基于4G 网络的5G 无线规划探索与实践

赵金剑

（中国电信有限公司福建分公司，福州 350001）

在5G 时代，中国电信期望5G 网络能够成为服务各行各业的统一信息基础设施平台，落实“以信息化带动工业化、以工业化促进信息化”，助力网络强国、“互联网+”，开启智慧新时代，实现美好新生活。

本专题关注常见部署策略下，5G 无线网络部署方法、案例分析、效果验证。初步完成基础覆盖能力分析及验证、常见策略的5G 宏站部署方法演示及评估、5G 室分部署建筑物识别方法演示等。

1 1.8GHz 频段4G 网络与3.5GHz 频段5G 网络覆盖能力的对比

1.1 两种网络覆盖评估门限要求

根据中国电信技术规范，除非特别声明，下行的覆盖门限以RSRP＞= -110dBm 评估。

上行速率以2Mb/s 为主，1Mb/s 为较低标准。

1.2 链路预算分析

1.2.1 上行业务速率预算对比

根据中国电信的实际情况，4G 选用主力频段1.8GHz 作为代表，5G 使用3.5GHz 频段，两种制式的条件参数取值尽量保持一致，主要参数取值为上行业务速率5Mb/s、2Mb/s、天线挂高25米、边缘覆盖率95%等；因频段的差异，高频段的建筑物穿透损耗更大一些。

传播模型均采用3GPP 推荐的UMa 模型，非视距环境的路损公式为：

根据测试数据，本文修正该模型的频率损耗系数为25。根据链路预算表的预算结果可知，相同环境和相同上行边缘速率下，5G（NSA）的覆盖半径低20%左右。

表1 密集城区环境链路预算表

1.2.2 下行参考信号预算对比

无线频段、穿透损耗、4G 的天线增益、传播模型、阴影衰落裕量等沿用上文的设置，变化的内容在于下行参考信号发射功率采用各制式最常用的配置，5G 的天线增益使用下行广播波束的平均值。

对比4G 和5G 半径预算表可知，相同环境、相同RSRP 门限条件下：

（1）5G 商用初期终端支持4波束扫描，4G LTE1.8GHz RSRP覆盖半径大于5G 3.5GHz 约20%。

（2）未来5G 终端支持7波束扫描后，天线增益25dBi，可提升RSRP 覆盖。

表2 4G的RSRP＞= -105dBm的室外半径预算表

表3 5G的RSRP＞= -105dBm的室外半径预算表

1.3 区域仿真对比

某市某区域，共有现网1.8GLTE 现网宏站214个，去除过近站点后，对剩余208个站点，按照1.8GLTE 和3.5GNR 1：1规模，且对应小区同工参进行设置，进行仿真对比。

图1 1.8GLTE和3.5GNR 1：1站点分布

对1.8GLTE 和3.5GNR 的RSRP、上行吞吐量和下行吞吐量进行了仿真对比，统计综合室内外，建筑物轮廓内为室内效果、建筑物轮廓外为室外效果。

仿真结果对比：

（1）下行对比：相同门限下，4G 的RSRP 覆盖率高于5G 约3.5个百分点。

（2）上行对比：可见上行边缘业务速率（=＜4Mb/s）下，4G的覆盖率与5G 基本持平，较高上行速率下，5G 的覆盖率有一些优势。

图2 4G RSRP仿真图（左），5G SSB-RSRP仿真图（右）

表4 仿真RSRP覆盖率统计

表5 上行速率和覆盖率对比

1.4 仿真结论

（1）下行RSRP 覆盖，相同门限下，4G（1.8GHz）明显优于5G（3.5GHz）。

（2）上行边缘速率（1M～5Mb/s）的覆盖，SA 的覆盖半径与4G 接近，NSA 的覆盖半径小于4G。

2 效益最大化5G 规划思路

5G 网络建设投资巨大，为了在资金有限的条件下有序推进网络建设，一方面采用分期分批建设的思路，另一方面为了提升投资回报率，考虑在4G 站址的基础上，对网络拓扑结构进行适当简化，在初期建设中暂不考虑覆盖效率相对较低的站址，以较少的5G 站址实现覆盖效率最大化。

关于5G 站址实现覆盖效率最大化，又可以分为两个阶段：

（1）第一阶段：利旧4G 宏站，以较少站点实现5G 覆盖范围与4G 宏站覆盖范围接近；下文具体描述。

（2）第二阶段：针对第一阶段的5G 覆盖弱区盲区新增站点（含宏站、微站、室分等站型），实现5G 连续覆盖。这个阶段的内容本文暂未包括，是课题的后续工作，预计在5月底开始逐步展开。

3 热点区域5G 规划思路

因5G 网络建设投资巨大，为了在资金有限的条件下有序推进网络建设，通常采用分期分批建设的思路，例如5G 网络初期建设只针对4G 话务热点区域，不要求连续覆盖。

为此根据4G 网络话务信息，选出数据流量相对较大的站点，同时兼顾一定程度的成片覆盖，避免5G 部署站点过于零散。方案原则及要点如下：

（1）指定地理范围边界，可设置边界内5G 计划部署站点数量的最大值（即站点规模）。

（2）把中高话务的4G 站作为热点站，对热点站密度满足要求的作为5G 候选站，候选站较近的进行地理聚类。

（3）每个聚类内部可补充非热点站，以满足类内部的连续覆盖。

（4）可选剔除覆盖冗余扇区以及剔除的规模（通过参数值来控制）。

（5）标示过近、过高、过低站点，表示疑似异常，提交勘察实施阶段，会同网优专业确定处理方式。

（6）如果规划部署的5G 站点规模超门限，则根据一定的规则（例如删除相对偏远的站点、删除规模较小的聚类等），对一些相对次要的站点进行删除，直至规模受限为止。

4 建筑物识别和优先级排序的总体思路

利旧4G 宏站部署5G 之后，对5G 覆盖进行预评估，针对5G弱覆盖且适合部署室分（含DAS 和有源室分）的建筑物，进行识别，为将来的5G 室分部署做准备。

对于已经部署了4G 室分的建筑物，原则上单列处理，以建筑物内室分的流量进行排序，作为5G 室分部署的优先级依据。（其中一个原因，是因为这些建筑物内大多处于4G 室分良好覆盖中，不易获得宏站的MR 数据）

方案原则及要点：

（1）首先进行5G 宏站规划，进行5G 覆盖预评估。

（2）根据建筑物轮廓，对每栋建筑物进行弱覆盖栅格比例、弱覆盖话务比例进行统计，当弱覆盖比例大于指定门限，该建筑物定义为弱覆盖建筑，进入是否需要部署室分分析清单。

（3）对于每一栋弱覆盖建筑物，均进行是否适合部署室分分析，通常需要从多个维度进行考量，有足够的价值才会考虑，建议分析的维度有：占地面积、建筑面积、建筑物平面形态特征、现网话务量（含流量）等。

（4）对于满足室分部署组合条件的弱覆盖建筑物，查询其是否已部署4G室分，如果是，则建议利旧4G室分站址、部署5G室分；如果无4G 室分，则建议新建5G 室分；两者均进入候选部署5G室分建筑物清单。

（5）对于已部署4G 室分的建筑物，以其4G 室分流量为主要依据，按流量高低进行升级5G 室分的优先级排序。

（6）对于候选新建5G 室分的建筑物，以弱覆盖栅格比例、弱覆盖话务比例、占地面积、建筑面积、现网话务量（含流量）等维度，自行选择维度和门限值进行打分，综合分值较高的优先级靠前。

5 结束语

未来的5G 业务需求是多样化，用户既需要高速率的接入，又要需要低时延的使用体验，还要支撑海量的连接能力，满足智慧城市、智慧家庭等应用。目前的5G 规划还是基于4G 网络的业务需求，后续随着5G 终端的大规模推广，新的业务需求凸出，网络规划方向也要随之变化。