电联共建共享5G无线网络设备选型浅析

［米洪伟 燕宾朋］

1 引言

本文主要是对目前5G无线设备的主要型号能力进行了分析对比，并根据2020年5G网络频段演进和行业发展预估情况，对5G网络建设初期的无线设备选型给出了各类场景下的建议，并对相关设备选型下的部署策略给予了一定的建议。

2 通信行业发展预估

2.1 4G行业发展预估

中国4G起步稍晚，中国运营商在2014年4G开始商用，开启4G网络大规模建设，这个时候4G无论是技术规范还是芯片、终端等都较为成熟，为4G网络飞速发展奠定了基础。终端设备厂商4G手机占比快速提升，2014年国内4G用户渗透率不足10%，但4G手机市场出货量占比已从10%提升至70%。

2015～2016年4G用户交换出现高峰，两年内4G用户普及率从10%提高到65%，根据相关统计，用户换机高峰一般持续3年左右。

2.2 5G行业发展预估

目前5G建设我国相对领先，2020年开始5G实现快速发展，根据以往规律统计，各大终端厂商推出5G手机速度会快于5G网络建设速度，2020年5G手机需求量及出货量渗透率将大幅提升，预计近三年将是换机高峰期，国内用户5G用户渗透率预计能提升到60%左右，2020年开始5G手机占比将会逐年提升，并持续三年。

3 5G频率演进规划

3.1 5G频率演进思路

通过3.5G打造5G容量层；通过2.1G打造5G基础覆盖层，实现与中移动2.6G相比拟的覆盖优势。

（1）演进：3.5G（200M）打造5G容量层，2.1G打造5G基础覆盖层，实现TDD+FDD全球中频段最大带宽的5G精品网。

（2）竞争：3.5G频率相比与2.6G频率无线传播处于劣势，所以要充分利用既有的中低频资源，打造差异化优势。

（3）投资：5G网络建设初期设备投资高昂，应充分利用不同的频段、不同类型的设备布局5G网络，可大幅节约5G投资。

3.2 5G频率频谱策略

（1）价值区域3.5G连续覆盖，2.1G针对性强化室内浅层覆盖；

（2）广覆盖区域2.1G基础覆盖，对于部分热点区域叠加3.5G进行容量补充；

（3）价值区域建议采用64TR（Transmit和Receive，指64收发通道，下同）进行部署，其他区域采用32TR（Transmit和Receive，指32收发通道，下同）进行部署。

3.3 2.1G频率重耕及定位

3.3.1 2.1G NR优势及部署建议

3.5G穿透损耗过大，给宏站的部署带来巨大压力；同时，由于无源器件、天线的种种限制，以及3.5G DAS(Disfributed Antenna System，分布式天线系统)馈线损耗，给3.5GNR（New Radio，一般指5G基站，下同）传统室分带来重重困难。

联通电信联合建设5G网络及2.1G频段的重耕，给5G的广覆盖和传统室内分布的建设带来了曙光。

（1）2.1G 弥补3.5G NR上行不足补齐下行体验，提升深度覆盖水平。同时也为低容量区域快速部署5G提供了便利。

①重点核心区域2.1G针对性补充强化室内浅层覆盖。

② 其他区域2.1G作为基础覆盖层，快速部署5G。

（2）3.5G频段覆盖受限，2.1G频段重耕后，具有反开3/4G功能，可以整合现网3/4G老旧设备，能够节省租金和电费；同时室内覆盖方面对于非重点口碑楼宇和重点口碑楼宇（住宅）等中低流量楼宇，建议使用2.1G传统DAS(Disfributed Antenna System，分布式天线系统)/楼宇互打方式覆盖，满足覆盖的同时能节约大量投资，降低运营成本。

（3）考虑到目前2.1G的产业形状，建议2.1G补充覆盖根据产业链成熟情况适当延后。

3.3.2 2.1重耕策略建议

5G初期三大运营商的5G套餐制定价格偏高（如表1所示），用户消费水平短时间内难以有大的提高；间接影响着5G用户的发展。

表1 5G初期各运营商5G套餐情况

由于手机用户上网习惯的改变和高清视频等业务的发展，4G流量飞速发展，5G建网初期用户发展(流量分流作用）不容乐观，直接给4G容量带来越来越大的压力。

所以2.1G的频率重耕不可一蹴而就，现网有相当数量的L2100承担着4G热点流量，所以5G建网初期2.1G应兼顾4G流量热点的分流，建议2.1G开通 DSS，兼顾4G容量压力释放和5G口碑建立。等5G用户达到一定比例，2.1G全部重耕至5G，如图1所示。

图1 2.1G频率重耕建议

4 5G无线设备能力对比

64TR 3.5G无线设备价格昂贵，功耗较大，全部高配部署64TR 3.5G会造成投资的巨大浪费，且给后期的网络运行成本带来巨大压力，因此5G初期建设必须是分场景、分区域结合设备覆盖性能、容量性能、业务需求来进行5G设备选型组合，打造各项指标最优的精品网络。

4.1 320W 64TR 3.5G 设备与240 W 64TR 3.5G 设备能力对标

4.1.1 理论覆盖能力对比

200 W/240 W/320 W各场景覆盖率均大于90%，320 W更优。不同场景的功率体验有差异，普通城区体验差异大，如表2所示。

表2 不同场景仿真：下行速率100 Mbit/s的覆盖率

64TR 320 W较240 W有效提升小区吞吐率和边缘速率。320 W设备可通过网管配置成240 W使用，而240 W需要更换硬件的方式才能达到320 W发射功率。

密集城区320 W边缘速率提升约12%，平均吞吐量提升5%左右；一般城区提升效果更明显，320 W边缘速率提升23%，平均吞吐量提升10%左右。

4.1.2 实际测试能力对比

某地区精品网共建共建测试中，深度覆盖的远点，在100 M带宽下，采用150 W/200 W发射功率相较于100 W发射功率，对边缘用户的感知速率增益有明显加成，约在50%以上，如表3所示。

表3 深度覆盖远点下行速率

4.2 64TR与32TR 3.5G设备能力对标

4.2.1 理论覆盖能力对比

32TR与64TR无线设备相比，由于引入了移相器的差损，造成天线增益方面的降低，大约降低1.2 dB左右，其覆盖能力相对64TR有所降低。在水平方向角度方面，32TR与64TR相同，但垂直维度上的波束扫描范围相比64TR降低，造成垂直覆盖能力弱于64TR设备，所以64TR在密集城区在容量增益方面优势更明显。

4.2.2 实际测试覆盖能力对比

根据测试结果来看，覆盖目标建筑物6楼以下是主波束覆盖区，在6层以下64TR和32TR用户的上下行速率相差不大。15楼以上差异明显。在33层64TR的增益最大；64TR设备在高层覆盖方面优势明显，中低层覆盖优势不大，如表4所示。

表4 3.5GNR 64TR 与32TR覆盖测试情况

4.3 3.5G与2.1G设备能力对标

2.1G相比3.5G频段，在空间传播、室内穿透损耗上有明显优势；3.5频段在波束赋形、终端多天线设计上有优势，如图2所示。

图2 3.5G与2.1G能力对比

特定场景深度覆盖以及广覆盖，2.1G NR覆盖能力和成本优势明显；全网组网性能对比需待进一步外场测试验证。以下链路预算及仿真分析供参考。

从链路预算来看，2.1G NR覆盖能力（站距）明显优于3.5G NR，在密集城区3.5G 64TR覆盖323 m，2.1G 4TR覆盖411 m；在一般城区3.5G 64TR覆盖410 m，2.1G 4TR覆盖536 m。

从仿真来看，不同站距下，2.1G NR上行边缘速率（95%概率）比3.5G NR相对值优势明显，绝对值优势不大，如图3所示。

图3 3.5G与2.1G上行边缘速率对比（站距）

5 5G无线设备选型方案建议

设备选型需要统筹分析、统一计算，通过网络整体规划统一设备选型依据。核心城区、2B需求区域、高业务高价值区域、重点保障覆盖区域建议选取3.5G 64TR设备，打造极致体验；一般城区、高价值区域间连片覆盖区域、中业务中价值区域建议选用3.5G 32TR进行覆盖；其余连续覆盖区域建议选用2.1G NR进行覆盖。

5.1 宏站设备选型

5.1.1 设备选型建议

64TR在高流量高价值、高楼层的城区覆盖有优势；32TR适合中低流量、楼层（6层以下）；320 W设备较240 W设备边缘用户速率提升有优势，64TR设备优选320 W设备提升覆盖质量。

5G初期建设聚焦价值区域，建议如下：

（1）密集城区，核心商圈等价值区域采用3.5G 64TR设备进行覆盖；一般城区、郊区采用3.5G 32TR设备进行覆盖；

（2）县城爆点、热点区域选择采用3.5G 64TR或32TR点状覆盖，2.1G连续覆盖策略。

（3）高铁：原则上根据线路客流量、繁忙程度合理选 择3.5G 8T8R或2.1G 4T4R（Transmit和Receive，指4收发通道，下同）设备进行覆盖。

新建4G室外站点如选用4T4R 2.1G设备，需具备面向5G重耕演进能力，通过软件功能按需开通3/4/5G。

5.1.2 天线挂高建议

（1）5G网络中一般建议宏站天线挂高高于覆盖区域建筑物高度5～10 m；

（2）站高与小区半径/站间距映射关系表（联通/电信 NR3.5），如表5所示。

表5 站高与小区半径/站间距映射关系表

联通/电信市区考虑典型站间距400～420 m，建议市区NR天线高度控制在25～35 m左右，略高于周边建筑物高度，对于部分街道，可使用杆站补充覆盖，提升峰值速率。

5.2 室分设备选型

5.2.1 设备选型建议

由于5G是高频组网，弱覆盖区域主要集中在室内。特别是结构复杂，隔断较多的建筑，单靠宏站很难形成有效覆盖。在规划组网的过程中要灵活运用现有的多种设备类型，合理选择“远处打”、“近处打”、“进小区”、“进楼宇”等规划建设手段，能够有效的解决深度覆盖问题。深度覆盖解决建议如图4所示。

5G建设初期，室分应聚焦高品牌潜力、高业务量、高人流量、高端用户占比高的高价值楼宇和品牌区域。

图4 深度覆盖解决建议

当前5G室分设备形态单一，3.5G的数字化室分造价高，初期适用于高价值楼宇和品牌区域。对于内部隔断少、较为开阔的场景，优先采用3.5G数字化室分，网络容量大、用户体验佳；对于内部隔断较多场景，优先采用3.5G数字化室分（可外接天线型）+无源天线，降低建设成本。

对于中低价值楼宇，视设备成熟情况，后续可考虑采用2.1G重耕（合路现有DAS）、社会化小站、中低成本数字化室分设备等进行建设，进一步降低部署成本。

各场景设备选型建议如下。

（1）高流量高价值场景：可采用3.5G 4T4R 100 M有源系统覆盖；

（2）中流量价值场景、品牌场景：可采用3.5G 4T4R 100 M有源系统（可外接天线型）覆盖；

（3）低流量品牌场景：可采用3.5G 2T2R 100 M有源系统（2通道、低成本）覆盖。待2.1G产品成熟后，可采用传统DAS系统实现5G覆盖。

（4）高铁车站、机场、CBD商圈等超高流量价值场景：优先考虑部署3.5G 4T4R 300 M设备；

（5）联通/电信自有演示营业厅等口碑场景：考虑品牌宣传效果，可采用3.5G 4T4R 200 M设备覆盖；

（6）地铁：针对存量地铁场景，现网已经实现了3/4G覆盖，可采用利旧传统DAS室分，更换2 100 M设备信源，实现2.1G NR覆盖；对于客流量、业务量集中、数据流量。

6 结束语

随着5G网络部署加快，运营商既关注网络覆盖能力又重视网络运营成本，因此对网络精细化建设要求越来越高，5G网络部署需要考虑共建共享的场景、业务需求、覆盖能力、运营成本等方面，以平衡投资与收益的关系，本文对通信行业发展进行了预估，结合5G无线设备能力对5G无线设备选型提供指导建议，为后续5G网络发展提供参考。