探討5G網(wǎng)絡在不同場景覆蓋的方法

◆狄文遠 王偉

（中國移動通信集團陜西有限公司 陜西 710077）

5G網(wǎng)絡基于大寬帶、低時延與“萬物互聯(lián)”特征逐步在不同行業(yè)與領域得到深入滲透，諸如住宅、交通干道等城市密集區(qū)域對于網(wǎng)絡吞吐量、數(shù)據(jù)傳輸速率等提出了更高要求，成為5G網(wǎng)絡應用過程中面臨的重要挑戰(zhàn)。因此需面向不同應用場景進行5G網(wǎng)絡覆蓋方法的選擇與設計，滿足實際網(wǎng)絡需求。

1 5G網(wǎng)絡的關鍵技術與應用場景細分

1.1 5G關鍵技術

其一是增強型移動帶寬（eMMB）技術，通過提升網(wǎng)絡容量支持多種設備下的海量數(shù)據(jù)傳輸需求，具有大帶寬、網(wǎng)絡吞吐量大、傳輸速率快等特征，可顯著優(yōu)化用戶的上網(wǎng)體驗。該技術支持的應用場景涵蓋社交網(wǎng)絡、家庭娛樂、遠程培訓等，其中以AR/VR為典型應用場景，由于AR/VR涉及超高分辨率、實時處理渲染模型等功能，對于網(wǎng)絡帶寬、容量與數(shù)據(jù)計算提出了較高要求；同時當前移動視頻業(yè)務逐步延伸至社交網(wǎng)絡領域，其中直播視頻需保障實時互動、“1對多”交互功能，因此也對于網(wǎng)絡帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率具有一定要求，成為5G應用的重要場景。

其二是海量機器類通信（mMTC）技術，主要面向物聯(lián)網(wǎng)領域的數(shù)據(jù)傳輸需求，適用于智慧城市、智能家居、智慧農業(yè)等場景。例如在智慧農業(yè)中，可利用mMTC技術支持大量傳感器數(shù)據(jù)的傳輸，提供土壤溫度、植株生長高度等數(shù)據(jù)；在智能家居中，利用mMTC進行數(shù)據(jù)傳輸，可實現(xiàn)對冰箱、窗簾、家庭監(jiān)控等系統(tǒng)的遠程遙控，實現(xiàn)對家庭設備的智能化管理。

其三是高可靠性與超低時延通信（uRLLC）技術，適用于無人駕駛等典型應用場景。例如在無人駕駛中，利用uRLLC技術能夠獲取到高精傳感器數(shù)據(jù)，依托高精地圖實現(xiàn)對路況信息的掌握與實時更新，滿足大數(shù)據(jù)的在線及時處理要求，并提升機器視覺精度，配合通訊技術保障自動駕駛可靠性達到99.999%[1]。

1.2 應用場景細分

5G網(wǎng)絡的應用場景主要包含廣覆蓋、深度覆蓋、容量型與特殊場景四種類型，其中廣覆蓋場景表現(xiàn)為城市道路、商業(yè)區(qū)、城郊等場景，針對室內、室外分別采用“室分”系統(tǒng)與“宏站”等覆蓋手段；深度覆蓋場景包含住宅區(qū)、校園教學樓等場景，利用滴灌站點、室外信號配合“室分”系統(tǒng)實現(xiàn)覆蓋效果；容量型場景包含中心商務區(qū)、交通樞紐、校園宿舍樓、大型場館等場景，針對室內主要利用“宏站”與”滴灌站“方法滿足覆蓋容量需求，針對室內則利用室分系統(tǒng)與微站提升覆蓋質量；特殊場景體現(xiàn)為高速鐵路、地鐵、公路隧道等典型場景，針對高速鐵路需在優(yōu)化“站”間距、站高設計的基礎上以小區(qū)合并、高速標簽等方法，針對地鐵、隧道則通過敷設泄漏電纜、布設信源等方式實現(xiàn)覆蓋效果。

2 5G網(wǎng)絡多場景覆蓋的具體方法探討

2.1 中心商業(yè)區(qū)覆蓋

中心商業(yè)區(qū)的建筑物通常集經濟、科技、文化等功能于一體，包含金融中心、寫字樓等商務辦公場所，建筑布局較為緊密、穿透損耗大，整體無線傳播環(huán)境呈現(xiàn)出復雜化特質。針對中心商業(yè)區(qū)場景下的無線通信話務特征進行分析，首先是用戶密度大、高ARPU用戶比重大，數(shù)據(jù)業(yè)務的話務量與質量要求偏高，且話務量浮動具有典型的晝夜差異，多以白天時段的話務量居高。在覆蓋方案的設計上，可利用室外“宏站”、滴灌站、室分系統(tǒng)三種方式進行室內、局部及目標區(qū)域的覆蓋。

在中心商業(yè)區(qū)的室外覆蓋方式設計上，主要利用室外“宏站”進行大面積區(qū)域整體覆蓋，搭配“滴灌站”、“微站”實現(xiàn)對局部區(qū)域的針對性覆蓋。在條件允許的情況下，可選取在高度為30-40m建筑物頂層位置增設抱桿或美化天線，實現(xiàn)對建筑物鄰近樓宇中低層、商業(yè)廣場及道路等區(qū)域網(wǎng)絡覆蓋。然而在選址環(huán)節(jié)往往難度較高，在建筑物樓高超過40m的條件下需通過增大天線下傾角的方式防止越區(qū)覆蓋，依據(jù)水平波瓣角≤65°、主波瓣方向無阻的原則進行天線選型；針對部分天線隱蔽性需求高的區(qū)域，側重于選取方柱型、排氣管等美化天線；針對室外“宏站”無法滿足覆蓋需求的室外區(qū)域，可選取“滴灌站”配合RRU、瓦基“微站”等覆蓋方式，基于10-20m的掛高將其安裝在路燈桿等構筑物上，搭配10-15dBi的天線滿足覆蓋需求。在室內覆蓋方式設計上，采用以室分系統(tǒng)為主、以“微站”為輔的同頻組網(wǎng)方式。在選址與設計環(huán)節(jié)，將“室分”天線安裝在房間內，做好室內信號防干擾控制；針對室內建設難度大、容量需求不符的情況，可選取微RRU、微基站實現(xiàn)對局部區(qū)域的網(wǎng)絡覆蓋；針對地下停車場、電梯等場景，側重于與建筑主體共用分布系統(tǒng)信源，滿足網(wǎng)絡覆蓋需求[2]。

2.2 居民小區(qū)覆蓋

根據(jù)建筑物種類可將居民小區(qū)劃分為多層小區(qū)、高層小區(qū)與別墅等類型，其中別墅建筑物的層數(shù)多為2-3層，呈規(guī)則化分布、密度較高，因此主要選取“宏站”+美化天線配合滴灌站點、地面分布系統(tǒng)等方式在室外完成部署，在條件允許的情況下可選取路燈、廣告牌等進行網(wǎng)絡覆蓋；多層小區(qū)的建筑層數(shù)多為5-8層，主要選用“滴灌站”與室外“宏站”相結合的覆蓋方式，利用室外站點滿足室內及公共區(qū)域的網(wǎng)絡覆蓋需求，實現(xiàn)立體化覆蓋。

2.3 地鐵無線覆蓋

在地鐵站臺、站廳覆蓋方案的設計上，現(xiàn)有DAS系統(tǒng)已無法支持5G頻段的網(wǎng)絡通信需求，采用4G網(wǎng)絡疊加改造5G的方式面臨網(wǎng)絡惡化風險，采用提高信源功率的方式不具備良好的可操作性，采用新建無源分布系統(tǒng)的方式將造成較大損耗，因此當前推薦采用DAS+DIS混合組網(wǎng)方式，利用DIS實現(xiàn)對站臺、站廳區(qū)域的網(wǎng)絡覆蓋。在地鐵區(qū)間隧道的覆蓋方式設計上，當前主要采用13/8"“漏纜”覆蓋方式，無法支持5G網(wǎng)絡下的3.5GHz頻段，對此擬選取“2發(fā)2收”設備與1-1/4"“漏纜”實現(xiàn)網(wǎng)絡覆蓋需求，并針對原有開槽方法進行改進、提升纜線指標，以此優(yōu)化覆蓋效果；同時，還可選取可變耦合損耗“漏纜”或泄漏型波導管技術進行部署，但受成本造價的影響對其商用化“推廣”產生限制，因此仍推薦采用傳統(tǒng)“漏纜”覆蓋方式，利用RRU+泄漏電纜滿足隧道的網(wǎng)絡覆蓋需求[3]。

2.4 交通干道覆蓋

針對高速鐵路、公路等交通干道場景，在無線傳播時穿透損耗較大、多普勒效應明顯，諸如車速等條件均會對無線連接、切換、數(shù)據(jù)連接等產生影響，無法保障用戶體驗。在網(wǎng)絡覆蓋規(guī)劃設計上，應以用戶體驗為先導進行重疊區(qū)的設計，多小區(qū)“合并”方式削弱切換時延、信號抖動對網(wǎng)絡造成的影響；在站間距規(guī)劃設計上，宜將“最佳站軌距離”控制在250-350m范圍內，在不考慮切換帶的情況下其單站覆蓋距離約為1.4km；在組網(wǎng)策略的設計上，主要選取BBU/RRU級聯(lián)方式，配合PCI碼簡化切換關系、減少切換次數(shù)，使用戶僅在覆蓋“高鐵”扇區(qū)內進行通信，提升5G網(wǎng)絡的業(yè)務性能；此外，針對山區(qū)、峽谷“宜建設”H桿，針對“高架”區(qū)域“宜建設”“三管塔”和單管塔，針對平原地區(qū)“宜建設”美化燈塔，針對市區(qū)“宜設置”抱桿、美化天線等，滿足網(wǎng)絡覆蓋需求。

3 結論

伴隨5G全面商用化進程的不斷發(fā)展，5G網(wǎng)絡的應用場景、覆蓋區(qū)域將持續(xù)擴大，在網(wǎng)絡覆蓋方案設計時還需綜合考量場址選擇、覆蓋范圍、容量或干擾、投資成本等因素，采用先進技術手段、數(shù)字化管理模式與建設方法，滿足不同場景及用戶對網(wǎng)絡覆蓋提出的要求，更好地推動5G通信建設與發(fā)展。