江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司|王浩宇 李新 彭雄根 陳旭奇

隨著5G NSA標(biāo)準(zhǔn)的正式凍結(jié)，5G網(wǎng)絡(luò)商用已進(jìn)入倒計時。國家發(fā)改委曾指出，2018年將重點(diǎn)支持5G規(guī)模組網(wǎng)建設(shè)及應(yīng)用示范工程，在不少于5個城市開展5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。根據(jù)此前的消息，我國計劃在2019年完成5G規(guī)模試驗(yàn)及試商用，并于2020年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用。距離5G商用的時間節(jié)點(diǎn)愈來愈近，如何在兼顧與4G網(wǎng)絡(luò)融合的前提下引入5G網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)的5G網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)架構(gòu)，成為運(yùn)營商乃至全行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。

5G建網(wǎng)挑戰(zhàn)

未來的5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該體現(xiàn)大容量、低能耗、低成本三大技術(shù)要求。與現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G基站的天線數(shù)目可能從4根增至64根或者更高，致使基站的處理能力倍增，能耗也相應(yīng)增大，這將對基站機(jī)房提出更高的要求。

5G將是一種高、低頻混用的技術(shù)體系，當(dāng)前頻譜資源日趨緊張，3GHz～6GHz是未來滿足6GHz以下頻譜缺口的主要頻率范圍，較4G核心頻段連續(xù)頻譜資源更寬，較毫米波頻段傳播特性更好，是峰值速率和覆蓋能力兩方面的理想折中。

由此帶來的問題是，頻率升高造成基站的覆蓋范圍從4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的數(shù)百米縮小至數(shù)十米。同時為了滿足高速率大容量的需求，基站數(shù)目將大大增加。在同樣的連續(xù)覆蓋場景中，所需5G基站的數(shù)量可能達(dá)到4G基站的1.5～2倍，這將導(dǎo)致基站部署更加密集化。

除了上述因素可能帶來的一系列技術(shù)難題外，對運(yùn)營商影響最大的是5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及運(yùn)營成本的問題，包括設(shè)備采購、能源消耗、站點(diǎn)建設(shè)以及機(jī)房租用等負(fù)擔(dān)都將十分沉重。加之基站選址和租賃經(jīng)常遇到物業(yè)協(xié)調(diào)方面的阻礙，上述問題會進(jìn)一步加劇在4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中已經(jīng)出現(xiàn)的站址資源獲取困難等情況，從而影響網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)度，降低網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。利用5G新技術(shù)和新型建設(shè)方式有效解決上述問題，對于推動我國5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)程具有重要的意義。

5G建網(wǎng)技術(shù)

為解決上述問題，降本增效地實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的落地，需要充分利用如下幾種新技術(shù)。

基站云化

未來5 G基站的建設(shè)將采用BBU+AAU的模式，其中BBU包含CU（Centralized Unit，集中單元）和DU（Distributed Unit，分布單元）功能。CU、DU可靈活實(shí)現(xiàn)合并或分離部署，而AAU一般集成了射頻單元的16TR或64TR天線。

5G網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離，CU、DU可以有3種主要的部署方式，分別為D-RAN、云化CU分布式DU、云化CU集中式DU。D-RAN方式，即將CU與DU共同部署在5G節(jié)點(diǎn)機(jī)房中，形成分布式結(jié)構(gòu)；云化CU分布式DU，即CU為部署在中心機(jī)房的云化模塊，而DU隨AAU部署在相應(yīng)的5G節(jié)點(diǎn)機(jī)房中；云化CU集中式DU，即CU為部署在中心機(jī)房的云化模塊，DU集中部署在一個5G節(jié)點(diǎn)機(jī)房中，形成DU池。

小基站

小基站是作為分流技術(shù)引入的低功率無線接入節(jié)點(diǎn)，利用智能化技術(shù)對傳統(tǒng)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充與完善，信號一般可以覆蓋10～200m的區(qū)域范圍。4G階段引入了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的概念HetNet，網(wǎng)絡(luò)成為由宏蜂窩與微蜂窩組成的多層蜂窩網(wǎng)絡(luò)，開始呈現(xiàn)多制式融合的趨勢。小微基站的大量部署尤其適合高樓林立、用戶集中的中國城市環(huán)境。運(yùn)營商通過部署小微基站可以增強(qiáng)頻譜資源的復(fù)用能力，提升用戶服務(wù)質(zhì)量。5G時代無線網(wǎng)絡(luò)將變?yōu)槎喾N無線技術(shù)全面融合的超密集型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，站址資源更加緊張。而小基站在密集組網(wǎng)、快速選址、快速建設(shè)以及室內(nèi)外覆蓋等多個方面都具備良好的性能，將在5G階段得到更加廣泛的應(yīng)用。

室內(nèi)覆蓋

現(xiàn)網(wǎng)DAS（Distributed Antenna System）系統(tǒng)存量室分無源器件（包括天線、功分器、耦合器、合路器）工作頻段一般為800MHz～2.7GHz，不支持5G主流的C頻段或更高頻段。部署5G室內(nèi)分布系統(tǒng)無法利用已有分布系統(tǒng)，需全部新建。即使新建適合5G主流頻段的DAS系統(tǒng)，因?yàn)?.5GHz以上頻段線纜損耗較大，為了使覆蓋能力和原有系統(tǒng)相當(dāng)，需提高信源功率或者增加信源。而5G對流量密度需求很高，現(xiàn)有DAS系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)較高的流量密度。

同時，隨著5G多天線技術(shù)在室分的應(yīng)用，4T4R信源將成為Sub-6GHz的主流信源形態(tài)，甚至?xí)霈F(xiàn)8T8R室分信源。在5G系統(tǒng)中使用現(xiàn)有DAS支持4/8路室分，則需要四/八路饋線，即使采用雙極化天線，饋線數(shù)量也需要加倍，工程落地十分困難，且建設(shè)多路室分DAS系統(tǒng)，饋線、耦合器、功分器、天線數(shù)量翻倍，導(dǎo)致成本直線增長。這些共同決定了5G室內(nèi)覆蓋需要新建新型室內(nèi)分布系統(tǒng)。

目前，針對5G室內(nèi)分布系統(tǒng)主要有兩種設(shè)想。一是新建光纖分布系統(tǒng)，用光纖進(jìn)行室內(nèi)布網(wǎng)，降低施工難度，降低施工成本，同時滿足5G的高工作頻段要求，能夠?qū)崿F(xiàn)多系統(tǒng)間的共享。二是采用分布式小基站，主流設(shè)備廠家已有類似產(chǎn)品，但4G的分布式小基站目前只支持單模，無法實(shí)現(xiàn)多模共用，5G仍需要新建分布式小基站系統(tǒng)。

5G建網(wǎng)與部署

運(yùn)營商的5G戰(zhàn)略投資受到市場形態(tài)以及運(yùn)營商在競爭中的地位等因素影響，進(jìn)而使其在網(wǎng)絡(luò)的部署規(guī)劃上選擇不同的方案、時間點(diǎn)和部署節(jié)奏。目前，業(yè)界普遍認(rèn)為5G將有兩種網(wǎng)絡(luò)部署場景：獨(dú)立組網(wǎng)和非獨(dú)立組網(wǎng)。

獨(dú)立組網(wǎng)即新建5G網(wǎng)絡(luò)，包括新基站、回程鏈路和核心網(wǎng)。非獨(dú)立組網(wǎng)將借助于已有4G基礎(chǔ)設(shè)施，將5G小基站部署在高業(yè)務(wù)密度區(qū)域。獨(dú)立組網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是可以在提供高性能的前提下形成較大的規(guī)模性經(jīng)濟(jì)，5G獨(dú)立組網(wǎng)將使得4G和5G業(yè)務(wù)并行運(yùn)行，并且避免了與LTE網(wǎng)絡(luò)整合過程中可能會出現(xiàn)的互操作復(fù)雜等問題，覆蓋全國范圍內(nèi)的規(guī)模組網(wǎng)對于5G普及和提升服務(wù)質(zhì)量具有重要意義，但是這樣的獨(dú)立組網(wǎng)建設(shè)在初期成本相對較高。

相比之下，非獨(dú)立組網(wǎng)能夠更快地將5G推向市場，但非獨(dú)立組網(wǎng)可能更適合局部熱點(diǎn)區(qū)域部署，而不是大規(guī)模的全國性部署，并且非獨(dú)立組網(wǎng)與現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)的互操作也非常復(fù)雜。運(yùn)營商需要根據(jù)自身實(shí)際情況選擇是否在5G部署初期直接引入NGC（Next Generation Core），或在引入NR（New Radio）之后，再進(jìn)行NGC的建設(shè)。不同的現(xiàn)狀與建設(shè)方式，會使5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)節(jié)奏與形態(tài)演變出現(xiàn)很大的差異。

出于對不同戰(zhàn)略和業(yè)務(wù)發(fā)展需要的考慮，運(yùn)營商對不同使用場景的訴求也不同。運(yùn)營商可在5G初期以eMBB（enhance Mobile Broadband，增強(qiáng)移動寬帶）為主導(dǎo)引入，后續(xù)逐漸加入、加強(qiáng)mMTC（massive Machine Type of Communication，大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)）和uRLLC（ultra Reliable& Low Latency Connection，低時延高可靠連接）業(yè)務(wù)。也可以拓展更廣闊客戶資源為出發(fā)點(diǎn)，以開拓政企業(yè)務(wù)、IoT業(yè)務(wù)為目的，在5G初期一起引入eMBB、mMTC和uRLLC。

除了發(fā)展戰(zhàn)略與商業(yè)因素外，現(xiàn)網(wǎng)條件和未來技術(shù)規(guī)劃也對5G網(wǎng)絡(luò)的引入具有很大影響。例如，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的發(fā)展也影響到運(yùn)營商5G部署的選擇：虛擬化程度領(lǐng)先的運(yùn)營商，可能傾向于接受架構(gòu)中選項(xiàng)的數(shù)目和演進(jìn)步驟較多的情況；由于硬件是通用的，很多情況下演進(jìn)只需要進(jìn)行軟件升級。相反，虛擬化程度較低的運(yùn)營商，則希望選項(xiàng)的數(shù)目盡量少一些，最大程度簡化網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的步驟。這樣可以減小演進(jìn)對于現(xiàn)網(wǎng)帶來的影響，特別是需要硬件更換的演進(jìn)升級。

運(yùn)營商所擁有的頻譜資源的豐富性，包括5G低頻（Sub-6GHz）和高頻毫米波頻段資源，也是重要影響因子。若運(yùn)營商擁有較豐富、優(yōu)質(zhì)的Sub-6GHz作為覆蓋，同時又有高頻來增強(qiáng)容量，那么采用SA（Standalone，獨(dú)立組網(wǎng)）的可能性相對較大。反之，則采用NSA（Non-Standalone，非獨(dú)立組網(wǎng)）可能性較大。另外，不同運(yùn)營商對于Sub-6GHz覆蓋能力的考慮、評估和需求也不盡相同，這也將影響到運(yùn)營商對于SA或NSA的傾向性。

同時，還有很多其他的因素，包括終端、站點(diǎn)站址的選擇、傳輸資源、NGC與4G核心網(wǎng)的關(guān)系和演進(jìn)、漫游等，尤其是標(biāo)準(zhǔn)的制定凍結(jié)時間點(diǎn)以及相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計時間點(diǎn)，都會影響到網(wǎng)絡(luò)部署與演進(jìn)方案的選擇。

5G試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)

運(yùn)營商的5G試驗(yàn)正在加緊進(jìn)行中。中國移動在2017年5月確立了全國首批5G試驗(yàn)網(wǎng)城市：北京、上海、廣州、蘇州、寧波，在這些城市開展5G試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)，進(jìn)行5G外場測試，以推進(jìn)5G平臺架構(gòu)成熟，并驗(yàn)證3.5GHz頻段組網(wǎng)的關(guān)鍵性能，2018年將在數(shù)個城市，每個城市建大約20個站點(diǎn)進(jìn)行規(guī)模試驗(yàn)，形成端到端商用產(chǎn)品和預(yù)商用網(wǎng)絡(luò)；2019年，繼續(xù)擴(kuò)大試驗(yàn)網(wǎng)規(guī)模，完成預(yù)商用和多廠家互操作測試；2020年，預(yù)計全網(wǎng)5G基站將會達(dá)到萬站規(guī)模，從而實(shí)現(xiàn)商用產(chǎn)品規(guī)模部署。

中國聯(lián)通也計劃從2017-2019年在6個城市進(jìn)行容量和性能測試，2020年商用前建設(shè)約1000個站。

中國電信在某市的5G試驗(yàn)已完成階段測試，站點(diǎn)位于城區(qū)的樓頂站。階段性測試中選擇了極近、近、中、遠(yuǎn)點(diǎn)進(jìn)行測試，極近點(diǎn)速率達(dá)到近1.1Gbit/s，遠(yuǎn)點(diǎn)速率約0.2Gbit/s，平均端到端時延和PDCP層環(huán)回時延均少于8ms。

5G將滲透到未來社會的各個領(lǐng)域，以用戶為中心構(gòu)建全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)。新一代通信技術(shù)將使信息突破時空限制，提供極佳的交互體驗(yàn)，為用戶帶來身臨其境的信息盛宴，還將拉近萬物的距離，通過無縫融合的方式，便捷地實(shí)現(xiàn)人與萬物的智能互聯(lián)。相信在不久的將來，5G網(wǎng)絡(luò)部署將為全社會的建設(shè)與發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。