浅析5G无线网络演进策略

张良德

（湖北邮电规划设计有限公司，湖北 武汉 430022）

0 引 言

第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，英语缩写为5G。与4G相比，5G具有更高的速率、更宽的带宽、更高的可靠性、更低的时延等，能够满足未来虚拟现实、超高清视频、智能制造、自动驾驶等用户和行业的应用需求。

1 5G关键技术

1.1 大规模天线（Massive MIMO）技术

大规模天线阵列通过空间维度的扩展实现用户的空间复用，有效提高了系统容量和频谱效率，是5G最具潜力的关键技术。在单站无邻区干扰情况下，可以得到5倍甚至10倍的下行吞吐量增益。在组网环境下，Massive MIMO相比8天线，下行速率增益提升140%～350%。

1.2 高带宽频谱

3.5 GHz为全球主流频段，起步带宽100 MHz，可连片或区域连片（如城区）组网。但是，高频受植被衰落、气衰、雨衰等影响，更易因遮挡产生覆盖阴影，连片覆盖较困难。

1.3 弹性资源分配

5G具有新空口、新的OFDM波行，子帧配置和控制灵活，TDD上下行资源灵活分配。

1.4 更高阶调制与更高效编码方式

调制方式：BPSK→QPSK→16QAM→64QAM→256QAM

编码方式：卷积码→Turbo编码→LDPC和polar码

2 5G无线网络演进原则

5G组网更加密集，建设成本也大幅增加，因此5G网络不能像4G一样全覆盖，4G和5G网络必然长期共存。在无线网络的演进过程中，必须遵循以下原则。

2.1 多网协同原则

5G、4G等现网共同满足多场景的需求，实现室内外网络协同。同时，保证现有业务的平滑过渡，不造成现网业务中断和缺失。

2.2 分阶段演进原则

首先考虑eMBB，避免对网络的大规模、频繁升级改造，保证网络的平稳运营。

2.3 技术经济性原则

关键技术和方案选择，需要开展技术经济比较。网络建设需尽量利旧现有资源，实现固移资源协同，并推动5G网络节能降耗。

3 5G无线网络演进策略

近期（2020年前后）演进策略如下。

（1）面向eMBB业务，首选3.5 GHz频率。综合考虑覆盖、成本、干扰规避和产业链成熟度等因素，适宜采用3.4～3.5 GHz频段作为首期5G频率。

（2）优先采用SA组网。从技术和经济性角度出发，在网络演进、现网改造、业务能力和终端性能等方面的分析表明，SA方案是优先采用的选择。

（3）采用CU/DU合设。现阶段CU/DU分离的驱动力不足，CU/DU合设具有部署成本低、业务时延小、规划与运维复杂度低、建设周期短等优势。建议CD/DU合设，但要求基站采用模块化和易于分解的设计方案。

中远期（2025年前后）演进策略如下：

（1）支持更多业务场景：5G无线网络按需升级，支持uRLLC和mMTC场景；

（2）保持网络架构相对稳定，根据网络演进趋势，可适时按需引入CU/DU分离；

（3）面向用户需求，推动无线新技术演进，重点关注超密集组网、用户中心化等无线新技术发展。

4 5G无线网络覆盖规划

4.1 影响覆盖性能的关键因素

（1）根据外场电测，城区3.5 GHz相比1.8 GHz频段：链路损耗高7～9 dB、穿透损耗高约5 dB。

（2）3.5 GHz上下行时分双工进一步降低覆盖性能：带来上行覆盖损失（3～7 dB）。

（3）Massive MIMO与BF技术成为5G弥补覆盖能力不足的必要手段（＞7 dB）：增加天线阵子数（192阵子）提升波束增益、增加天线端口数，增强波束追踪用户的能力，考虑热点区域容量需求，选择64端口。

5G覆盖规划与3G/4G关键差异，如表1所示。

表1 5G与4G影响链路因素比较

5G即将来临，各运营商在5G无线网络的实际部署过程中，对天面的要求和方式发生较大变化，主要体现在：

（1）铁塔天面资源紧张，具备新增可用天面资源有限；

（2）天面租金成本高启，随着5G的密集组网需求，租金成本挑战大。

能否对4G/5G天面资源进行整合，减少5G部署难度，提高工程可行性，成为各运营商必须解决的问题。笔者认为，解决问题可以遵循以下几个原则：

（1）同厂家设备尽量整合：随着超宽频RRU设备能力的成熟，多频设备整合至一期的能力逐步提高，如2.1 GHz和1.8GHz共RRU等；

（2）2G/3G设备整合至4G：如CDMA和LTE的双模RRU，LTE的单模RRU，其硬件相同，只是配置不同；

（3）传统天线整合原则：采用多端口天线技术、天线嵌套技术等。

5 5G无线网络建设电源解决方案

与传统基站相比，5G基站站址更密集、环境更复杂、功耗倍增，基站基础设施需要具备快速部署、免维护、高效、能源数字化等特性，从而实现标准化、快速、低成本的5G基站建设运维模式。

5G智能电源可以实现5G AAU供电设备的快速安装、即时使用、自动网络接入、实时定位和运行状态自主调整等功能，自动感知基站的负载情况、环境数据、供电质量、市电电能、电池备电时长等运行数据，实现自主智能化运行和故障的自我维护等，最大限度降低5G网络的建设运维费用。

另外，宏微协同将是5G时代的主要建设模式，微基站将大量部署。建议采用集中供电方式，以宏站作为周边微站的电源保障核心，为微站提供差异化的备电需求。利用宏站站址，按需新增直流远供电源局端设备，局端设备通过光电混合缆接到5G基站的AAU或者5G一体化微站设备，同时解决传输和供电的问题。