5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點及其無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計

張 斌

（廣西通信規(guī)劃設(shè)計咨詢有限公司，廣西 南寧 530007）

1 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點

1.1 高速度

5G技術(shù)和4G技術(shù)相比，具有更快的網(wǎng)絡(luò)速度。隨著網(wǎng)絡(luò)速度的提升，用戶的上網(wǎng)體驗越來越強，用戶在使用超高清業(yè)務(wù)或VR業(yè)務(wù)時就更暢通，其他對網(wǎng)絡(luò)速度要求較高的業(yè)務(wù)也可以推廣和普及。在5G基站建設(shè)過程中，要求峰值速度必須大于20 Gb/s[1]。

1.2 泛在網(wǎng)

泛在網(wǎng)是指在社會生活的每一個角落都有網(wǎng)絡(luò)存在。泛在網(wǎng)主要包括縱深覆蓋和廣泛覆蓋，所謂縱深覆蓋，就是為了提升人們的生活質(zhì)量，需要更高質(zhì)量的深度覆蓋，所謂廣泛覆蓋，就是5G必須進行大范圍的覆蓋，深入人們生產(chǎn)生活的各個方面[2]。

1.3 低功耗

5G技術(shù)在應(yīng)用于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)方面，對功耗提出了相關(guān)的要求。近年來，隨著穿戴的電子產(chǎn)品逐漸增多，在為人們的生活提供巨大便利的同時，此類產(chǎn)品也存在一定的問題，制約著產(chǎn)品的推廣和普及，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的體驗感不強。例如，在使用智能手表時，手表的電量經(jīng)常不夠用，幾乎每天都要充一次電。所有的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品都需要能源與通信，目前能源供應(yīng)只能通過電池來解決。在物聯(lián)網(wǎng)通信過程中，如若需要消耗的能耗非常多，那么就難以被廣大的客戶所接受，也就難以得到推廣和普及。在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開發(fā)中，如若采取科學(xué)的措施，有效的控制能耗水平，實現(xiàn)一月充一次電，那么將大大提升用戶的體驗感，就能很好的適應(yīng)市場需求。

低功耗主要采用兩種技術(shù)手段來實現(xiàn)，分別是美國高通等主導(dǎo)的eMTC和華為主導(dǎo)的NB-IoT。eMTC基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)進行部署，其用戶設(shè)備通過支持1.4 MHz的射頻和基帶帶寬，可以直接接入現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)。eMTC支持上下行最大1 Mb/s的峰值速率。NB-IoT不需要像5G的核心技術(shù)一樣重新建設(shè)網(wǎng)絡(luò)。雖然NB-IoT的傳輸速度只有20 kb/s左右，但卻可以大幅降低功耗，使得設(shè)備有很長的時間不用換電池。這一特點對于各種設(shè)備的大規(guī)模部署都是有好處的，也能滿足5G對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景低功耗的要求。NB-IoT和eMTC一樣，是5G網(wǎng)絡(luò)體系低功耗的一個組成部分。

1.4 低時延

5G技術(shù)的一個新場景是工業(yè)自動化、無人駕駛的高可靠連接。在人們的交流過程中，可以接受140 ms的時延，對人們的正常交流沒有影響，然而在工業(yè)自動化和無人駕駛中，140 ms的時延是無法接受的。在5G新技術(shù)中，要求時延必須小于1 ms，嚴格要求網(wǎng)絡(luò)技術(shù)達到相應(yīng)的技術(shù)標準。目前，在很多高新領(lǐng)域的發(fā)展過程中，必然要選擇使用5G技術(shù)，與5G技術(shù)進行充分的結(jié)合。例如，在無人駕駛中，要聯(lián)合中央控制中心與車輛，實時監(jiān)控車輛運行中的各項指標，并瞬間將制動信息傳送到車輛中，實現(xiàn)瞬間制動，保證車輛行駛安全。這就對時延提出了極其嚴格的要求，需要應(yīng)用5G技術(shù)，在盡量短的時間內(nèi)將相關(guān)信息傳遞給行駛中的車輛。

1.5 萬物互聯(lián)

在傳統(tǒng)的通信技術(shù)中，終端的數(shù)量非常有限，往往是根據(jù)人群需求進行具體定義。隨著移動手機出現(xiàn)在人們的生活中，終端數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長，此時終端數(shù)量要按照個人的需求進行計量。伴隨5G新時代的到來，終端數(shù)量再次呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，不僅僅以人口數(shù)量進行計量，這是因為一個人可能擁有多個終端。未來，可以接入網(wǎng)絡(luò)的終端不僅僅只有手機一個產(chǎn)品，還有更多功能強大的電子產(chǎn)品?；?G技術(shù)，人們?nèi)粘Ｋ璧奈锲范伎梢越尤氲骄W(wǎng)絡(luò)中，如電視機、游戲機、跑步機、空調(diào)、空氣凈化器、監(jiān)控設(shè)備、鞋子及衣服等。

1.6 重構(gòu)安全

通過5G技術(shù)的輔助，可以建設(shè)智能互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)信息資源的瞬間傳輸，建立嶄新的機制和體系。基于5G技術(shù)的支持，為智能互聯(lián)網(wǎng)的安全運行保駕護航。假如利用5G技術(shù)將智能互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)完成，但是缺少必要的安全體系，那么就會對體系的運轉(zhuǎn)造成巨大的安全隱患。

2 5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計

2.1 區(qū)域類型劃分

針對不同的區(qū)域類型，覆蓋率目標是不一樣的。在規(guī)劃無線網(wǎng)絡(luò)時，區(qū)域分類是按照特定的原則，對有效的覆蓋區(qū)域進行歸類和劃分。針對不同類型的覆蓋區(qū)域，采取不同類型的設(shè)計原則和服務(wù)等級，以此實現(xiàn)建設(shè)成本和通信質(zhì)量的平衡，獲取最優(yōu)的資源配置。

按無線傳播環(huán)境（如地貌和地形）進行區(qū)域劃分，如表1所示。按業(yè)務(wù)分布進行區(qū)域分類，如表2所示。綜合無線傳播環(huán)境和業(yè)務(wù)分布進行區(qū)域分類，如表3所示。

2.2 5G網(wǎng)絡(luò)鏈路預(yù)算

5G典型鏈路預(yù)算公式如下：

路徑損耗（dB）=基站發(fā)射功率（dBm）-10×log10（子載波數(shù)）+基站天線增益（dBi）-基站饋線損耗（dB）-穿透損耗（dB）-植被損耗（dB）-人體遮擋損耗（dB）-干擾余量（dB）-雨/冰雪余量（dB）-慢衰落余量（dB）-人體損耗（dB）+UE天線增益（dB）+熱噪聲功率（dBm）-UE噪聲系數(shù)（dB）-解調(diào)門限SINR（dB）（1）

5G系統(tǒng)仍然是上行受限系統(tǒng)，鏈路預(yù)算滿足上行要求就可以達到覆蓋效果，5G上行簡單鏈路預(yù)算如表4所示。

由表4可知，密集城區(qū)滿足上行5 Mb/s速率，站間距要求在250 m左右，一般城區(qū)滿足上行5 Mb/s速率，站間距為450 m左右，郊區(qū)農(nóng)村滿足上行5 Mb/s速率，站間距要求在900 m左右。

2.3 無線網(wǎng)覆蓋目標設(shè)定

LTE覆蓋定義為（RSRP≥-110 dBm & SINR≥-3 dB的采樣點）/總采樣點×100%或MR覆蓋率RSRP≥-110 dBm的柵格/MR采用總柵格數(shù)×100%。

表1 按無線傳播環(huán)境分類

表2 按業(yè)務(wù)分布分類

表3 綜合無線傳播環(huán)境和業(yè)務(wù)分布分類

表4 5G上行簡單鏈路預(yù)算

NR覆蓋定義為（SS-RSRP≥-105 dBm & SS-SINR≥-3 dB的采樣點）/總采樣點×100%。

規(guī)劃期末為無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率≥95%。

2.4 無線網(wǎng)容量目標

以良好用戶體驗為根本，進行網(wǎng)絡(luò)容量建設(shè)，確保用戶體驗不下降。網(wǎng)絡(luò)容量滿足規(guī)劃期內(nèi)用戶對網(wǎng)絡(luò)容量的要求，統(tǒng)一標準，靈活建設(shè)，在不同場景、不同的網(wǎng)絡(luò)負荷采用不同的建設(shè)方式，盡可能讓網(wǎng)絡(luò)容量分布和用戶需求分布一致，保持網(wǎng)絡(luò)負荷平衡，改善用戶使用感知，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源利用率。

根據(jù)LTE FDD網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)配置情況，LTE FDD網(wǎng)絡(luò)在鄰小區(qū)50%負載，不同系統(tǒng)帶寬小區(qū)的上、下行平均吞吐容量分別如表5所示，以此做為LTE FDD網(wǎng)絡(luò)每小區(qū)配置的數(shù)據(jù)吞吐容量。

表5 不同系統(tǒng)帶寬小區(qū)的上、下行平均吞吐容量

根據(jù)NR網(wǎng)絡(luò)配置，單扇區(qū)支持的用戶數(shù)和5G載波帶寬RB資源有關(guān)，100 MHz單小區(qū)激活RRC用戶數(shù)800個，連接RRC用戶數(shù)2 400個。SA組網(wǎng)情況下，一般市區(qū)NR小區(qū)平均容量如表6所示。

表6 一般市區(qū)NR小區(qū)平均容量

容量目標要滿足市場拓展和用戶發(fā)展需求。

3 結(jié) 論

5G技術(shù)是為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的通信需求而出現(xiàn)的，它能夠極大地改善用戶的通信體驗，將會在十分廣泛的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮出重要的作用。因此，首先應(yīng)該對該技術(shù)的特點有充足的認識，并在此基礎(chǔ)上進行合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計，以適應(yīng)通信行業(yè)的發(fā)展趨勢，引領(lǐng)未來通信潮流。