增加，方案上將前傳變成后傳短期較難實(shí)現(xiàn)，將導(dǎo)致光纖的需求增加；由于5G 設(shè)備功耗高于4G 設(shè)備，對動力配套的要求較高，現(xiàn)網(wǎng)資源多數(shù)已不滿足多家運(yùn)營商新增5G 設(shè)備，需要提前對動力配套進(jìn)行改造；現(xiàn)網(wǎng)資源天面縣城以上已基本占用，無空余天面資源，需要對天面采用合路天線進(jìn)行整合，或新建桿塔進(jìn)行5G 網(wǎng)絡(luò)部署。

4 4G/5G 建設(shè)協(xié)同建設(shè)實(shí)例

無線網(wǎng)絡(luò)按照需求分析，設(shè)備選型，規(guī)劃設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行方案編制，實(shí)現(xiàn)對某某科技有限公司廠區(qū)的全覆蓋要求

4.1 需求分析

覆蓋目標(biāo)簡介：某有限公司是一家專注于石墨、炭素新材料及副產(chǎn)品研發(fā)和銷售的綜合型公司，占地面積約0.85 平方公里，毗鄰G6 高速，交通便利。

室外覆蓋需求：利用4G/5G 大帶寬特點(diǎn)，最大程度保障用戶感知，分別建設(shè)4G 宏站和5G 宏站專用網(wǎng)絡(luò)，對整個(gè)廠區(qū)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。

室內(nèi)覆蓋需求：對廠區(qū)內(nèi)高樓部、運(yùn)營大樓、食堂和四個(gè)廠區(qū)辦公室采用4G/5G 專網(wǎng)室內(nèi)分布建設(shè)

無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋指標(biāo)要求：

表1

4.2 設(shè)備選型

總體選型原則：以“4G/5G 協(xié)同、室內(nèi)外協(xié)同”為總體原則，優(yōu)先采用4G/5G 雙模設(shè)備，通過室外覆蓋方式建設(shè)，對于封閉性好（穿透損耗大）、用戶密集（容量需求高）的物業(yè)點(diǎn)采用室內(nèi)方案。

宏站選型原則：主設(shè)備采用4G/5G 共模設(shè)備，升級和維護(hù)更為便捷，5GAAU 采用64TR 且功率大于240W 的192 陣子設(shè)備，抗干擾能力更強(qiáng)，天線增益更高。4G 天線選用4488 或4448 天線，便于后期網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。

室分選型原則：采用4T4R 的4G/5G 共模分布式皮站，250mW 大功率pRRU 設(shè)備，匹配大帶寬，靈活實(shí)現(xiàn)小區(qū)合分裂與合并，改善弱覆蓋區(qū)域覆蓋性能，提升邊緣用戶體驗(yàn)。

表2

4.3 規(guī)劃設(shè)計(jì)

室外覆蓋方案：共計(jì)規(guī)劃8 個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)物理站點(diǎn)，每個(gè)站點(diǎn)為5G 2.6G 頻段和4G FDD 1800M雙制式，均為S111 三扇區(qū)載波配置，平均站間距約為350 米，天線初始掛高25 米，總下傾角9 度。

圖1

圖2

室內(nèi)覆蓋方案：采用分布式皮站方式，根據(jù)pRRU 間距15-30 米的原則，并結(jié)合實(shí)際室內(nèi)覆蓋面積，預(yù)計(jì)共規(guī)劃4 個(gè)室分4G/5G 共 模 站 點(diǎn)，19 個(gè)Rhub 和136 個(gè)pRRU 設(shè) 備，按NR100MHz+5 載波LTE 進(jìn)行配置（圖2）。