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(yè)務需求。例如，在大型演唱會、密集商業(yè)區(qū)、密集住宅區(qū)、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(yè)務體驗；同時，5G網絡還能夠滿足醫(yī)療、交通、工業(yè)等垂直行業(yè)的多樣化業(yè)務需求。

基于5G網絡發(fā)展背景，以及人們在工作、生活和工業(yè)生產等各方面差異化需求，5G網絡建設面臨諸多挑戰(zhàn)。為了滿足個人用戶和行業(yè)用戶對網絡覆蓋、業(yè)務容量、連接數量、可移動性、網絡穩(wěn)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(guī)劃是網絡建設的前提，直接影響網絡質量的優(yōu)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(yè)用戶并行，并向垂直行業(yè)拓展。面對不同的發(fā)展思路、業(yè)務需求，運營商必須做好網絡規(guī)劃，，明確規(guī)劃重點，以確保工程建設符合發(fā)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(yè)深度融合，5G網絡必須滿足各種垂直行業(yè)提出的多樣化業(yè)務需求。因此，為應對不同應用場景下的業(yè)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(zhàn)。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(qū)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(yè)務的連續(xù)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(yè)務可靠性接近100%，滿足工業(yè)控制、車聯網等行業(yè)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(jiān)測、智慧農業(yè)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(fā)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(yè)務發(fā)展，5G面臨多業(yè)務建網標準，對網絡提出更高要求。5G業(yè)務需求包括個人客戶和政企客戶兩大類，不同的業(yè)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(fā)展初期的eMBB業(yè)務，目前重點業(yè)務包括對流量速率需求比較高的高清視頻、AR/VR業(yè)務。典型的eMBB業(yè)務對網絡的需求如表1所示。

2.2 行業(yè)用戶網絡需求

5G網絡也可應用于公共安全、智慧旅游、生態(tài)環(huán)境、車聯網、智能制造、大型賽事、融媒體等垂直行業(yè)，根據中國信通院相關研究報告，5G產業(yè)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(qū)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(yè)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(fā)展趨勢來看，5G網絡主要為了滿足eMBB業(yè)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(jié)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(fā)展來看，隨著垂直行業(yè)業(yè)務發(fā)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(guī)劃時，應充分考慮這一因素，需要結合機房條件、光纖資源，優(yōu)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(guī)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(huán)境的影響。因此，在網絡規(guī)劃階段，應該充分考慮規(guī)劃區(qū)域的無線傳播環(huán)境，并且結合規(guī)劃的區(qū)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(guī)劃、站址規(guī)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(guī)劃思路

根據以往通信技術的變革分析，5G技術和產業(yè)將逐步走向成熟，是一個長期發(fā)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(yè)務的承載需求。根據個人和行業(yè)用戶的不同需求，特別是垂直行業(yè)融合，規(guī)劃工作必須堅持業(yè)務需求為目標，堅持結果導向和問題導向，根據業(yè)務需求不同、區(qū)域類型不同，分階段對5G網絡進行規(guī)劃與建設。

4.2 規(guī)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(guī)劃類似，5G網絡規(guī)劃流程大致可以分為三個階段：規(guī)劃準備階段、預規(guī)化階段、詳細規(guī)劃階段。

表1：典型eMBB業(yè)務網絡需求

表2：5G產業(yè)應用典型場景通信需求

4.3 規(guī)劃要點

5G網絡規(guī)劃主要包括覆蓋規(guī)劃和容量規(guī)劃兩方面。針對覆蓋，規(guī)劃設計時需要提供廣度與深度的保障；針對容量，規(guī)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(guī)劃區(qū)域的面積，可以得出滿足該區(qū)域覆蓋指標要求的站址數量。

4.3.1 覆蓋規(guī)劃

首先，需要計算覆蓋區(qū)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(qū)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(qū)域覆蓋指標的最少站址數量，其可以通過該區(qū)域覆蓋面積和小區(qū)的最大覆蓋半徑計算得出。

具體步驟如下：

（1）計算小區(qū)最大覆蓋半徑：根據5G鏈路預算表計算得出該區(qū)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(qū)最大覆蓋半徑。

（2）計算基站最大覆蓋面積：結合小區(qū)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(guī)劃區(qū)域面積與基站最大覆蓋面積求商，可以得出該區(qū)域滿足覆蓋要求的站點數量。

4.3.2 容量規(guī)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(guī)劃區(qū)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(guī)模計算

滿足容量的站址數量=該區(qū)域總吞吐量/單站平均吞吐量。

在覆蓋區(qū)域內總用戶數明確的條件下，通過分析業(yè)務模型及小區(qū)吞吐量等指標，可以得出每個基站小區(qū)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(qū)域內的容量需求。若滿足，則可確定該區(qū)域內站點數量，若不滿足，則需要進一步調整站點規(guī)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(guī)劃

站址規(guī)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(guī)劃和發(fā)展需要、滿足電信企業(yè)位置需求、滿足電信企業(yè)天線掛高要求、滿足無線傳播環(huán)境、干擾、安全等要求。

5 總結

網絡規(guī)劃是網絡建設的前提，直接影響網絡質量的優(yōu)劣。因此，各大運營商在5G網絡建設時，應該著重加強網絡規(guī)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(yè)務應用的綠色、開放、共享的新一代移動通信系統。