广电5G无线网络覆盖建设分析

龚健

中广有线信息网络有限公司启东分公司 江苏 南通 226200

引言

随着信息技术的普及，对通信业务的要求也越来越多样化，传统4G已经不能适应日益多样化的用户需要，使得移动通信服务需要不断地进行革新；5G的网络服务开始出现。相对于传统的网络业务，5G网络在性能上具有更低的时延、更快的优势，而且还可以同时使用。在此背景下，中国广播公司应抓住5G建设的需求，积极探讨今后的网络建设方案和规划，以便更好地为用户服务。在节能、降低成本等关键技术的构建上，还存在着诸多难题，所以要深入研究5G无线网络的关键技术，达到5G无线网络全覆盖建设，并提出相应的对策。

1 5G网络建设规划的基本要求

1.1 网络建设的基本原理

1.1.1 以技术发展的革新为先导。当前，5G移动网络技术可以更好地指导新的产业服务方式，在网络建设的规划中，选择潜力较大、基础较好的区域作为重点，可以起到“以点带面”的作用，产生示范效应，从而促进区域全覆盖发展。

1.1.2 要有远见。在5G网络建设过程中，实验网将面临更大规模的组网运营计划，所以有关部门要在充分考虑到组网连续性的前提下，结合今后的业务需求；掌握技术发展趋势，预测未来5G技术的发展状况，提升服务能力，确保网络运行的连续性。

1.1.3 先进的思想。为了满足广播电视业务发展的需要，必须采取先进的5G技术，确保技术的灵活性和适应性。

1.2 以智慧广电引领发展

“智慧广电”是由广电系统多层次、全系统的智能化升级改造而形成的一个完整的信息生态系统。智慧广电是一项以提高广播电视业务能力和服务水平为核心的新型技术，以人工智能、云计算、大数据等技术为基础，以广播电视智慧化传播、智慧化生产以及智能型服务为标准，最终提供高质量的广播电视服务。

在广电发展的大背景下，5G网络建设方案要从智能化发展的需求出发，寻求新的发展方向。智慧广电对传输能力的需求是很大的，普通的社会上传服务都是“1∶10”的，通常1Mbps就可以完成上传服务，也就是480P的视频上传带宽；5Mbps，既能保证上传高清视频，又能上传1080P的视频，满足了大多数智慧广电的需要。从业务处理的观点出发，各个区段的业务处理必须围绕5G业务的需要，当前主要是eMBB，以满足基础业务的需要，根据智慧广电的服务要求，可以对其进行更多的定义，比如，在市郊的覆盖，必须要达到2K以上的高清服务要求。

2 5G无线网技术建设的难点

2.1 超密度异构网络

当前，我国的互联网技术已进入了一个跨越式发展阶段，5G时代的来临预示着我国的互联网发展将会朝着智能化、多元化、集成化这些新的方向发展。4G和3G的使用状况，已经大大落后于网络容量的增长，而传统的网络扩容方式一般都是通过分裂单元的方式来减少网络的半径，但这种方式提高了网络的容量和覆盖面；但随着小区半径的缩小，低功耗节点的数目也会随之增长，从而导致网络的分布密度增大，从而导致网络的传输速度和质量下降。而5G无线网络则是采用了中高频段的通讯，因此需要更多的节点，而超密度的异构网络可以有效地解决这个问题，但是在实际的建设中，会引起一系列的问题，例如移动端的管理难度，频繁切换小区等。

2.2 大规模MIMO技术

在5G无线通信系统的建设中，要考虑到网络全覆盖的实际需求，选择合适的天线结构，以提高网络的承载能力。在未来，若能在5G无线网路的实际建设中加以运用，将会大大提高5G网路的整体性能[1]。目前MIMO技术的应用情况，已经在国内逐步推广，但从理论上说，天线的安装数目将会增加；它的信息传递的质量和安全也将得到提高。现在，华为、中兴等公司研发了16T/R、32T/R、64T/R、128T/R的AAU设备。但是，在大规模MIMO技术的应用中，存在着许多问题。首先，MIMO技术对现有站点的经济效益造成了一定的影响，以经济效益为衡量网络发展质量的主要指标，若出现下滑的趋势，则说明这种技术在实际中的运用并不是很好。其次，由于5G技术的发展和应用，使得现有4G网络的频谱资源利用率不断降低，而5G无线网络的主要依赖于中、低波段的频谱资源，而当前5G网络的带宽资源不足。第三，5G下行链路的正常运行是通过多根天线进行高功率的传输来实现的，但是，这样的情况也会对上行链路的终端天线数目和发送功率产生一定的影响，从而进一步证明了MIMO技术在5G无线网络中的应用；它的上行线路将受到限制。当前4G网站建设的覆盖面很广，即便是在密集地区，其站点间距也被严格限制在300m以内，因此，要达到5G的覆盖范围，光靠增加基站的数目是很困难的。从以上分析可知，要实现5G无线网络全覆盖，仅靠已有的族谱资源和站址，还远远不够。

3 5G无线网络技术建设中的难点及对策

3.1 宏观和微观的整合

5G无线网络的建造流程比4G无线网络要复杂得多，但是它的性能却要比4G无线网络好得多，因此，为了促进5G无线网络的发展，必须通过科学、合理的方式来解决这一问题。5G无线网络是一种集成了各种先进技术的集成技术，采用了许多先进的关键技术，有效地解决了原有网络不完整的问题。在住宅小区，引入宏小区的概念，使宏小区周围的邻近的微型小区成为一个整体，而宏基站则是整个小区的无线网络。这一结构的宏观和微观结构，进一步扩展了5G无线网络的承载能力，实现了宏基站和微基站两个单元之间的资源整合。在整个建筑结构的构建中，必须保证终端系统在小区的覆盖范围或在一定的容量范围之内。

3.2 对低频资源的合理使用

从以上几个方面分析了5G无线网络的关键技术，指出了其主要技术的应用，将会影响到系统的传输功率和天线数目，从而限制了系统的终端结构，使整个网络的覆盖范围无法得到大幅提高。在5G网络中，中低频段是最常用的频段，而在5G的上行链路覆盖范围中，中低频段并不是最优的，因为中低频段的使用会对上行链路设备的终端天线数目和传输功率造成不利的影响，因此要针对5G的实际情况，合理地选取5G的应用频段；这是提高5G无线网络总体运营质量的唯一途径。随着5G技术的不断发展和日趋成熟，5G技术将取代之前的网络模式，成为促进经济、社会发展的重要手段。

3.3 合理建设容量小区

正如前面提到的，5G系统要优于4G。但同时，这种现象也变得更加复杂。为有效地解决以上问题，采用适当的电瓶结构是比较切实可行的方法。在国内，通过建立集中式小型微基站，可以有效地改善原有4G基站的工作效率。特别是，宏观团体的概念可以被恰当地用于我国不同的居住区。

3.4 上下行解耦

在上述的基础上，提出了对容量单元进行合理设计、对低频资源的复用，以及对上行链路与下行链路的解耦。如前所述，3.5GHz是5G户外频率，典型地因为多种理由而受限。例如，它们的终端一般不能达到下行链路覆盖的同一目标，这是因为传输功率或者天线的数目。可见，3.5GHz的上行链路覆盖频率的选取是不可取的。为解决此问题，我们可以不采用3.5GHz，而采用目前的频率，如1.8GHz或2.5GHz。一般来说，1.8GHz可以得到大约10dB的增益，而3.5GHz与下行链路的覆盖程度更加接近。这样，下行链路与上行链路的解耦将会推动5G无线网络的进一步发展。

4 5G网络建设的实施

4.1 网络构建要点

智慧广电的建设体现了网络、监管、终端等方面的需求，而在5G技术发展的全过程中，网络建设是重中之重，因此，要适应未来的商业功能需要；在网络建设方面，应进一步拓宽思路，摆脱传统的管线和链路定位，而要结合有线、无线卫星进行网络建设，利用智能技术来提升无线网络的智能服务；建立5G综合网络架构。

4.2 载体网络的实施

城市5G承载网由接入层、核心层和会聚层组成，核心层可以通过省干网与省级中心站相连，省级骨干则通过国家干线将核心网大区连通；承载网采用IPRAN技术，包括一层汇聚结构、接入环网等，为确保网络的通讯功能，省级公司的核心节点通过省网OTN和国网OTN完成数据连接之后，共同并入核心网中[2]。

4.3 接入网的实施

根据国际上常用的 NGMN网络带宽规划原理，将单个基站的峰值计算公式为：单个基站的峰值+平均/N-1；单位平均数=单位数；接入环路的带宽是（N-1）×单个基地台平均频宽+单基地台的最大频段。在数据操作过程中，5G接入网设计的有关数据需求可以根据以上的计算方法来决定，在经过10GE链路访问载体网络的访问节点之后，各承载网的接入节点上行和下行端都是10G带宽。

5 重点技术的探讨

广电网5G网络建设方案必须对其建设需求进行全面的评价，并在坚持“全国一张网”的原则下，对关键技术的应用途径进行探讨。

5.1 云服务

参考各大运营商的5G建设思路，可以在现有的“一省一云”基础上，建立“广电云”，以中央一级、省级二级平台为核心，该平台在本质上是各类资源共享的平台，不仅代表了当前相关技术的发展趋势，也对智慧广电目标实现产生直接影响[3]。根据5G网络建设的需要，在云计算平台的实施上，可以根据目前5G功通信的特点，从5个层面进行搭建；分别是 IaaS、CaaS、PaaS、FaaS和SaaS五个级别，可以进行各种复杂的数据处理，包括对广电业务的采集、存储和挖掘，为5G的各项功能提供了重要的数据支撑。

5.2 应用软件定义网络（SDN）/网络功能虚拟化（NFV）技术

网路切片的基本概念，就是在网络上建立一个分隔的服务，以保证业者可以透过功能支援来完成这些服务。而作为网络切片的基础，软件定义的网络和网络的功能虚拟化在技术系统中起着举足轻重的作用，它是以开放协议将软硬件分开的，同时，不同的网络管理行为也会对虚拟资源进行更深入的界定；保证不同的切片可以为不同的使用者提供不同的服务。因此，从技术上讲，通过软件定义的网络/网络的功能虚拟化，可以把计算机机房的硬件设施改造成一个数据机房，并对主干网络的流量进行控制，从而解决了传统的技术结构复杂、运行效率低的问题。

5.3 广电物联网

广电物联网作为智能广播系统的核心，它不仅要实现万物互联，还要在原有技术的基础上，进一步提高数据的传输效率；广电系统的应用保护，既可以实现无线网络的自由通讯，又可以排除外界的干扰，充分利用5G技术的灵活通讯优势。由于目前半双工通信很难满足广电物联网的要求，因此全双工通信成为了实现无线通信功能的关键环节，因此，5G智能广电的建设离不开全双工的支撑；在网络建设中，应当以全双工通讯为主要通讯方式，建立基于数据业务和视频业务的跨地域、跨行业的信息集群。

6 结束语

今后几年，我国5G网络将迎来一个快速发展时期，有关部门要进一步掌握广电网络5G网络的规划，积极探索新技术的应用途径，为广大市民提供优质的移动通信服务。