郭玉倩，張九麗

（河南省信息咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引 言

2018 年12 月10 日，工信部正式發(fā)文向中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通發(fā)放了5G 系統(tǒng)中低頻段試驗(yàn)頻率使用許可，三大運(yùn)營(yíng)商5G系統(tǒng)試驗(yàn)頻率分配如表1所示。

表1 三大運(yùn)營(yíng)商5G 系統(tǒng)試驗(yàn)頻率分配表

1 5G 部分關(guān)鍵技術(shù)

1.1 大規(guī)模MIMO 技術(shù)

傳統(tǒng)的TDD 網(wǎng)絡(luò)的天線(xiàn)基本是2 天線(xiàn)、4 天線(xiàn)或者8天線(xiàn)，而大規(guī)模MIMO技術(shù)的通道數(shù)達(dá)到64/128/256個(gè)。該技術(shù)適用于宏蜂窩小區(qū)和中心基站[1]。

1.2 超密集組網(wǎng)（UDN）

在5G 的典型熱點(diǎn)高容量典型場(chǎng)景中，為了實(shí)現(xiàn)5G 網(wǎng)絡(luò)的高流量密度、高峰值速率、高用戶(hù)體驗(yàn)速率，將采用宏微異構(gòu)的超密集組網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行部署。

1.3 新型多址技術(shù)

以PDMA、SCMA 和MUSA 為代表的新型多址技術(shù)通過(guò)多用戶(hù)信息在相同資源上的疊加傳輸，在接收側(cè)采用先進(jìn)的接收算法分離多用戶(hù)信息，相比于OFDM，不但可以提供更高的頻譜效率，支持更多的用戶(hù)連接數(shù)，還可以有效降低時(shí)延。該技術(shù)可以作為未來(lái)5G 系統(tǒng)的基礎(chǔ)性核心技術(shù)之一。

1.4 新型多載波技術(shù)

基于濾波器組的正交頻分復(fù)用(FB-OFDM)技術(shù)，即在收發(fā)端通過(guò)多相濾波器進(jìn)行子載波級(jí)濾波，簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，能根據(jù)不同場(chǎng)景的需求側(cè)重點(diǎn)，選擇合適的波形函數(shù)調(diào)制發(fā)射數(shù)據(jù)，從而靈活地適用于不同的業(yè)務(wù)。

1.5 認(rèn)識(shí)無(wú)線(xiàn)電技術(shù)（CR）

認(rèn)識(shí)無(wú)線(xiàn)電技術(shù)就是在不產(chǎn)生干擾的前提下，終端通過(guò)對(duì)頻段進(jìn)行持續(xù)的頻譜偵聽(tīng)，獲取某一頻段在時(shí)域、頻域、空域的使用空隙，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)頻譜見(jiàn)縫插針的利用，提高了頻譜利用率。

2 5G 三大典型應(yīng)用場(chǎng)景

2.1 eMBB

增強(qiáng)移動(dòng)寬帶，針對(duì)大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，是5G的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)應(yīng)用，是5G 網(wǎng)絡(luò)最早實(shí)現(xiàn)商用、最為核心的場(chǎng)景。例如4K/8K 超高清視頻、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬實(shí)現(xiàn)等業(yè)務(wù)，將廣泛應(yīng)用于賽事/大型活動(dòng)、智慧旅游、教學(xué)培訓(xùn)、視頻監(jiān)控等領(lǐng)域[2]。

2.2 uRLLC

超高可靠超低時(shí)延通信，將突破原有移動(dòng)通信的行業(yè)局限，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)聯(lián)智能汽車(chē)、智能制造、智慧電力、無(wú)線(xiàn)醫(yī)療等更多領(lǐng)域。例如無(wú)人駕駛等業(yè)務(wù)（3G 響應(yīng)為500 ms，4G 為50 ms，5G 要求0.5 ms）。

2.3 mMTC

大連接物聯(lián)網(wǎng)，針對(duì)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，是5G 三大應(yīng)用場(chǎng)景中面向物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的場(chǎng)景，對(duì)網(wǎng)絡(luò)感知實(shí)時(shí)性要求低，但對(duì)終端密集程度要求高。延續(xù)現(xiàn)有的eMTC/NB-loT 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用滲透到人們的工作、休閑、居住、交通等各個(gè)領(lǐng)域，典型應(yīng)用場(chǎng)景包括基于園區(qū)的智慧安防、樓宇管理、資產(chǎn)/人員管理等，以及基于城市的市政管理、環(huán)境管理、物流等眾多領(lǐng)域。

5G 建設(shè)初期，主要聚焦eMBB 場(chǎng)景，后續(xù)視業(yè)務(wù)需求和產(chǎn)業(yè)鏈情況，逐步滿(mǎn)足uRLLC 和mMTC 需求。

3 5G 核心網(wǎng)及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)搭建

3.1 核心網(wǎng)

5G 網(wǎng)絡(luò)以SA 作為目標(biāo)架構(gòu)，初期采用NSA 架構(gòu)進(jìn)行規(guī)模試驗(yàn)，產(chǎn)業(yè)鏈成熟后，采用SA 架構(gòu)進(jìn)行規(guī)模部署。NSA 階段，對(duì)于有切片需求的區(qū)域，可采用NSA/SA 雙模組網(wǎng)，支撐2B（政企客戶(hù)）業(yè)務(wù)發(fā)展。

NSA 組網(wǎng)是以現(xiàn)有的LTE 接入和核心網(wǎng)作為移動(dòng)性管理和覆蓋的錨點(diǎn)，新增5G 接入的方式。引入雙連接概念，信令面由主站處理，用戶(hù)面可選擇走主站或者從站，以O(shè)ption3 為例，LTE 做為主站，5/4G 互操作由主基站控制完成。

SA 組網(wǎng)，是指5G NR 獨(dú)立組網(wǎng)，直接接入5G 核心網(wǎng)。終端同時(shí)只保持4G 或5G 的用戶(hù)面連接，4G 和5G 可采用切換流程進(jìn)行互操作，可能涉及4G/5G 核心網(wǎng)間互操作。

3.2 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)

按照5G 網(wǎng)絡(luò)“宏微協(xié)同，立體分層”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖1 所示。5G 基站選址應(yīng)采用集中式、共享式的建設(shè)方式。宏基站用于水平空間30 m 以下的廣域覆蓋；微站用于深度覆蓋和熱點(diǎn)覆蓋，同時(shí)彌補(bǔ)宏站廣覆蓋的不足；室內(nèi)數(shù)字分布系統(tǒng)用于樓宇深度覆蓋和30 m以上高層覆蓋，最終形成“室內(nèi)外協(xié)同覆蓋，分層式滴灌覆蓋”。

5G 網(wǎng)絡(luò)建站初期，應(yīng)首先選擇現(xiàn)網(wǎng)LTE 站址共站建設(shè)，應(yīng)充分挖掘存量站址資源，快速規(guī)模化建站。5G 時(shí)代，微站在網(wǎng)絡(luò)深度和厚度覆蓋上起著非常重要的作用。微站站址需求將爆發(fā)式增長(zhǎng)，其主要建設(shè)方式有利用社會(huì)桿塔資源、利用社會(huì)建筑物資源、利用自有站址資源、新建桿塔等方式。

4 5G 建設(shè)對(duì)基站配套的影響

5G 基站部署方式主要有3 種：CU/DU 合設(shè)+AAU； CU 云 化+DU 分 布 式 部 署+AAU；CU 云 化+DU 云 化+AAU。結(jié)合國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，我國(guó)5G 建網(wǎng)初期，主要以第一種5G 基站部署方式為主，即CU/DU 合設(shè)+ AAU。CU/DU 云化集中設(shè)置，AAU 拉遠(yuǎn)。集中設(shè)置機(jī)房需安裝多套CU/DU，集中設(shè)置機(jī)房需安裝多個(gè)綜合柜。

圖1 5G 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)宏微協(xié)同立體分層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

5G 時(shí)代基站將翻倍增加、5G 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功耗和重量大幅增加，這對(duì)基站電源配套、塔桅天面配套、基站傳輸配套提出了更高要求。5G 規(guī)模部署前，對(duì)基站配套的全面梳理和改造，將有利于5G 網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)和發(fā)展。

4.1 機(jī)房供電需求高

標(biāo)準(zhǔn)5G 基站的典型功耗約為4～5 kW，現(xiàn)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)4G 基站的典型功耗約為15 kW 左右，5G 設(shè)備與4G 設(shè)備相比，功耗提升約3～4 倍。

在3/4/5G 網(wǎng)絡(luò)共站，且三家運(yùn)營(yíng)商多制式共站的情況下，絕大部分存量站點(diǎn)電源系統(tǒng)需要擴(kuò)容改造。

5G 高功耗最大的影響是電源系統(tǒng)，一方面設(shè)備功率增加導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電源容量、電池容量需求增大，另一方面蓄電池容量加大導(dǎo)致蓄電池充電功率增加，進(jìn)一步提高了開(kāi)關(guān)電源的容量需求。交流配電箱、開(kāi)關(guān)電源整流模塊、蓄電池、空調(diào)等配套，絕大部分存量站點(diǎn)需要擴(kuò)容改造。

4.2 基站塔桅天面需改造

“宏微結(jié)合，立體分層”，宏站站址加密，微站需求爆發(fā)，需要更多的桿類(lèi)、內(nèi)墻、外墻、建筑物附屬設(shè)施等站址資源。

AAU 內(nèi)置陣列天線(xiàn)，天面掛載重量為40 kg 左右，天面擋風(fēng)面積0.4 m2左右。AAU 需單獨(dú)占用一個(gè)天面，無(wú)法與傳統(tǒng)天線(xiàn)合路。現(xiàn)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)4G 基站的天面掛載重量為30 kg 左右，天面擋風(fēng)面積0.5 m2左右。5G 與4G相比，天面掛載重量上升約30%，天面擋風(fēng)面積約下降20%。需復(fù)核塔桅、加固改造。

4.3 站點(diǎn)傳輸資源需改造

5G 基站的前傳帶寬需求25GE/2×10GE/100GE，每AAU 需2 根光纖（單芯單向）或1 根（單芯雙向）。

5 結(jié) 論

本文闡述了有關(guān)第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，以供參考。