移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)主要面向以人為主體的通信，注重提供更好的用戶體驗(yàn)。面向2020年及未來(lái)，超高清、3D和浸入式視頻的流行將會(huì)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)速率大幅提升。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、云桌面、在線游戲等業(yè)務(wù)，不僅對(duì)上下行數(shù)據(jù)傳輸速率提出挑戰(zhàn)，同時(shí)也對(duì)時(shí)延提出了“無(wú)感知”的苛刻要求。未來(lái)大量的個(gè)人和辦公數(shù)據(jù)將會(huì)存儲(chǔ)在云端，海量實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交互需要可媲美光纖的傳輸速率，并且會(huì)在熱點(diǎn)區(qū)域?qū)σ苿?dòng)通信網(wǎng)絡(luò)造成流量壓力，人們對(duì)各種應(yīng)用場(chǎng)景下的通信體驗(yàn)要求也越來(lái)越高。

物聯(lián)網(wǎng)主要面向物與物、人與物的通信，不僅涉及普通個(gè)人用戶，也涵蓋了大量不同類型的行業(yè)用戶。智能家居、智能電網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè)和智能抄表等業(yè)務(wù)需要網(wǎng)絡(luò)支持海量設(shè)備連接和大量小數(shù)據(jù)包頻發(fā);視頻監(jiān)控和移動(dòng)醫(yī)療等業(yè)務(wù)對(duì)傳輸速率提出了很高的要求;車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)控制等業(yè)務(wù)則要求毫秒級(jí)的時(shí)延和接近100%的可靠性。為了滲透到更多的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中， 5G應(yīng)具備更強(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)展性，以適應(yīng)海量的設(shè)備連接和多樣化的用戶需求。

2.技術(shù)解析

2.1典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景

國(guó)際電信聯(lián)盟 ITU 召開的 ITU-RWP5D 第 22 次會(huì)議上確定了未來(lái)的5G具有以下三大主要的應(yīng)用場(chǎng)景：1)增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB);2)超高可靠與低延遲的通信(uRLLC);3)大規(guī)模機(jī)器類通信(mMTC)。MT-2020(5G)推進(jìn)組從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用場(chǎng)景、業(yè)務(wù)需求及挑戰(zhàn)出發(fā)，將5G主要應(yīng)用場(chǎng)景歸納為：連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低功耗大連接和低時(shí)延高可靠四個(gè)主要技術(shù)場(chǎng)景，與ITU的三大應(yīng)用場(chǎng)景基本一致。

2015年6月ITU定義了5G未來(lái)移動(dòng)應(yīng)用的三大應(yīng)用場(chǎng)景為增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB)、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)(mMTC)、高可靠低時(shí)延通信(URLLC)，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展了5G主要應(yīng)用范圍包括：智慧城市、智能家居、大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化及遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域。

2.2 5G NR

結(jié)合5G未來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景，3GPP要求未來(lái)5GNR具備以下能力：

1、 每平方公里百萬(wàn)終端連接數(shù);

2、 用戶面時(shí)延低至1ms;

3、 移動(dòng)速度達(dá)到500km/h以上;

4、 峰值速率達(dá)到20Gbps/s;

5、 邊緣用戶下行平均速率達(dá)100Mbps等。

為滿足多樣化的業(yè)務(wù)需求，中國(guó)電信5G網(wǎng)絡(luò)采用SA組網(wǎng)架構(gòu)，相對(duì)于NSA組網(wǎng)架構(gòu)，SA組網(wǎng)將是一張全新的5G覆蓋網(wǎng)(全新的RAN，全新的核心網(wǎng)),將引入5G標(biāo)準(zhǔn)的RAN和NGC，提供5G定義的全部應(yīng)用類型，比如：eMBB、uRLLC、mMTC、eV2X等業(yè)務(wù)類型。

5GSA系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)如下圖：

SA組網(wǎng)架構(gòu)使用5G的核心網(wǎng)NGC及5G接入網(wǎng)NG-RAN，gNB與AMF/UPF之間通過(guò)NG-CU接口實(shí)現(xiàn)控制面和用戶面?zhèn)鬏?，將提供更好的服?wù)質(zhì)量。

2.3 NSA/SA

非獨(dú)立組網(wǎng)架構(gòu)是為了讓運(yùn)營(yíng)商能夠快速部署5G網(wǎng)的一種新型架構(gòu)。非獨(dú)立組網(wǎng)架構(gòu)(NSA,None-Standalone)：5G依附于4G基站工作的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，5G無(wú)線網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的NAS信令(如注冊(cè)，鑒權(quán)等)通過(guò)4G基站 傳遞，5G無(wú)法獨(dú)立工作。非獨(dú)立組網(wǎng)包含選項(xiàng)3和選項(xiàng)7兩大類別。

選項(xiàng)3無(wú)需部署NGC，標(biāo)準(zhǔn)完成最早，能夠?qū)R最快速引入現(xiàn)網(wǎng);對(duì)5G業(yè)務(wù)的支持有限，無(wú)法支持uRLLC業(yè)務(wù);對(duì)LTE或EPC帶來(lái)較大的升級(jí); 選項(xiàng)7同時(shí)引入NGC和NR;LTE需要升級(jí)為eLTE，以支持NGC的相關(guān)功能，涉及改造量較大。

獨(dú)立組網(wǎng)架構(gòu)(SA，Standalone)：與傳統(tǒng)2\3\4G網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)模式相同，均包含獨(dú)立的核心網(wǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)，獨(dú)立組網(wǎng)包含了選項(xiàng)2和選項(xiàng)4兩大類別。

選項(xiàng)2是最典型的獨(dú)立組網(wǎng)架構(gòu)，5G完全與4G獨(dú)立，更易實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)切片等相關(guān)功能;

選項(xiàng)4類似于選項(xiàng)3的升級(jí)版，4G需要升級(jí)為Elte，5G NR作為信令面錨點(diǎn)，4G作為副載波。

5G新空口、新業(yè)務(wù)和新頻譜，華為自研自由射線追蹤模型及Massive MIMO技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用，導(dǎo)致5G覆蓋仿真和規(guī)劃需求更加復(fù)雜，是運(yùn)營(yíng)商5G建網(wǎng)的主要挑戰(zhàn)之一。根據(jù)5G精準(zhǔn)規(guī)劃需求，5G頻譜咨詢和洞察、5G MM站點(diǎn)精準(zhǔn)規(guī)劃、上下行解耦規(guī)劃及如何基于4G數(shù)據(jù)規(guī)劃5G網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省建網(wǎng)投資并支持后續(xù)演進(jìn)，成為5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的關(guān)鍵。5G建網(wǎng)面臨多目標(biāo)、多產(chǎn)品形態(tài)、多組網(wǎng)方案選擇，運(yùn)營(yíng)商需要選擇優(yōu)秀的方案，高效而低成本地構(gòu)建一張網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的支持，目前5G SA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為5G優(yōu)質(zhì)的組網(wǎng)方案。

3.前瞻布局

5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相對(duì)于4G網(wǎng)絡(luò)將面臨更多挑戰(zhàn)。為支撐高效率、低成本的5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，結(jié)合智慧島5G探索下5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。智慧島是河南省國(guó)家大數(shù)據(jù)綜合試驗(yàn)區(qū)核心區(qū)及先導(dǎo)區(qū)，以"智慧島、基金島、眾創(chuàng)島、人才島"為理念的產(chǎn)融生態(tài)圈，已引進(jìn)眾多大數(shù)據(jù)企業(yè)。目前智慧島已開展人工智能、自動(dòng)駕駛、智慧交通等先進(jìn)產(chǎn)業(yè)。而人工智能、自動(dòng)駕駛、交通控制、遠(yuǎn)程施工、同聲翻譯、工業(yè)自動(dòng)化等場(chǎng)景需要5G高速率、低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)，5G建設(shè)刻不容緩。

3.1站點(diǎn)規(guī)劃

基于智慧島良好的5G生態(tài)產(chǎn)業(yè)及眾多的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，電信分公司在智慧島規(guī)劃15個(gè)宏站實(shí)現(xiàn)智慧島5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋?；诂F(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)，最大化利用現(xiàn)有站點(diǎn)資源，快速部署5G，節(jié)省建設(shè)投資。

3.1.1流程探討

智慧島5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃基于現(xiàn)網(wǎng)4G站址、工程參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)、地理環(huán)境、話務(wù)模型及5G業(yè)務(wù)需求等信息輸出智慧島5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃信息采集表?；谌A為自研射線傳播模型Rayce進(jìn)行參數(shù)校準(zhǔn)(5G頻譜高導(dǎo)致覆蓋距離更短，NLOS下反射/衍射現(xiàn)象對(duì)接收信號(hào)影響更大，需要更準(zhǔn)確的射線追蹤傳播模型)、Massive MIMO天線建模和仿真預(yù)測(cè)計(jì)算獲取精確的天線波束和增益，結(jié)合及三維電子地圖進(jìn)行參數(shù)及覆蓋估算，輸出智慧島5G覆蓋效果圖。在現(xiàn)有站點(diǎn)覆蓋效果的基礎(chǔ)上新增5個(gè)5G規(guī)劃站點(diǎn)。

3.1.2仿真覆蓋

智慧島現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)10個(gè)站點(diǎn)仿真覆蓋效果，平均電平-63.54dBm，大部分道路覆蓋保持在-75dbm以上。室外覆蓋部分，專利局東西兩側(cè)樓宇和智慧島北部電平(-140，-95]dBm ，存在網(wǎng)絡(luò)覆蓋風(fēng)險(xiǎn)。室內(nèi)覆蓋部分，專利局東西兩側(cè)樓宇和紫湖公館電平在(-140，-95]dBm ，有感知風(fēng)險(xiǎn)。

在智慧島現(xiàn)有4G站點(diǎn)基礎(chǔ)上新增智慧島新建2、智慧島新建3、中道西路湖心一路等5個(gè)站點(diǎn)，共規(guī)劃15個(gè)站點(diǎn)仿真覆蓋效果(基于智慧島15個(gè)站點(diǎn)覆蓋仿真效果圖7)，平均電平-61.37dBm，室外道路覆蓋基本保持在-65dbm以上，絕大部分樓宇室內(nèi)覆蓋在-110dbm以上，形成連續(xù)覆蓋區(qū)域。

3.2PCI規(guī)劃

5G PCI規(guī)劃主要遵循原則如下：

3.2.1避免PCI沖突和混淆

a) Collision-free 原則：相鄰小區(qū)不能分配相同的PCI。若分配相同的PCI，會(huì)導(dǎo)致重疊區(qū)域中初始小區(qū)搜索只能同步到其中一個(gè)小區(qū)，但該小區(qū)不一定是最合適的，這種情況稱為Collision。

b) Confusion-free原則：一個(gè)小區(qū)的兩個(gè)相鄰小區(qū)不能分配相同的PCI，若分配相同的PCI，如果UE請(qǐng)求切換，基站側(cè)會(huì)不知道哪個(gè)為目標(biāo)小區(qū)，這種情況稱為confusion。

3.2.2 減小對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響

a) 基于協(xié)議38.211各信道參考信號(hào)以及時(shí)頻位置的設(shè)計(jì)，為了減少參考信號(hào)的干擾，需要支持PCI Mod30規(guī)劃。

b) 有部分算法特性需要基于PCI作為輸入，這些算法的輸入基于PCImod3，從不改動(dòng)這些算法的輸入角度，PCImod3作為PCI規(guī)劃的可選項(xiàng)，開啟了這些特性的小區(qū)建議按照PCImod3進(jìn)行規(guī)劃。

注：19A可以使用GenexCLoud支持5G PCI離線規(guī)劃，建議使用MOD3和MOD30約束原則進(jìn)行規(guī)劃。

3.3鄰區(qū)規(guī)劃

3.3.1 5G 原則制定

1) 鄰區(qū)作用：鄰區(qū)在移動(dòng)性、LTE-NR DC等特性中使用，需提前規(guī)劃

2) 和4G相比，5G區(qū)分NSA/SA組網(wǎng)模式，鄰區(qū)作用、鄰區(qū)規(guī)劃原則和思路相同，規(guī)格有差異。

3) SA場(chǎng)景下，NR->LTE基站間不需要Xn/X2，依賴核心網(wǎng)的N26接口。

3.3.2 5G PRACH根序列規(guī)劃

1) 根據(jù)小區(qū)半徑計(jì)算Ncs

2) 根據(jù)3GPP的協(xié)議表格，查詢表格中Ncs值(比Step1中略大)

3) 計(jì)算一個(gè)根序列使用該Ncs可以產(chǎn)生的前導(dǎo)序列的個(gè)數(shù)Num_Preamle=floor((139 or 839)/Ncs)

4) 計(jì)算一個(gè)小區(qū)需要的根的個(gè)數(shù)Num_root=ceiling(64/Num_Preamle)

5) 計(jì)算存在多少組可以規(guī)劃的根序列組Num_Group=(138 or 838)/ Num_root

6) 根據(jù)獲取的復(fù)用度進(jìn)行根序列規(guī)劃

根據(jù)以上原則規(guī)劃獲取到無(wú)線參數(shù)后，推動(dòng)工程建設(shè)部門建設(shè)并開通5G站點(diǎn)，待站點(diǎn)開通且運(yùn)行狀態(tài)正常后，推動(dòng)站點(diǎn)業(yè)務(wù)驗(yàn)證測(cè)試及道路拉網(wǎng)優(yōu)化測(cè)試。

3.4下傾角規(guī)劃

3.4.1 概念和定義

LTE傳統(tǒng)寬波束小區(qū)只有一個(gè)寬波束，下傾角僅分為機(jī)械下傾角和電下傾角兩部分，LTE機(jī)械下傾+電下傾的規(guī)劃原則是波束3dB波寬外沿覆蓋小區(qū)邊緣，控制小區(qū)覆蓋范圍，抑制小區(qū)間干擾。

5G MM波束下傾角和LTE傳統(tǒng)寬波束不同，分為機(jī)械下傾、預(yù)置電下傾、可調(diào)電下傾和波束數(shù)字下傾四種，最終下傾角是四種組合在一起的結(jié)果。

3.4.2 不同傾角下覆蓋差異

1、不同下傾角的差異引起的控制信道覆蓋和業(yè)務(wù)信道覆蓋的差異;

2、調(diào)整數(shù)字傾角，僅調(diào)整控制信道波束，影響公共信道/控制信道覆蓋，影響用戶在網(wǎng)絡(luò)中的駐留;

3、調(diào)整機(jī)械下傾/可調(diào)電下傾以及固定預(yù)置電下傾，同時(shí)對(duì)公共波束和業(yè)務(wù)波束進(jìn)行調(diào)整;

5G下傾角的定義：

1、垂直法線刨面外包絡(luò)3dB垂直波寬中間指向;

2、公共信道部分場(chǎng)景化波束下傾角可調(diào)，默認(rèn)的垂直波束主瓣方向和天線預(yù)置電下傾一致;

3、 業(yè)務(wù)信道下傾角與天線預(yù)置下傾角一致;

4、公共波束下傾角=機(jī)械下傾角+數(shù)字下傾角+預(yù)置電下傾角;

5、業(yè)務(wù)波束下傾角=機(jī)械下傾角+預(yù)置電下傾角;

3.4.3 規(guī)劃原則

原則1：以PDSCH覆蓋最優(yōu)原則，PDSCH傾角最優(yōu)原則 ;

原則2：控制信道與業(yè)務(wù)信道同覆蓋原則，默認(rèn)控制信道傾角與業(yè)務(wù)信道傾角一致，即數(shù)字傾角默認(rèn)為0，作為優(yōu)化手段，調(diào)整控制信道覆蓋區(qū)覆蓋范圍 ;

原則3：新建5G站點(diǎn)時(shí)，以波束較大增益方向覆蓋小區(qū)邊緣，垂直面有多層波束時(shí)，原則上以較大增益覆蓋小區(qū)邊緣;

原則4：對(duì)于已有3G/4G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，預(yù)規(guī)劃時(shí)共站比例都很高，LTE下傾的規(guī)劃原則是波束3dB波寬外沿覆蓋小區(qū)邊緣，以控制小區(qū)覆蓋范圍，抑制小區(qū)間干擾。5G站點(diǎn)時(shí)，以波束較大增益方向覆蓋小區(qū)邊緣。共下傾的規(guī)劃原則：4G機(jī)械下傾+電下傾=5G機(jī)械下傾+預(yù)置電下傾+可調(diào)電下傾+波束數(shù)字下傾+2°;

原則5：傾角調(diào)整優(yōu)先級(jí)：設(shè)計(jì)合理的預(yù)置電下傾->調(diào)整可調(diào)電下傾(5G RAN1.0無(wú))->調(diào)整機(jī)械下傾->數(shù)字下傾。

4.經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

2020年5G將開始商用，從運(yùn)營(yíng)角度看，未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)面臨諸多挑戰(zhàn)，5G建網(wǎng)規(guī)劃先行，依托5G重大活動(dòng)保障經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)5G不同頻段組網(wǎng)下相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集為研究5G傳播模型提供數(shù)據(jù)支撐，掌握5G基礎(chǔ)無(wú)線性能并建立面向5G規(guī)劃的傳播模型，為后期大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和商用打好基礎(chǔ)。