摘要：5G網(wǎng)絡(luò)商用建設(shè)已基本步入建設(shè)正軌，由于當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)的重大不同變化以及將來(lái)人們普遍對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)需求頻率的顯著提高，5G網(wǎng)絡(luò)將承載起的已經(jīng)不僅單單的是傳統(tǒng)通話傳輸和高速上網(wǎng)服務(wù)的傳輸功能，它將也必將承擔(dān)負(fù)著實(shí)現(xiàn)人們普遍對(duì)發(fā)展移動(dòng)無(wú)線寬帶互聯(lián)網(wǎng)（MBB）增值業(yè)務(wù)以實(shí)現(xiàn)全球萬(wàn)物信息互聯(lián)之美好愿景的向往，而大帶寬的使用才能滿足人們對(duì)不同業(yè)務(wù)的更好體驗(yàn)。因此，在針對(duì)大帶寬的eMBB業(yè)務(wù)時(shí)，較高頻譜資源開(kāi)發(fā)利用及高頻技術(shù)將成為5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要組成部分。本文首先介紹了中國(guó)移動(dòng)4.9GHz網(wǎng)絡(luò)頻段的組網(wǎng)規(guī)劃分析，根據(jù)分析結(jié)果著重介紹了4.9GHz頻段的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。其次，本文在5G網(wǎng)絡(luò)毫米波頻段上進(jìn)行了性能分析及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析，并根據(jù)分析重點(diǎn)介紹了5G毫米波在重要場(chǎng)景的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：5G;高頻段組網(wǎng);毫米波

一、概述

頻譜資源一直是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)。5G頻譜可以分為FR1區(qū)和FR2區(qū)兩個(gè)子區(qū)域，5G頻譜中第一個(gè)子區(qū)域的頻段范圍為450MHz到6GHz，所以叫它Sub6G。5G頻譜中第二個(gè)子區(qū)域的頻段范圍大為從24GHz到52GHz，此兩個(gè)區(qū)域頻譜波長(zhǎng)均為毫米級(jí)別的，所以又叫它們毫米波頻段。其中，在對(duì)頻譜資源分析及利用的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于Sub6G頻段自身的繞射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，資源最具有發(fā)展?jié)撃?，?G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要頻段資源。但是，在將來(lái)人們生活服務(wù)中真正能夠?qū)崿F(xiàn)體驗(yàn)到極致的寬帶業(yè)務(wù)與服務(wù)，實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的峰值速率，還必須需要提供連續(xù)的大的帶寬的頻譜資源來(lái)作支撐，毫米波的頻段也將真正成為一個(gè)連續(xù)的大的帶寬的頻譜資源真正的提供者。高頻的覆蓋特性及路徑損耗特性要求較高，所以針對(duì)毫米波的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)需要更加精細(xì)化。本文主要對(duì)Sub6G的4.9GHz頻段以及毫米波頻段進(jìn)行分析。

二、4.9GHz性能分析

目前中國(guó)移動(dòng)將4.9GHz頻段主要應(yīng)用于熱點(diǎn)區(qū)域、高流量區(qū)域，作為容量上的補(bǔ)充使用。相比于2.6GHz頻段， 4.9GHz頻段雖然頻段較高，路徑損耗較大，但是對(duì)于業(yè)務(wù)豐富的5G網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，4.9GHz頻段用于5G網(wǎng)絡(luò)垂直行業(yè)專項(xiàng)業(yè)務(wù)覆蓋也是個(gè)不錯(cuò)的選擇。采用4.9GHz頻段專網(wǎng)覆蓋大大避免了5G網(wǎng)絡(luò)的同頻干擾，并且4.9GHz頻段在大帶寬業(yè)務(wù)能力上更具有優(yōu)勢(shì)。

（一）4.9GHz組網(wǎng)規(guī)劃分析

針對(duì)5G高容量場(chǎng)景中，可以規(guī)劃4.9GHz網(wǎng)絡(luò)用于高容量場(chǎng)景的熱點(diǎn)覆蓋和盲點(diǎn)覆蓋。也可以與2.6GHz頻段網(wǎng)絡(luò)協(xié)同覆蓋，用以解決更大帶寬、高可靠。低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)需求。在5G網(wǎng)絡(luò)行業(yè)應(yīng)該方面，由于4.9GHz頻段在網(wǎng)無(wú)線環(huán)境中，頻譜資源獨(dú)立，干凈，所以在行業(yè)規(guī)劃應(yīng)用過(guò)程中，4.9GHz頻段網(wǎng)絡(luò)主要適用于要求干擾低、專業(yè)性強(qiáng)、保密性好等行業(yè)專網(wǎng)覆蓋。通過(guò)專網(wǎng)覆蓋將給相關(guān)行業(yè)和運(yùn)營(yíng)商都帶來(lái)極大的商業(yè)價(jià)值。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，4.9GHz頻段專網(wǎng)將越來(lái)越受不同行業(yè)的青睞。特別是自動(dòng)駕駛技術(shù)的應(yīng)用、智能工業(yè)、智能醫(yī)療等新技術(shù)的需求，4.9GHz網(wǎng)絡(luò)也將隨著行業(yè)的進(jìn)步發(fā)展越來(lái)越好。

（二）4.9GHz應(yīng)用分析

1.高容量場(chǎng)景

在目前5G發(fā)展初期，中國(guó)移動(dòng)將2.6GHz頻段作為主要網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)頻段用來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋，在5G網(wǎng)絡(luò)高容量場(chǎng)景中，4.9GHz頻段網(wǎng)絡(luò)主要用來(lái)彌補(bǔ)高容量場(chǎng)景中局部熱點(diǎn)區(qū)域覆蓋。在移動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋過(guò)程中，采用2.6GHz頻段用來(lái)解決一般eMBB業(yè)務(wù)場(chǎng)景，利用4.9GHz頻段網(wǎng)絡(luò)解決高容量場(chǎng)景補(bǔ)盲。根據(jù)4.9GHz頻段自身的上下行配置靈活等特點(diǎn)，在上下行要求較高的業(yè)務(wù)場(chǎng)景中使用4.9GHz網(wǎng)絡(luò)覆蓋可以提高最優(yōu)的上下行容量配置。因此，在5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)初期，使4.9GHz和2.6GHz的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展，發(fā)揮出它們最大潛能。

2.深度覆蓋場(chǎng)景

由于4.9GHz頻段相比2.6GHz頻段高覆蓋能力受限，在5G網(wǎng)絡(luò)整體建設(shè)過(guò)程中，4.9GHz頻段不適合作為主要網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建設(shè)。在室內(nèi)外場(chǎng)景中，由于4.9GHz頻段網(wǎng)絡(luò)穿透損耗較高，加上自身頻段的獨(dú)立性，4.9GHz頻段最優(yōu)的使用范圍為在2.6GHz網(wǎng)絡(luò)覆蓋的基礎(chǔ)上，小區(qū)域補(bǔ)盲覆蓋，這樣在有針對(duì)地覆蓋情況下，提高了覆蓋容量和系統(tǒng)間隔離度，從而提升了網(wǎng)絡(luò)能力，讓4.9GHz頻段特性發(fā)揮到最大化。

3.上行大帶寬場(chǎng)景

根據(jù)當(dāng)前現(xiàn)有高清行業(yè)用戶群體對(duì)高清業(yè)務(wù)帶寬的普遍需求，比如高清視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控，AR/VR/8K電影等高清影視娛樂(lè)應(yīng)用業(yè)務(wù)，對(duì)高清上行帶寬速率就有著極高的技術(shù)要求，目前的主流分辨率業(yè)務(wù)對(duì)空口速率需求如表1所示。由表可以看出，在正常工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，上行網(wǎng)絡(luò)帶寬需求最大可達(dá)到1Gbps，而當(dāng)前如果采用2.6GHz網(wǎng)絡(luò)覆蓋，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況配置2.6GHz網(wǎng)絡(luò)上下行時(shí)隙，只能采用7D2U的幀結(jié)構(gòu)，所以在此配置基礎(chǔ)上上行最大速率只能達(dá)到250Mbps，無(wú)法滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求。所以，在類似這種大上行的應(yīng)用場(chǎng)景中，建議采用4.9GHz的3U1D時(shí)隙配置進(jìn)行覆蓋，采用該配置小區(qū)最大可提供1.2Gbps流量，這樣就可完全滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求。

三、5G 毫米波性能分析

在5G網(wǎng)絡(luò)頻段中，5G網(wǎng)絡(luò)高頻資源與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)使用資源相比最大的特點(diǎn)就是傳播損耗特性的不同。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在自由空間中傳播過(guò)程中，隨著頻段的增加，路徑損耗也隨之增加。通過(guò)自由空間鏈路預(yù)算可知，頻段在2GHz時(shí)的鏈路損耗為22.9dB，如果頻段增加到70GHz時(shí)，路徑損耗將增加到30.9dB。根據(jù)毫米波頻段頻譜的自身特點(diǎn)，相比較低頻段它的波長(zhǎng)更短，繞射能力差，所以5G網(wǎng)絡(luò)采用毫米波頻段覆蓋時(shí)如果想要達(dá)到相同的覆蓋效果，需要增加天線增益、加大天線尺寸及相應(yīng)技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)毫米波頻段在空間鏈路上的傳播損耗。同時(shí)，在毫米波頻段網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要更加細(xì)致地考慮人體、植被、雨衰等不同材質(zhì)損耗的影響。

（一）5G毫米波組網(wǎng)規(guī)劃分析

在未來(lái)5G毫米波組網(wǎng)規(guī)劃中，5G毫米波系統(tǒng)需要結(jié)合自身特點(diǎn)根據(jù)業(yè)務(wù)需求與5G低頻網(wǎng)絡(luò)共站址部署或者新建部署。5G毫米波系統(tǒng)要求特點(diǎn)是需要具有較強(qiáng)的移動(dòng)管理性和系統(tǒng)間及頻段間的互操作性。根據(jù)業(yè)務(wù)需求及場(chǎng)景特點(diǎn)，需要的毫米波基站設(shè)備形態(tài)有所不同。在設(shè)備終端方面，需要支持5G高低頻多模多頻段終端。在部署毫米波基站的過(guò)程中需要細(xì)致考慮毫米波基站自身的特性，5G毫米波適合規(guī)劃建設(shè)在相對(duì)空曠區(qū)域內(nèi)。

1.毫米波小基站場(chǎng)景

根據(jù)現(xiàn)階段5G網(wǎng)絡(luò)部署來(lái)看，毫米波基站還未正式加入現(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的行列，但是隨著網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展，萬(wàn)物互聯(lián)的需求增加，立體組網(wǎng)的密度會(huì)大大增加，毫米波基站將順勢(shì)而出。根據(jù)毫米波自身的傳輸特點(diǎn)及覆蓋范圍受限，在未來(lái)通信發(fā)展過(guò)程中，未來(lái)滿足不同業(yè)務(wù)需求，大量小型毫米波基站必然會(huì)出現(xiàn)。

2.毫米波基站回傳

在移動(dòng)通信基站回傳中基本采用兩種方式進(jìn)行的，第一種方式就是比較傳統(tǒng)的采用光纜布放的方式進(jìn)行回傳。第二種方式就是采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行回傳。因?yàn)樵跓o(wú)線網(wǎng)絡(luò)回傳過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求比較高，傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)滿足要求比較困難，而5G毫米波系統(tǒng)根據(jù)自身特性具有回傳網(wǎng)絡(luò)要求的高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)要求，所以5G毫米波系統(tǒng)可以滿足要求。這樣在傳輸光纜資源無(wú)法到達(dá)的高價(jià)值場(chǎng)景中利用毫米波基站建設(shè)，即可滿足用戶的業(yè)務(wù)需求，又可以通過(guò)基站與基站間對(duì)打的方式實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)回傳的功能，一舉兩得，節(jié)省了建設(shè)投資。

3.毫米波垂直行業(yè)專網(wǎng)

5G毫米波的帶寬比較豐富，在規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中可以靈活規(guī)劃分配頻點(diǎn)，在常規(guī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)中，毫米波可以與低頻系統(tǒng)協(xié)同組網(wǎng)，用來(lái)滿足高速率大帶寬業(yè)務(wù)需求。5G毫米波還可以規(guī)劃特殊頻點(diǎn)，用來(lái)支撐垂直行業(yè)的專業(yè)化業(yè)務(wù)。除此之外，5G毫米波網(wǎng)絡(luò)與未來(lái)發(fā)展的人工智能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮各自的潛能，為垂直行業(yè)各業(yè)務(wù)需求提供強(qiáng)有力的高容量、高速率、大帶寬、超低時(shí)延和超可靠性的網(wǎng)絡(luò)需求。

4. 5G毫米波超密集組網(wǎng)及異構(gòu)網(wǎng)分析

根據(jù)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況分析，在未來(lái)5G毫米波基站建設(shè)過(guò)程中，毫米波基站數(shù)量越來(lái)越大?，F(xiàn)網(wǎng)中其他頻段網(wǎng)絡(luò)根據(jù)業(yè)務(wù)需求仍需要長(zhǎng)期共存，所以需要在相同區(qū)域內(nèi)形成多系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，采用超密集組網(wǎng)方案，這樣才能在多系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)共存的情況下提高5G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。因此，在5G毫米波網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，采用超密集組網(wǎng)方式將是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)。

5. 5G毫米波的超密集異構(gòu)網(wǎng)特點(diǎn)

（1）高低頻多系統(tǒng)小區(qū)重疊覆蓋。根據(jù)不同的5G業(yè)務(wù)需求，采用低頻網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋，高頻網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)覆蓋的原則。（2）高頻段毫米波小區(qū)需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活部署。高頻毫米波小區(qū)根據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)際情況以點(diǎn)或線的方式靈活建設(shè)。靈活微小區(qū)的建設(shè)將不能影響宏小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。?）在大規(guī)模規(guī)劃建設(shè)毫米波基站時(shí)，毫米波微小區(qū)可以采用頻率復(fù)用進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)。頻率復(fù)用規(guī)劃過(guò)程中需要做好隔離度要求，避免同頻干擾。（4）高低頻宏微結(jié)合建設(shè)，在宏小區(qū)邊緣，由于有微小區(qū)提供服務(wù)，宏小區(qū)邊緣速率仍可滿足用戶需求，從而達(dá)到良好的全位置用戶感知。

6.超密集異構(gòu)網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)

（1）干擾。在超密集組網(wǎng)建設(shè)中，由于基站密度較大，基站間重疊覆蓋問(wèn)題嚴(yán)重，基站與基站間各種干擾問(wèn)題層出不窮。為了適應(yīng)超密集組網(wǎng)方式避免基站間干擾，相應(yīng)的干擾技術(shù)陸續(xù)成熟起來(lái)，為超密集組網(wǎng)建設(shè)保駕護(hù)航。（2）虛擬化小區(qū)頻繁產(chǎn)生的信號(hào)切換問(wèn)題。多微基站的大規(guī)?？焖匍_(kāi)發(fā)建設(shè)也往往會(huì)導(dǎo)致基站信號(hào)間頻繁地發(fā)生切換干擾等信號(hào)問(wèn)題，頻繁的信號(hào)切換干擾也會(huì)影響用戶信號(hào)的感知，所以為了能徹底地解決基站用戶的這一復(fù)雜信號(hào)問(wèn)題，超級(jí)異構(gòu)網(wǎng)引入和采用了虛擬化小區(qū)技術(shù)。如圖1所示，將宏基站小區(qū)設(shè)置為虛擬小區(qū)，宏基站小區(qū)虛擬基站小區(qū)主要承載基站控制面信令。高頻微基站小區(qū)主要設(shè)置為移動(dòng)用戶層，高頻微基站移動(dòng)微基站小區(qū)主要承載移動(dòng)用戶面數(shù)據(jù)。該移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái)主要還是以面向移動(dòng)通信終端用戶的為技術(shù)業(yè)務(wù)核心，用戶在移動(dòng)過(guò)程中，宏站虛擬小區(qū)快速切換更新，保障宏站虛擬小區(qū)與移動(dòng)用戶保持良好的鏈路關(guān)系和較高的QoS。當(dāng)用戶在相同的虛擬小區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)候，將不會(huì)產(chǎn)生小區(qū)間切換現(xiàn)象，因此不影響用戶感知。（3）多用戶接入及資源配置不均衡。在未來(lái)超密集組網(wǎng)中，用戶在相同區(qū)域內(nèi)會(huì)同時(shí)選擇接入不同系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。但是在選擇過(guò)程中，如何選擇選擇哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)是關(guān)鍵。在選擇過(guò)程中既要考慮業(yè)務(wù)需求、用戶感知也要考慮無(wú)線資源合理配置?；诖?，業(yè)界一般采用接入判決算法來(lái)解決這樣的問(wèn)題。

（二）5G毫米波應(yīng)用分析

根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)，5G網(wǎng)絡(luò)支持全頻段頻譜設(shè)計(jì)，由于頻譜規(guī)劃從低頻到高頻差別較大，特別是覆蓋能力上相差甚遠(yuǎn)，所以在5G網(wǎng)絡(luò)頻譜規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力是關(guān)鍵因素之一。在5G網(wǎng)絡(luò)頻譜規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)高低頻譜特性，合理規(guī)劃，協(xié)同規(guī)劃，用以滿足不同5G業(yè)務(wù)需求。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展要求來(lái)看，高低頻協(xié)同發(fā)展建設(shè)是主要的規(guī)劃建設(shè)趨勢(shì)。

1.室外熱點(diǎn)場(chǎng)景

針對(duì)未來(lái)室外熱點(diǎn)場(chǎng)景的規(guī)劃可以采用高低頻協(xié)同規(guī)劃設(shè)計(jì)的方式，從而提高用戶更好的感知度并且也提高了小區(qū)的容量。根據(jù)室外熱點(diǎn)小區(qū)實(shí)際傳輸資源情況，部署毫米波小站或者有自回傳的小站。這種場(chǎng)景下的毫米波基站不具有連續(xù)性，需要在建設(shè)過(guò)程中考慮高低頻協(xié)同，確保移動(dòng)用戶的可靠性。

2.密集城區(qū)/城區(qū)基礎(chǔ)覆蓋場(chǎng)景

針對(duì)密集城區(qū)的基礎(chǔ)覆蓋場(chǎng)景，更需要高低頻的協(xié)同規(guī)劃部署，通過(guò)新建或者與4G網(wǎng)絡(luò)共站建設(shè)2.6GHz低頻網(wǎng)絡(luò)保證覆蓋的連續(xù)性，通過(guò)毫米波網(wǎng)絡(luò)建設(shè)用來(lái)保證高容量深度覆蓋的有效性。

3.室內(nèi)熱點(diǎn)覆蓋場(chǎng)景

針對(duì)室內(nèi)熱點(diǎn)覆蓋場(chǎng)景，由于室內(nèi)業(yè)務(wù)種類繁多，用戶感知速率及小區(qū)帶寬容量要求都很高，根據(jù)室內(nèi)覆蓋面積大小、業(yè)務(wù)種類及用戶數(shù)量，室內(nèi)小區(qū)域場(chǎng)景可以單獨(dú)部署毫米波網(wǎng)絡(luò);針對(duì)大型室內(nèi)場(chǎng)景如交通樞紐、體育場(chǎng)館、購(gòu)物中心等場(chǎng)景需要結(jié)合業(yè)務(wù)種類及用戶數(shù)量采用高低頻協(xié)同部署方式。

四、結(jié)束語(yǔ)

從通信產(chǎn)業(yè)鏈成熟情況和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及部署進(jìn)度情況考慮，根據(jù)現(xiàn)階段中國(guó)移動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)情況，4.9GHz頻段主要與2.6GHz頻段協(xié)同應(yīng)用為主，主要應(yīng)用于高價(jià)值、高容量場(chǎng)景中用于深度覆蓋和專項(xiàng)業(yè)務(wù)覆蓋。而針對(duì)高頻段5G毫米波系統(tǒng)進(jìn)入正式商用還需要一段時(shí)間，屆時(shí)在滿足5G網(wǎng)絡(luò)6GHz以下頻段系統(tǒng)已經(jīng)完成大部分城市重點(diǎn)區(qū)域覆蓋建設(shè)后，高頻段5G毫米波系統(tǒng)將會(huì)慢慢接入。

作者單位：李新章? ? 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)遼寧有限公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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