5G室外无线网络规划建设方案(2022年)

时间:2022-07-09 11:55:03 来源:网友投稿

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5G室外无线网络规划建设方案(2022年)

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5G室外无线网络规划建设方案 本文简介:摘要:随着我国5G商用牌照的发放,中国5G网络建设将提速。5G作为最新一代移动通信系统,尚未积累足够的规划建设经验,很多地方需要探讨和研究。本丈从5G网络的发展现状开始介绍,并通过分析5G三大应用场景及相关要求,提岀5G无线网络室外规划建设方案探讨。5G(5-Generation,第五代移动通信技术

5G室外无线网络规划建设方案 本文内容:

摘要:随着我国5G商用牌照的发放,中国5G网络建设将提速。5G作为最新一代移动通信系统,尚未积累足够的规划建设经验,很多地方需要探讨和研究。本丈从5G网络的发展现状开始介绍,并通过分析5G三大应用场景及相关要求,提岀5G无线网络室外规划建设方案探讨。

5G(5-Generation,第五代移动通信技术)作为最新一代移动通信系统,是为了应对未来爆炸式的流量增长、海量的设备连接和不断涌现的新业务新场景应运而生的。随着我国工信部向中国电信、中国移动、中国联通冲国广电发放5G商用牌照,中国5G网络正式拉开商用序幕。各运营商势必提速5G网络建设,将从城市试点建设转向全国规模建设,以便更好的占有市场。室外无线网络规划作为通信网络建设的重要环节,直接影响着网络建设成本和运行质量。5G作为最新一代移动通信系统,引入了大量的新技术,给5G室外无线网络规划建设带来了很多挑战。本文从5G网络的发展现状开始介绍,并通过分析5G三大应用场景及相关要求,提出5G室外无线网络规划建设方案探讨。

1、5G网络发展现状

⑴5G标准进程现状。目前,5GR15标准早期版本("Ear-ly"drop)已于2019年3月冻结;
主要版本("Main"drop)于2019年9月已冻结;延迟版本("Lal©"drop)将于2020年6月冻结。根据3GPP的计划安排,5GR16ASN.1标准将于2020年6月完成。⑵5G商用进程现状。目前除了韩国,美国,英国等极少数国家开启了5G商用模式,大部分国家处在外场验证或试商用阶段,预计2020年5G商用国家数量将迎来小爆发,如日本,德国,俄罗斯等国家。随着我国工信部2020年6月6日向中国电信、中国移动冲国联通冲国广电发放5G商用牌照,我国正也正式进入5G商用元年。(3)5G手机终端进程现状。从2020年2月21日韩国三星发布首款5G手机GalaxyS105G版开始,各大主要手机厂商也陆续推出了自己的首款5G手机,如华为,OPPO,vivo等。随着相关产业不断成熟,生产成本大幅降价,明年各手机厂商将会推出更多性价比高的5G终端,手机终端有望迎来爆发。

2、5G网络应用场景及相关要求

随着社会发展进步,人们对网络提出了更高,更个性化的需求。基于人们的需求,ITU在其发布的白皮书中将5G应用场景归纳为三大场景:eMBB(增强移动宽带〉、mMTC(海量物联通信)、uRLLC(超高可靠超低时延通信)o(l)eMBB,主要面向以人为中心的应用场景,应用于VR,AR,超高清视频等对速率提出更高要求的业务。未来几年,用户数据流量将持续呈现爆发式增长,而业务形态以视频为主,在5G的支持下,用户体验速率可提升至lGbps,峰值速率甚至达到lOGbpSo(2)mMTC,主要体现物与物的通信需求,应用于智慧城市、智能家居、智能楼宇等以传感和数据采集为目标的场景。万物互联下,人们的生活方式将发生颠覆性的变化。这一场景下,数据速率较低且时延不敏感,连接覆盖生活的方方面面,要求每平方公里能够满足一百万设备的接入。⑶uRLLC,面向如无人驾驶、智能制造、远程医疗等对时延和可靠性要求极高的应用。随着人类社会的进步,现有的4G网络已经无法满足人们对数据采集的及时性和可靠性的需求。而5G的uRLLC场景可以很好的解决这些需求,其连接时延要达到Ims级别,而且支持高速移动(500KM/h)情况下的高可靠性(99.999%)连接。

3、5G室外无线网络规划建设方案

3.15G网络组网方案

根据3GPP的规划,5G网络组网分为NSA和SA两大类。NSA又分为Option3,Option%和Option7三种组网方式,NSA分为Option2和Option5两种组网方式(1)NSA(Non-Standalone):非独立组网,在技术和资源上通过升级4G现网设备或新增部分5G网元的方式,实现5G建网初期的功能。NSA架构可以在初期帮助运营商实现低成本,更快速的5G建网,但无法满足5G网络低时延高可靠的要求,后期还是需要向SA演进,最终总投资会远大于SA方案。NSA仅合适作为5G建网初期使用的过度方案。(2)SA(Standalone):独立组网,不沿用现网4G网络的网元设备,直接部署全新的5G网络设备。SA架构前期投资会很大,但后期无需改造,能满足5G所有业务的需求,是5G网络演进的终极目标。两种架构各有优缺点,至于5G建网初期选择何种方案,运营商需要结合自身网络现状,成本投入,市场发展目标等综合考虑。目前中国电信和移动已确定采用SA方案进行规模试验,中国联通采用的是NSA。

3.2CU/DU合设与分离方案

4G时代,基站由BBU,RRU和天线三部分组成,每个基站都有一套BBU,并通过BBU直接连到核心网。而5G时代,原先的RRU,天线以及部分原BBU物理层底层功能一起合并成了AAU(有源天线单元),BBU则拆分成了DU(分布单元,实现PDCP以下的无线协议功能)和CU(集中单元,实现PDCP层及以上的无线协议功能)两个逻辑网元,每个站都有一套DU,每个站占一个CU或多个站点共用同一个CU进行集中式管理CU/DU具有多种组合方案,不同方案的适用场景和性能增益均不同,同时对前传接口的带宽、传输时延、同步等参数要求也有很大差异。因此,CU/DU部署方式的选择需要同时综合考虑多种因素。(DCU/DU分离。CU/DU分离,即CU/DU在逻辑和物理上都是独立的两个单元,如上图图2第②和③种部署方式。CU/DU分离优点主要体现在,可以实现基带资源的共享,节约成本;有利于实现无线接入的切片和云化,能更好地适配业务需求。CU/DU分离同样也来了一些不利影响,首先网元和传输接口的增加会带来相应的处理时延,无法满足超低时延的uRLLC业务;提高了网络的复杂程度,不利于规划。上图图2第②种部署方式,主要面对三种场景中时延要求相对低的eMBB,同时接入机房满足DU安装条件,综合接入机房满足CU安装条件。上图图2第③种部署方式,主要面对三种场景中时延要求最低的mMTC,同时综合接入机房满足DU安装条件,汇聚机房满足CU安装条件。对以上两种部署方式进行比较,发现第②种部署方式适合CU小集中部署,这种CU部署方式与现网大多数4GBBU部署相同;
第③种部署方式的汇聚机房的配套条件要优于综合汇聚机房,更适合CU大集中部署。(2)CU/DU合设。CU/DU合设,即CU/DU逻辑上分设,物理上合设,如上图图2第①和④种部署方式。CU/DU合设能够很好的满足uRLLC,但不同业务的CU位置不同,大大增加了网络本身和管理的复杂度。CU/DU合设这种部署方式与现网4GBBU部署方式一致,是建网初期快速部署的首先方式。上图图2第①和④种部署方式,都能应对uRLLC业务需求。相对于第①部署方式,第④种更适合CU/DU小集中布置,改造的接入网机房数量少,且便于管理维护。根据以上方案的介绍发现,CU/DU釆用分离还是合设部署方式,不能一概而论,最终还是要根据业务需求,投资成本和配套等条件综合选定。目前属于建网初期,主要是eMBB类型业务,对时延相对较低,建议选择CU/DU合设部署方式,以便能够以最低成本和最快速的方式部署5G网络。

3.3MassiveMIMO天线选型方案

MassiveMIMO是5G最重要的关键技术之一,使用大规模阵列天线实现波束赋行,形成精确的用户级超窄波束,并跟踪用户位置变化,将能量定向投放到用户终端。MassiveMIMO具有减少小区间干扰,提升数据速率和系统容量,提高区域频谱效率等优点。当前主流的MassiveMIMO有64T64R,32T32R,16T16R等多种通道数天线,其区别在于垂直面上分别支持4层、2层和1层波束。通过试验网某设备厂家的3类产品进行对比发现,各有优缺点,如下表所示。

4、结语

5G作为最新一代移动通信系统,尚未积累足够的规划建设经验,很多地方需要探讨和研究。只有通过大家不断的发现问题并解决问题,才能把5G网络建设的更完善。本文提出T5G网络组网方案,CU/DU合设与分离方案和MassiveMIMO天线选型方案的探讨。

作者:蒋华华 单位:广东省电信规划设计院有限公司

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