陆曦
身份证号：45010519871211**** 广西南宁
【摘要】：5G网络是最新一代的移动通信技术，与以往2G/3G/4G网络相比，5G具有更快的传输速率、更高的资源利用率，最近两年我国正在大力建设5G网络。因此，对5G技术进行分析探讨，并就其网络规划部署深入研究，将会对5G的具体实施和推广起到一个良好参考价值。
【关键词】5G；技术；网络规划；部署；
引言
5G技术主要是以2G、3G以及4G为基础，它是4G的升级创新技术，5G网络无论在能耗、数据运算，还是信息储存、传输速度等各方面都明显优于4G。5G网络最大理论传输速度可达10Gb每秒，这意味着以秒计下载电影、3D超高清视频等大流量移动宽带业务，在远程医疗及教育、人工智能、物联网等应用前景广阔。同时，5G网络使用的基站体积小，可以大量布局，覆盖到各个角落满足大规模的互联网服务。为了能更好的发挥5G网络性能、节省5G网络规划部署成本，在基于4G网络的一些经验和参数值基础上，应当以5G网络自身技术特点和需求切实做好5G网络的规划部署。因此，对5G技术及其网络规划部署进行深入研究，显得意义重大。
一、5G简述
5G，简称第五代移动通信技术，是在4G移动通信技术上开发创新的、即将取代4G的最新一代无线通信技术。相对于4G而言，5G的功能和性能更加优质和完善，它能够有效的提升峰值速率，5G的数据传输速度是4G的十倍以上，所以5G能够广泛应用于高清视频业务、VR业务、工业物联网、车联网等领域，使用范围非常广阔，能够满足大众对于网络的需求。
二、5G主要技术特征
1、速率特性。5G的峰值速率为10-20Gbps，用户体验速率达到0.1Gbps-1Gbps，下载同一部超清电影，5G只需要几秒钟，这是4G无法比拟的；
2、时延特性。时延是实时通信的最大瓶颈，时延越低，实时性越高。4G的通信时延普遍在100ms以内，而5G端到端的时延要求更苛刻，时延从0.5ms至4ms不等[1]。
3、连接特性。5G支持时速高达500km/h的通信移动环境，4G基站的连接数是1000个，窄带物联网技术NB-IoT的最大连接数是5万，而5G连接数为每平方公里百万的连接，5G的连接能力比4G提升了100倍，5G有着包容基于LTE的物联网技术、更高速率、更低时延的连接特性。
三、5G相关技术
1、超密集无线组网技术。目前我国正致力于5G网络多元化、综合化、智能化的研究，智能化终端的普及使数据流量激增，为了满足用户网络需求，必须降低小区半径、增加低功率节点数，超密集组网致力于5G网络数据流量的提升[2]。在移动通信网络中，宏站的覆盖有效范围有限，为了尽量做到站点与用户之间一对一服务，通过网络的超密集化组网，使节点与终端之间的距离缩小，从而提升功率和频谱效率，大幅提升系统网络容量。
2、MIMO技术。MIMO技术较为复杂，且占用空间不理想，会导致收发装置天线数量过少。但是，MIMO技术却能够提升天线数量，增加容量与可靠性，具有一定的优越性。该技术能够提升系统频谱效率及传输可靠性，降低信号干扰，提升整体功率效率，是5G网络的核心技术；
3、D2D通信。D2D是在蜂窝系统构架下，通过近距离的传输技术，能够有效解决网络覆盖盲区中存在的问题。D2D能够提升系统性能，增加用户体验感、减轻基站压力、提高频谱利用率，是5G移动通信的关键技术之一；
4、全双工无线传输。4G仅能够在同一时段、同一频率下进行单向传输，而5G的全双工无线传输技术则能够实现双向同时段同频传输，增强了频谱资源利用的灵活性；
5、毫米波通信技术。5G毫米波通信的优点是：可用频带较宽。毫米波段频谱资源丰富，频带宽度为270GHz，为整个短波波段的一万倍，便于连续频谱部署，在降低部署成本同时，也提高了频谱的使用率；方向性强，保密性好；干扰很小，通信稳定。
6、智能化技术。5G能够在云计算平台、路由器和基站之间互相切换，无论选择什么频率，怎样连接天线，只要把网络需要处理的数据提交到云计算机中心，通过开关网络和数据链路，就能够实现智能的切换。因此，智能化技术是5G通信技术的重要体现。
四、5G网络规划步骤及部署要点
1、规划步骤
5G网络规划步骤可分为规划准备、预规划和详细规划三个阶段。（1)规划准备阶段。这个阶段主要是对网络规划工作进行分工和计划，准备需要的工具和软件、收集市场信息、网络等方面的资料，然后进行初步的策略分析；（2）预规划阶段。这个阶段主要工作是确定规划目标，然后通过覆盖和容量规划进行资源预估，为详细规划阶段的站点设置提供指导，避免规划的盲目性；（3）详细规划阶段。这个阶段主要任务是以覆盖规划和容量规划的结果为指导，接着进行站址和无线参数的规划，并通过模拟仿真对规划设计的效果进行验证。此外，还需进行投资预算及整体效益评价，验证规划设计方案的合理性。
2、规划要点
（1）业务预测。业务预测包括用户数量预测和业务量预测。用户数量预测，主要基于现有网络的用户数量规模、渗透率水平、市场发展策略及竞争对手情况进行综合考虑；业务量预测，主要基于经验模型对用户规模和业务量进行预测和计算。
而5G的业务预测则与典型场景有关，5G用户数量预测方法与3G／4G基本一致，而业务量预测，主要是为数据业务预测。在超高可靠超低时延通信或大连接物联网的场景下，业务特征主要表现为高可靠低时延连接和海量物联，并且还存在诸多的D2D、M2M (机器对机器)、V2X等业务，因此业务预测的侧重点有所不同；
（2)覆盖规划。4G所使用的链路预算计算方法，在5G仍然适用，但是5G无线传播模型要采用高频段传播模型．需探讨3GPPUMA (非授权移动接入)等模型的可用性。即首先根据覆盖区域内各业务类型和业务速率目标，估算各种业务在一定的服务质量要求下所能允许的最大路径损耗，然后将最大路径损耗等参数代入该区域校正后的传播模型计算公式，得出该区域中每种业务的覆盖半径，最后取计算结果的最小值作为5G基站的覆盖半径；
（3)容量规划。容量规划要分区域进行：首先估算各区域业务类型和业务量；接着根据不同区域提供的业务模型、用户模型等估算业务总量；然后由业务总量和单小区容量 (承载能力)计算出实际区域内所需的小区数；最后把各区域所需的小区数相加即可得到整个业务区所需设置的小区数。5G采用了大规模多输入多输出、滤波正交频分复用、新型编码等技术，大大提高了频谱效率，且采用了百兆以上带宽，使得5G具备高容量、大连接的能力，网络建设初期一般不会存在5G容量规划瓶颈；
（4 )站址规划。站址规划是对业务区进行实地勘查，找出适合做基站站址的位置，同时具体布置并初步确定基站的天线挂高、天线的方向角及下倾角等参数。5G站址规划时，要充分考虑利旧现有网络基站站址以及新建站的站址共建共享问题，还需核实现有基站的位置和高度是否能满足新建站站址需求，机房和天面是否有足够空间和位置布放新设备和天馈系统等。而如果决定与现有的网络基站共址建设，还需考虑系统间干扰隔离问题，可采用水平隔离和垂直隔离等空间隔离手段，或采用加装滤波器等方式，满足不同系统间的隔离要求。5G频率有高频频段和低频频段两种，当前5G网络主流的低频频段为3.5 GHz和4.9GHz，这个低频段仍远高于2G／3G／4G网络的频段，导致覆盖范围缩小。因此，充分利用现有站址建设5G网络，利用小基站补盲是5G覆盖的一大重点。5G要重点解决城区及热点区域的容量问题，小基站是一种有效的分流方式。因此，5G网络的站址规划需要考虑大量小站站址的规划。
3、部署要点
（1）部署模式。通常5G主要有宏基站+微基站和微基站+微基站两种部署模式。①宏基站+微基站部署模式：这种部署模式，宏基站通常被应用在低速率业务以及移动性较高的业务，微基站通常被应用在提供高宽带业务中。上述功能的实现，促使宏基站得到覆盖，为微基站资源管理目标的实现打下良好基础[3]；②微基站+微基站部署模式：这种部署模式，没有一个可以覆盖整个区域的基站，而是将成片微基站构成一个微基站簇，通过虚拟小区技术将微基站簇构建成由一个虚拟宏小区和多个物理微小区组成的多层网。因此，在部署之前，技术人员要及时做好虚拟宏小组构建工作，并分配簇内多个微基站进行部分资源共享，如信号共享、信道共享和载波共享等。在网络负载较高背景下，不同微基站自身都可以作为单独小区，从而实现对信息的发送，使得小区分裂这一目标得以实现，提升网络容量。
（2)基站云化部署。5G网络采用BBU+AAU(射频拉远单元+有源天线)部署方式。BBU包含CU和DU功能．CU和DU既可以合并集中部署，也可以分别部署。CU和DU有三种主要部署方式：D—RA N (分布式无线接入网)、云化CU分布式Du、云化CU集中式DU。其中D—RAN部署，就是把CU与DU共同部署在5G站点机房中，形成分布式结构；而云化CU分布式DU部署，就是把CU部署在中心机房的云化模块，DU随AAU部署在相应的5G站点机房中；另外的云化CU集中式DU部署，就是把CU部署在中心机房的云化模块，DU集中部署在5G站点机房中形成DU池。AAU一般为集成了射频单元的16TR或64TR天线。
（3)室内覆盖部署建议。分布式天线系统是较为传统的室内分布建设方式，系统工作频段一般为800MHz～2.7GHz，不支持5G主流频段，若要部署5G室内分布系统则无法利用已有分布系统，需全部新建。哪怕新建适合5G主流频段的分布式天线系统，但因3.5 GHz以上频段线缆损耗大，为使覆盖效果与原有系统相同，需要提高信源功率或增加信源，而5G对流量密度需求很高，分布式天线系统很难实现较高的流量密度。同时，随着5G多天线技术在室分系统的应用，4T4R信源将成为Sub-6GHz的主流信源形态，甚至会出现8T8R室分信源，那么在5G系统中，分布式天线系统要支持4路或8路室分，则需要4路或8路馈线。即使采用双极化天线，馈线数量也会翻倍，工程实施非常困难，且建设多路室分分布式天线系统，馈线、耦合器、功分器、天线数量也将翻倍．直接导致成本呈直线性增长。分布式天线系统在自身容量增长有限、部署困难等因素的限制下，因此5G室内覆盖需要新建室内分布系统。同时，采用了新技术简化和集成远端射频单元，降低了室内覆盖部署难度和成本，提高了部署灵活性。
（4)引入小基站部署。小基站（Small Cell）是低功率、高集成的无线接入节点，具有体积小、部署灵活并且贴近用户等特点，能够利用智能化技术对传统蜂窝网络进行有效补充和完善，有效解决了室内热点区域的网络性能和服务质量问题，因此Small Cell将会成为解决异构网络底层覆盖的重要手段[4]。5G网络是多种无线技术全面融合的超密集型网络，其站址资源更加紧张。小基站设备集成度高，体积小重量轻，站址和场景选择灵活，其信号一般可以覆盖10～200m的区域范围，能够同时满足密集组网、快速选址、快速建设以及室内外覆盖的需求，在5G网络建设中会得到更加广泛的应用。
五、结束语
总之，随着5G网络建设的不断推进，5G网络离我们越来越近。要使5G网络得到高效率、低成本的建设部署，相关技术人员就要非常熟悉掌握5G技术，并对5G网络规划开展深入研究，这对于5G网络建设和4G网络升级都具有重要意义。
参考文献：
[1]林平良.5G技术特性及其应用研究[J]数字技术与应用.2019（10）
[2]王广增.关于5G移动通信关键技术的分析及其未来[J]中国新通信.2015（17）
[3]张建强 冯博 王春宇.5G网络室内覆盖解决方案[J]电信快报：网络与通信.2017（05）
[4]付道繁.5G网络技术特点及无线网络规划思路探讨[J]电信快报.2018(09)
[5]作者简介：陆曦，男，电子信息工程专业毕业，本科学历，工程师，专业能力精通，专注研究通信工程勘察及规划设计、工程造价预算、技术方案审核把关、项目统筹主持、技术支撑等，现任公司企业法人，公司总经理。