中國移動4.9G及高頻段組網(wǎng)規(guī)劃研究

摘要：5G網(wǎng)絡(luò)商用建設(shè)已基本步入建設(shè)正軌，由于當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)的重大不同變化以及將來人們普遍對通信網(wǎng)絡(luò)需求頻率的顯著提高，5G網(wǎng)絡(luò)將承載起的已經(jīng)不僅單單的是傳統(tǒng)通話傳輸和高速上網(wǎng)服務(wù)的傳輸功能，它將也必將承擔(dān)負(fù)著實現(xiàn)人們普遍對發(fā)展移動無線寬帶互聯(lián)網(wǎng)（MBB）增值業(yè)務(wù)以實現(xiàn)全球萬物信息互聯(lián)之美好愿景的向往，而大帶寬的使用才能滿足人們對不同業(yè)務(wù)的更好體驗。因此，在針對大帶寬的eMBB業(yè)務(wù)時，較高頻譜資源開發(fā)利用及高頻技術(shù)將成為5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要組成部分。本文首先介紹了中國移動4.9GHz網(wǎng)絡(luò)頻段的組網(wǎng)規(guī)劃分析，根據(jù)分析結(jié)果著重介紹了4.9GHz頻段的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。其次，本文在5G網(wǎng)絡(luò)毫米波頻段上進(jìn)行了性能分析及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析，并根據(jù)分析重點(diǎn)介紹了5G毫米波在重要場景的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：5G;高頻段組網(wǎng);毫米波

一、概述

頻譜資源一直是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)。5G頻譜可以分為FR1區(qū)和FR2區(qū)兩個子區(qū)域，5G頻譜中第一個子區(qū)域的頻段范圍為450MHz到6GHz，所以叫它Sub6G。5G頻譜中第二個子區(qū)域的頻段范圍大為從24GHz到52GHz，此兩個區(qū)域頻譜波長均為毫米級別的，所以又叫它們毫米波頻段。其中，在對頻譜資源分析及利用的過程中發(fā)現(xiàn)，由于Sub6G頻段自身的繞射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，資源最具有發(fā)展?jié)撃?，?G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要頻段資源。但是，在將來人們生活服務(wù)中真正能夠?qū)崿F(xiàn)體驗到極致的寬帶業(yè)務(wù)與服務(wù)，實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的峰值速率，還必須需要提供連續(xù)的大的帶寬的頻譜資源來作支撐，毫米波的頻段也將真正成為一個連續(xù)的大的帶寬的頻譜資源真正的提供者。高頻的覆蓋特性及路徑損耗特性要求較高，所以針對毫米波的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計需要更加精細(xì)化。本文主要對Sub6G的4.9GHz頻段以及毫米波頻段進(jìn)行分析。

二、4.9GHz性能分析

目前中國移動將4.9GHz頻段主要應(yīng)用于熱點(diǎn)區(qū)域、高流量區(qū)域，作為容量上的補(bǔ)充使用。相比于2.6GHz頻段， 4.9GHz頻段雖然頻段較高，路徑損耗較大，但是對于業(yè)務(wù)豐富的5G網(wǎng)絡(luò)來說，4.9GHz頻段用于5G網(wǎng)絡(luò)垂直行業(yè)專項業(yè)務(wù)覆蓋也是個不錯的選擇。采用4.9GHz頻段專網(wǎng)覆蓋大大避免了5G網(wǎng)絡(luò)的同頻干擾，并且4.9GHz頻段在大帶寬業(yè)務(wù)能力上更具有優(yōu)勢。

（一）4.9GHz組網(wǎng)規(guī)劃分析

針對5G高容量場景中，可以規(guī)劃4.9GHz網(wǎng)絡(luò)用于高容量場景的熱點(diǎn)覆蓋和盲點(diǎn)覆蓋。也可以與2.6GHz頻段網(wǎng)絡(luò)協(xié)同覆蓋，用以解決更大帶寬、高可靠。低時延的網(wǎng)絡(luò)需求。在5G網(wǎng)絡(luò)行業(yè)應(yīng)該方面，由于4.9GHz頻段在網(wǎng)無線環(huán)境中，頻譜資源獨(dú)立，干凈，所以在行業(yè)規(guī)劃應(yīng)用過程中，4.9GHz頻段網(wǎng)絡(luò)主要適用于要求干擾低、專業(yè)性強(qiáng)、保密性好等行業(yè)專網(wǎng)覆蓋。通過專網(wǎng)覆蓋將給相關(guān)行業(yè)和運(yùn)營商都帶來極大的商業(yè)價值。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，4.9GHz頻段專網(wǎng)將越來越受不同行業(yè)的青睞。特別是自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用、智能工業(yè)、智能醫(yī)療等新技術(shù)的需求，4.9GHz網(wǎng)絡(luò)也將隨著行業(yè)的進(jìn)步發(fā)展越來越好。

（二）4.9GHz應(yīng)用分析

1.高容量場景

在目前5G發(fā)展初期，中國移動將2.6GHz頻段作為主要網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)頻段用來5G網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋，在5G網(wǎng)絡(luò)高容量場景中，4.9GHz頻段網(wǎng)絡(luò)主要用來彌補(bǔ)高容量場景中局部熱點(diǎn)區(qū)域覆蓋。在移動5G網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋過程中，采用2.6GHz頻段用來解決一般eMBB業(yè)務(wù)場景，利用4.9GHz頻段網(wǎng)絡(luò)解決高容量場景補(bǔ)盲。根據(jù)4.9GHz頻段自身的上下行配置靈活等特點(diǎn)，在上下行要求較高的業(yè)務(wù)場景中使用4.9GHz網(wǎng)絡(luò)覆蓋可以提高最優(yōu)的上下行容量配置。因此，在5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)初期，使4.9GHz和2.6GHz的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展，發(fā)揮出它們最大潛能。

2.深度覆蓋場景

由于4.9GHz頻段相比2.6GHz頻段高覆蓋能力受限，在5G網(wǎng)絡(luò)整體建設(shè)過程中，4.9GHz頻段不適合作為主要網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建設(shè)。在室內(nèi)外場景中，由于4.9GHz頻段網(wǎng)絡(luò)穿透損耗較高，加上自身頻段的獨(dú)立性，4.9GHz頻段最優(yōu)的使用范圍為在2.6GHz網(wǎng)絡(luò)覆蓋的基礎(chǔ)上，小區(qū)域補(bǔ)盲覆蓋，這樣在有針對地覆蓋情況下，提高了覆蓋容量和系統(tǒng)間隔離度，從而提升了網(wǎng)絡(luò)能力，讓4.9GHz頻段特性發(fā)揮到最大化。

3.上行大帶寬場景

根據(jù)當(dāng)前現(xiàn)有高清行業(yè)用戶群體對高清業(yè)務(wù)帶寬的普遍需求，比如高清視頻實時監(jiān)控，AR/VR/8K電影等高清影視娛樂應(yīng)用業(yè)務(wù)，對高清上行帶寬速率就有著極高的技術(shù)要求，目前的主流分辨率業(yè)務(wù)對空口速率需求如表1所示。由表可以看出，在正常工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，上行網(wǎng)絡(luò)帶寬需求最大可達(dá)到1Gbps，而當(dāng)前如果采用2.6GHz網(wǎng)絡(luò)覆蓋，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況配置2.6GHz網(wǎng)絡(luò)上下行時隙，只能采用7D2U的幀結(jié)構(gòu)，所以在此配置基礎(chǔ)上上行最大速率只能達(dá)到250Mbps，無法滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求。所以，在類似這種大上行的應(yīng)用場景中，建議采用4.9GHz的3U1D時隙配置進(jìn)行覆蓋，采用該配置小區(qū)最大可提供1.2Gbps流量，這樣就可完全滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求。

三、5G 毫米波性能分析

在5G網(wǎng)絡(luò)頻段中，5G網(wǎng)絡(luò)高頻資源與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)使用資源相比最大的特點(diǎn)就是傳播損耗特性的不同。無線網(wǎng)絡(luò)信號在自由空間中傳播過程中，隨著頻段的增加，路徑損耗也隨之增加。通過自由空間鏈路預(yù)算可知，頻段在2GHz時的鏈路損耗為22.9dB，如果頻段增加到70GHz時，路徑損耗將增加到30.9dB。根據(jù)毫米波頻段頻譜的自身特點(diǎn)，相比較低頻段它的波長更短，繞射能力差，所以5G網(wǎng)絡(luò)采用毫米波頻段覆蓋時如果想要達(dá)到相同的覆蓋效果，需要增加天線增益、加大天線尺寸及相應(yīng)技術(shù)來彌補(bǔ)毫米波頻段在空間鏈路上的傳播損耗。同時，在毫米波頻段網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計過程中還需要更加細(xì)致地考慮人體、植被、雨衰等不同材質(zhì)損耗的影響。

（一）5G毫米波組網(wǎng)規(guī)劃分析

在未來5G毫米波組網(wǎng)規(guī)劃中，5G毫米波系統(tǒng)需要結(jié)合自身特點(diǎn)根據(jù)業(yè)務(wù)需求與5G低頻網(wǎng)絡(luò)共站址部署或者新建部署。5G毫米波系統(tǒng)要求特點(diǎn)是需要具有較強(qiáng)的移動管理性和系統(tǒng)間及頻段間的互操作性。根據(jù)業(yè)務(wù)需求及場景特點(diǎn)，需要的毫米波基站設(shè)備形態(tài)有所不同。在設(shè)備終端方面，需要支持5G高低頻多模多頻段終端。在部署毫米波基站的過程中需要細(xì)致考慮毫米波基站自身的特性，5G毫米波適合規(guī)劃建設(shè)在相對空曠區(qū)域內(nèi)。

1.毫米波小基站場景

根據(jù)現(xiàn)階段5G網(wǎng)絡(luò)部署來看，毫米波基站還未正式加入現(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的行列，但是隨著網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展，萬物互聯(lián)的需求增加，立體組網(wǎng)的密度會大大增加，毫米波基站將順勢而出。根據(jù)毫米波自身的傳輸特點(diǎn)及覆蓋范圍受限，在未來通信發(fā)展過程中，未來滿足不同業(yè)務(wù)需求，大量小型毫米波基站必然會出現(xiàn)。

2.毫米波基站回傳

在移動通信基站回傳中基本采用兩種方式進(jìn)行的，第一種方式就是比較傳統(tǒng)的采用光纜布放的方式進(jìn)行回傳。第二種方式就是采用無線網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行回傳。因為在無線網(wǎng)絡(luò)回傳過程中網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求比較高，傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)滿足要求比較困難，而5G毫米波系統(tǒng)根據(jù)自身特性具有回傳網(wǎng)絡(luò)要求的高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)要求，所以5G毫米波系統(tǒng)可以滿足要求。這樣在傳輸光纜資源無法到達(dá)的高價值場景中利用毫米波基站建設(shè)，即可滿足用戶的業(yè)務(wù)需求，又可以通過基站與基站間對打的方式實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)回傳的功能，一舉兩得，節(jié)省了建設(shè)投資。

3.毫米波垂直行業(yè)專網(wǎng)

5G毫米波的帶寬比較豐富，在規(guī)劃設(shè)計過程中可以靈活規(guī)劃分配頻點(diǎn)，在常規(guī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)中，毫米波可以與低頻系統(tǒng)協(xié)同組網(wǎng)，用來滿足高速率大帶寬業(yè)務(wù)需求。5G毫米波還可以規(guī)劃特殊頻點(diǎn)，用來支撐垂直行業(yè)的專業(yè)化業(yè)務(wù)。除此之外，5G毫米波網(wǎng)絡(luò)與未來發(fā)展的人工智能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)邊緣計算技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮各自的潛能，為垂直行業(yè)各業(yè)務(wù)需求提供強(qiáng)有力的高容量、高速率、大帶寬、超低時延和超可靠性的網(wǎng)絡(luò)需求。

4. 5G毫米波超密集組網(wǎng)及異構(gòu)網(wǎng)分析

根據(jù)未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況分析，在未來5G毫米波基站建設(shè)過程中，毫米波基站數(shù)量越來越大?，F(xiàn)網(wǎng)中其他頻段網(wǎng)絡(luò)根據(jù)業(yè)務(wù)需求仍需要長期共存，所以需要在相同區(qū)域內(nèi)形成多系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，采用超密集組網(wǎng)方案，這樣才能在多系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)共存的情況下提高5G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。因此，在5G毫米波網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，采用超密集組網(wǎng)方式將是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢。

5. 5G毫米波的超密集異構(gòu)網(wǎng)特點(diǎn)

（1）高低頻多系統(tǒng)小區(qū)重疊覆蓋。根據(jù)不同的5G業(yè)務(wù)需求，采用低頻網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋，高頻網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)覆蓋的原則。（2）高頻段毫米波小區(qū)需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活部署。高頻毫米波小區(qū)根據(jù)業(yè)務(wù)的實際情況以點(diǎn)或線的方式靈活建設(shè)。靈活微小區(qū)的建設(shè)將不能影響宏小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。?）在大規(guī)模規(guī)劃建設(shè)毫米波基站時，毫米波微小區(qū)可以采用頻率復(fù)用進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)。頻率復(fù)用規(guī)劃過程中需要做好隔離度要求，避免同頻干擾。（4）高低頻宏微結(jié)合建設(shè)，在宏小區(qū)邊緣，由于有微小區(qū)提供服務(wù)，宏小區(qū)邊緣速率仍可滿足用戶需求，從而達(dá)到良好的全位置用戶感知。

6.超密集異構(gòu)網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)

（1）干擾。在超密集組網(wǎng)建設(shè)中，由于基站密度較大，基站間重疊覆蓋問題嚴(yán)重，基站與基站間各種干擾問題層出不窮。為了適應(yīng)超密集組網(wǎng)方式避免基站間干擾，相應(yīng)的干擾技術(shù)陸續(xù)成熟起來，為超密集組網(wǎng)建設(shè)保駕護(hù)航。（2）虛擬化小區(qū)頻繁產(chǎn)生的信號切換問題。多微基站的大規(guī)?？焖匍_發(fā)建設(shè)也往往會導(dǎo)致基站信號間頻繁地發(fā)生切換干擾等信號問題，頻繁的信號切換干擾也會影響用戶信號的感知，所以為了能徹底地解決基站用戶的這一復(fù)雜信號問題，超級異構(gòu)網(wǎng)引入和采用了虛擬化小區(qū)技術(shù)。如圖1所示，將宏基站小區(qū)設(shè)置為虛擬小區(qū)，宏基站小區(qū)虛擬基站小區(qū)主要承載基站控制面信令。高頻微基站小區(qū)主要設(shè)置為移動用戶層，高頻微基站移動微基站小區(qū)主要承載移動用戶面數(shù)據(jù)。該移動無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺主要還是以面向移動通信終端用戶的為技術(shù)業(yè)務(wù)核心，用戶在移動過程中，宏站虛擬小區(qū)快速切換更新，保障宏站虛擬小區(qū)與移動用戶保持良好的鏈路關(guān)系和較高的QoS。當(dāng)用戶在相同的虛擬小區(qū)內(nèi)移動時候，將不會產(chǎn)生小區(qū)間切換現(xiàn)象，因此不影響用戶感知。（3）多用戶接入及資源配置不均衡。在未來超密集組網(wǎng)中，用戶在相同區(qū)域內(nèi)會同時選擇接入不同系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。但是在選擇過程中，如何選擇選擇哪個網(wǎng)絡(luò)是關(guān)鍵。在選擇過程中既要考慮業(yè)務(wù)需求、用戶感知也要考慮無線資源合理配置。基于此，業(yè)界一般采用接入判決算法來解決這樣的問題。

（二）5G毫米波應(yīng)用分析

根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)，5G網(wǎng)絡(luò)支持全頻段頻譜設(shè)計，由于頻譜規(guī)劃從低頻到高頻差別較大，特別是覆蓋能力上相差甚遠(yuǎn)，所以在5G網(wǎng)絡(luò)頻譜規(guī)劃設(shè)計過程中，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力是關(guān)鍵因素之一。在5G網(wǎng)絡(luò)頻譜規(guī)劃設(shè)計過程中，需要根據(jù)高低頻譜特性，合理規(guī)劃，協(xié)同規(guī)劃，用以滿足不同5G業(yè)務(wù)需求。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展要求來看，高低頻協(xié)同發(fā)展建設(shè)是主要的規(guī)劃建設(shè)趨勢。

1.室外熱點(diǎn)場景

針對未來室外熱點(diǎn)場景的規(guī)劃可以采用高低頻協(xié)同規(guī)劃設(shè)計的方式，從而提高用戶更好的感知度并且也提高了小區(qū)的容量。根據(jù)室外熱點(diǎn)小區(qū)實際傳輸資源情況，部署毫米波小站或者有自回傳的小站。這種場景下的毫米波基站不具有連續(xù)性，需要在建設(shè)過程中考慮高低頻協(xié)同，確保移動用戶的可靠性。

2.密集城區(qū)/城區(qū)基礎(chǔ)覆蓋場景

針對密集城區(qū)的基礎(chǔ)覆蓋場景，更需要高低頻的協(xié)同規(guī)劃部署，通過新建或者與4G網(wǎng)絡(luò)共站建設(shè)2.6GHz低頻網(wǎng)絡(luò)保證覆蓋的連續(xù)性，通過毫米波網(wǎng)絡(luò)建設(shè)用來保證高容量深度覆蓋的有效性。

3.室內(nèi)熱點(diǎn)覆蓋場景

針對室內(nèi)熱點(diǎn)覆蓋場景，由于室內(nèi)業(yè)務(wù)種類繁多，用戶感知速率及小區(qū)帶寬容量要求都很高，根據(jù)室內(nèi)覆蓋面積大小、業(yè)務(wù)種類及用戶數(shù)量，室內(nèi)小區(qū)域場景可以單獨(dú)部署毫米波網(wǎng)絡(luò);針對大型室內(nèi)場景如交通樞紐、體育場館、購物中心等場景需要結(jié)合業(yè)務(wù)種類及用戶數(shù)量采用高低頻協(xié)同部署方式。

四、結(jié)束語

從通信產(chǎn)業(yè)鏈成熟情況和無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及部署進(jìn)度情況考慮，根據(jù)現(xiàn)階段中國移動5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)情況，4.9GHz頻段主要與2.6GHz頻段協(xié)同應(yīng)用為主，主要應(yīng)用于高價值、高容量場景中用于深度覆蓋和專項業(yè)務(wù)覆蓋。而針對高頻段5G毫米波系統(tǒng)進(jìn)入正式商用還需要一段時間，屆時在滿足5G網(wǎng)絡(luò)6GHz以下頻段系統(tǒng)已經(jīng)完成大部分城市重點(diǎn)區(qū)域覆蓋建設(shè)后，高頻段5G毫米波系統(tǒng)將會慢慢接入。

作者單位：李新章? ? 中國移動通信集團(tuán)遼寧有限公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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