淺談5G技術(shù)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的影響

時(shí)間:2022-02-20 11:47:50

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淺談5G技術(shù)對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的影響

【摘要】本文主要介紹5g建設(shè)面臨的問(wèn)題,從工程角度分析了當(dāng)前室外基站建網(wǎng)的難度和傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)演進(jìn)的困難。同時(shí)針對(duì)上述問(wèn)題,介紹運(yùn)營(yíng)商的組網(wǎng)方案和建設(shè)方式,并列出相關(guān)舉措。

【關(guān)鍵詞】超密集組網(wǎng);NSA組網(wǎng);有源分布系統(tǒng)

15G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

1.1大規(guī)模天線陣列。5G引入了MassiveMIMO技術(shù),通過(guò)多端口空時(shí)編碼技術(shù),形成多個(gè)波束賦形,實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用,降低了鄰區(qū)的干擾,提升系統(tǒng)容量。大規(guī)模天線可以在水平和垂直方向上選擇合適波束追蹤用戶,有效擴(kuò)大無(wú)線基站的覆蓋范圍,有望解決無(wú)線基站塔下黑、高層信號(hào)弱和高層信號(hào)污染等問(wèn)題。一般而言,大規(guī)模天線MassiveMIMO的增益主要由陣列增益、分集增益或者波束賦型(BF)增益組成,如192振子的64T64R的陣列增益為10dBi,上行分集增益或者下行BF增益為14~15dBi,比傳統(tǒng)的4G雙極化天線多7~9dB的增益,可以在一定程度上彌補(bǔ)3.5G5G信號(hào)與1.8G4G信號(hào)在空間傳播和穿透損耗方面的差距。當(dāng)前主流的MassiveMIMO有64T64R、32T32R、16T16R等多種通道數(shù)天線可選,其區(qū)別在于垂直面上分別支持4層、2層和1層波束,落地實(shí)施中應(yīng)根據(jù)不同的場(chǎng)景需求,考慮覆蓋、容量、CAPEX、OPEX及施工條件等因素進(jìn)行天線選型。從容量上來(lái)看:采用64TR,小區(qū)下行在16~24流,小區(qū)容量高;采用16TR,則小區(qū)下行在4~8流,小區(qū)容量低。1.2超密集組網(wǎng)。傳統(tǒng)的無(wú)線通信系統(tǒng)通常采用小區(qū)分裂的方式減小小區(qū)半徑,然而隨著小區(qū)覆蓋范圍的進(jìn)一步縮小,小區(qū)分裂將很難進(jìn)行,需要在室內(nèi)外熱點(diǎn)區(qū)域密集部署低功率小基站,形成超密集組網(wǎng)。1.3全頻譜接入。全頻譜接入技術(shù)涵蓋了很大的頻率范圍,各頻段間具有不同的特性和優(yōu)勢(shì),通過(guò)對(duì)頻譜資源的合理分配和靈活部署,全頻譜接入技術(shù)將滿足未來(lái)5G三大主要場(chǎng)景對(duì)于頻譜的需求。

25G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨的問(wèn)題

2.1超密集組網(wǎng),基站成倍增加,站址獲取難度增大。5G頻段明顯高于4G頻段,覆蓋受限,后期基站部署密度會(huì)成倍增加。超密集組網(wǎng)作為5G關(guān)鍵技術(shù)之一,目前有兩種部署模式:2.1.1宏基站+微基站部署模式。在這種模式下,業(yè)務(wù)層面上,宏基站負(fù)責(zé)傳輸?shù)退俾?、?a href="http://828857.com/lunwen/txxlw/ydwllw/202002/715113.html" target="_blank">移動(dòng)性的業(yè)務(wù),微基站主要承載高帶寬業(yè)務(wù)。宏基站和微基站之間的資源協(xié)同管理覆蓋了以上功能,微基站負(fù)責(zé)容量。接入網(wǎng)可根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需要和分布特點(diǎn)靈活部署微基站,實(shí)現(xiàn)宏基站+微基站模式下的控制與承載分離。5G超密集組網(wǎng)通過(guò)分離控制和承載能力,實(shí)現(xiàn)覆蓋和容量的分離優(yōu)化設(shè)計(jì),解決密集組網(wǎng)環(huán)境下頻繁切換的問(wèn)題,提高用戶體驗(yàn),提高資源利用率。2.1.2微基站+微基站部署模式。5G超密集組網(wǎng)微基站+微基站模式未引入宏基站這一網(wǎng)絡(luò)單元,為了能夠在微基站+微基站覆蓋模式下,實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于宏基站+微基站模式下宏基站的資源協(xié)調(diào)功能,需要由微基站組成的密集網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一個(gè)虛擬宏小區(qū)。虛擬宏小區(qū)的構(gòu)建,需要簇內(nèi)多個(gè)微基站共享部分資源(包括信號(hào)、信道、載波等),此時(shí)同一簇內(nèi)的微基站通過(guò)在此相同的資源上進(jìn)行控制面承載的傳輸,以達(dá)到虛擬宏小區(qū)的目的。面臨的問(wèn)題:5G初期建網(wǎng)主戰(zhàn)場(chǎng)集中在城區(qū),影響站址獲取的因素較多。大致如下:(1)城市道路規(guī)劃、棚戶區(qū)大面積遷改等市政原因造成的覆蓋空洞。(2)樓面站址涉及物業(yè)協(xié)調(diào),居民區(qū)、高校、商圈等高密度高流量區(qū)域存在一定協(xié)調(diào)難度。(3)無(wú)線環(huán)境復(fù)雜,樓宇之間存在大量遮擋,基站覆蓋受限,協(xié)調(diào)量大幅上升。2.2設(shè)備耗電劇增,電費(fèi)壓力增大。以武漢舉例,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),武漢2021年將建成2萬(wàn)個(gè)以上5G基站。不同主設(shè)備廠家的設(shè)備功耗略有不同,詳細(xì)如表1所示。按每個(gè)基站三扇區(qū)考慮,單站的功耗大約為2400~3000W。為了保證用戶感知體驗(yàn)和相關(guān)業(yè)務(wù),5G基站24h在網(wǎng)運(yùn)行。粗略計(jì)算可知,武漢5G基站每年的耗電量約為4.39億kWh。2.3原有DAS無(wú)法平滑演進(jìn)至5G網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)室分系統(tǒng)向5G系統(tǒng)演進(jìn),將面臨頻段、通道數(shù)、覆蓋和信源等問(wèn)題?,F(xiàn)網(wǎng)室分系統(tǒng)無(wú)法直接合路升級(jí)支持5G。

35G技術(shù)解決方案

5G的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括NSA和SA兩個(gè)方案。目前凍結(jié)的R15版本標(biāo)準(zhǔn)僅基于5G非獨(dú)立組網(wǎng)(NSA)方案,該方案仍采用4G核心網(wǎng),僅在接入側(cè)引入了5G空口技術(shù)。目前,運(yùn)營(yíng)商部署的5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件具備支持NSA/SA能力,待SA產(chǎn)業(yè)成熟時(shí)NSA基站可軟件升級(jí)為SA或NSA/SA雙模,滿足網(wǎng)絡(luò)向SA平滑低成本演進(jìn)。本次技術(shù)方案以中國(guó)電信舉例:3.1BBU為實(shí)現(xiàn)無(wú)線側(cè)網(wǎng)絡(luò)切片和減少對(duì)承載網(wǎng)的帶寬需求,5G無(wú)線網(wǎng)進(jìn)行了功能重構(gòu)?;鶐幚韱卧狟BU被重構(gòu)為集中單元(CU)和分布單元(DU)兩個(gè)功能實(shí)體,CU處理無(wú)線網(wǎng)PD-CP層及以上的無(wú)線協(xié)議棧功能,DU處理PDCP層以下的無(wú)線協(xié)議功能??紤]產(chǎn)業(yè)成熟情況、減少網(wǎng)元數(shù)、降低網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和工程實(shí)施難度,減少時(shí)延,縮短減少周期,5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期采用CU/DU合設(shè)方式。3.2AAU在4G“BBU+RRU+無(wú)源天線”的無(wú)線網(wǎng)設(shè)備形態(tài)基礎(chǔ)上,5G系統(tǒng)新增AAU形態(tài)(射頻單元與天線整合的有源天線單元),目前階段主要以AAU形態(tài)為主。AAU設(shè)備采用大規(guī)模天線技術(shù),存在多種設(shè)備形態(tài),應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋場(chǎng)景,覆蓋、容量、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本等方面綜合考慮進(jìn)行選擇。

45G建設(shè)舉措

4.1充分利用社會(huì)資源。運(yùn)營(yíng)商們需要引入路燈桿、廣告牌等更多的社會(huì)桿塔資源進(jìn)行補(bǔ)充。(1)供電優(yōu)勢(shì):小基站與路燈的結(jié)合可以共用電源配套,既解決了小基站單獨(dú)部署的供電問(wèn)題,又能夠節(jié)約能源。(2)部署密集:路燈分布均勻,間距不足百米,可以幫助小基站形成密集覆蓋。(3)盲點(diǎn)覆蓋:高速公路、鐵路沿線、高架和橋梁往往是信號(hào)覆蓋不好的地方,采用共享路燈桿的安裝方式有利于實(shí)現(xiàn)盲點(diǎn)覆蓋。4.2外電改造,壓降成本。將轉(zhuǎn)供電改成直供電,向政府爭(zhēng)取電費(fèi)優(yōu)惠政策。請(qǐng)求政府給予相關(guān)用電優(yōu)惠政策,集中對(duì)大規(guī)模用電資費(fèi)進(jìn)行下調(diào);對(duì)電信企業(yè)出臺(tái)相關(guān)的稅收優(yōu)惠政策或補(bǔ)償協(xié)議等。4.3擴(kuò)大宣傳,助力5G站址獲取。借助政府部門(mén)、網(wǎng)絡(luò)媒體、環(huán)保監(jiān)管單位,通過(guò)科學(xué)的辦法、正確的宣傳方式,加強(qiáng)對(duì)人民群眾正確的引導(dǎo),讓人民群眾正確認(rèn)識(shí)5G網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì),貫徹落實(shí)好國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要中提出“積極推進(jìn)第五代移動(dòng)通信(5G)和超寬帶關(guān)鍵技術(shù),啟動(dòng)5G商用”重要性。

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作者:熊飛 單位:湖北郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司