1. 市場需求

移動互聯網主要面向以人為主體的通信，注重提供更好的用戶體驗。面向2020年及未來，超高清、3D和浸入式視頻的流行將會驅動數據速率大幅提升。增強現實、云桌面、在線游戲等業務，不僅對上下行數據傳輸速率提出挑戰，同時也對時延提出了“無感知”的苛刻要求。未來大量的個人和辦公數據將會存儲在云端，海量實時的數據交互需要可媲美光纖的傳輸速率，并且會在熱點區域對移動通信網絡造成流量壓力，人們對各種應用場景下的通信體驗要求也越來越高。

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物聯網主要面向物與物、人與物的通信，不僅涉及普通個人用戶，也涵蓋了大量不同類型的行業用戶。智能家居、智能電網、環境監測、智能農業和智能抄表等業務需要網絡支持海量設備連接和大量小數據包頻發;視頻監控和移動醫療等業務對傳輸速率提出了很高的要求;車聯網和工業控制等業務則要求毫秒級的時延和接近100%的可靠性。為了滲透到更多的物聯網業務中， 5G應具備更強的靈活性和可擴展性，以適應海量的設備連接和多樣化的用戶需求。

2.技術解析

2.1典型業務場景

國際電信聯盟 ITU 召開的 ITU-RWP5D 第 22 次會議上確定了未來的5G具有以下三大主要的應用場景：1)增強型移動寬帶(eMBB);2)超高可靠與低延遲的通信(uRLLC);3)大規模機器類通信(mMTC)。MT-2020(5G)推進組從移動互聯網和物聯網的主要應用場景、業務需求及挑戰出發，將5G主要應用場景歸納為：連續廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接和低時延高可靠四個主要技術場景，與ITU的三大應用場景基本一致。

2015年6月ITU定義了5G未來移動應用的三大應用場景為增強移動寬帶(eMBB)、大規模物聯網(mMTC)、高可靠低時延通信(URLLC)，以及在此基礎上進一步擴展了5G主要應用范圍包括：智慧城市、智能家居、大規模物聯網、工業自動化及遠程醫療等領域。

2.2 5G NR

結合5G未來的應用場景，3GPP要求未來5GNR具備以下能力：

1、 每平方公里百萬終端連接數;

2、 用戶面時延低至1ms;

3、 移動速度達到500km/h以上;

4、 峰值速率達到20Gbps/s;

5、 邊緣用戶下行平均速率達100Mbps等。

為滿足多樣化的業務需求，中國電信5G網絡采用SA組網架構，相對于NSA組網架構，SA組網將是一張全新的5G覆蓋網(全新的RAN，全新的核心網),將引入5G標準的RAN和NGC，提供5G定義的全部應用類型，比如：eMBB、uRLLC、mMTC、eV2X等業務類型。

5GSA系統組網架構如下圖：

SA組網架構使用5G的核心網NGC及5G接入網NG-RAN，gNB與AMF/UPF之間通過NG-CU接口實現控制面和用戶面傳輸，將提供更好的服務質量。

2.3 NSA/SA

非獨立組網架構是為了讓運營商能夠快速部署5G網的一種新型架構。非獨立組網架構(NSA,None-Standalone)：5G依附于4G基站工作的網絡架構，5G無線網與核心網之間的NAS信令(如注冊，鑒權等)通過4G基站 傳遞，5G無法獨立工作。非獨立組網包含選項3和選項7兩大類別。

選項3無需部署NGC，標準完成最早，能夠將NR最快速引入現網;對5G業務的支持有限，無法支持uRLLC業務;對LTE或EPC帶來較大的升級; 選項7同時引入NGC和NR;LTE需要升級為eLTE，以支持NGC的相關功能，涉及改造量較大。

獨立組網架構(SA，Standalone)：與傳統2\3\4G網絡建網模式相同，均包含獨立的核心網和無線接入網，獨立組網包含了選項2和選項4兩大類別。

選項2是最典型的獨立組網架構，5G完全與4G獨立，更易實現5G網絡切片等相關功能;

選項4類似于選項3的升級版，4G需要升級為Elte，5G NR作為信令面錨點，4G作為副載波。

5G新空口、新業務和新頻譜，華為自研自由射線追蹤模型及Massive MIMO技術大規模應用，導致5G覆蓋仿真和規劃需求更加復雜，是運營商5G建網的主要挑戰之一。根據5G精準規劃需求，5G頻譜咨詢和洞察、5G MM站點精準規劃、上下行解耦規劃及如何基于4G數據規劃5G網絡，節省建網投資并支持后續演進，成為5G網絡規劃方案的關鍵。5G建網面臨多目標、多產品形態、多組網方案選擇，運營商需要選擇優秀的方案，高效而低成本地構建一張網絡，實現對多種業務場景下的支持，目前5G SA網絡架構為5G優質的組網方案。

3.前瞻布局

5G網絡規劃相對于4G網絡將面臨更多挑戰。為支撐高效率、低成本的5G無線網絡建設，結合智慧島5G探索下5G網絡規劃。智慧島是河南省國家大數據綜合試驗區核心區及先導區，以"智慧島、基金島、眾創島、人才島"為理念的產融生態圈，已引進眾多大數據企業。目前智慧島已開展人工智能、自動駕駛、智慧交通等先進產業。而人工智能、自動駕駛、交通控制、遠程施工、同聲翻譯、工業自動化等場景需要5G高速率、低時延網絡，5G建設刻不容緩。

3.1站點規劃

基于智慧島良好的5G生態產業及眾多的業務場景，電信分公司在智慧島規劃15個宏站實現智慧島5G網絡全覆蓋。基于現有4G網絡，最大化利用現有站點資源，快速部署5G，節省建設投資。

3.1.1流程探討

智慧島5G網絡規劃基于現網4G站址、工程參數、網絡指標、地理環境、話務模型及5G業務需求等信息輸出智慧島5G無線網絡規劃信息采集表。基于華為自研射線傳播模型Rayce進行參數校準(5G頻譜高導致覆蓋距離更短，NLOS下反射/衍射現象對接收信號影響更大，需要更準確的射線追蹤傳播模型)、Massive MIMO天線建模和仿真預測計算獲取精確的天線波束和增益，結合及三維電子地圖進行參數及覆蓋估算，輸出智慧島5G覆蓋效果圖。在現有站點覆蓋效果的基礎上新增5個5G規劃站點。

3.1.2仿真覆蓋

智慧島現有4G網絡10個站點仿真覆蓋效果，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，專利局東西兩側樓宇和智慧島北部電平(-140，-95]dBm ，存在網絡覆蓋風險。室內覆蓋部分，專利局東西兩側樓宇和紫湖公館電平在(-140，-95]dBm ，有感知風險。

在智慧島現有4G站點基礎上新增智慧島新建2、智慧島新建3、中道西路湖心一路等5個站點，共規劃15個站點仿真覆蓋效果(基于智慧島15個站點覆蓋仿真效果圖7)，平均電平-61.37dBm，室外道路覆蓋基本保持在-65dbm以上，絕大部分樓宇室內覆蓋在-110dbm以上，形成連續覆蓋區域。

3.2PCI規劃

5G PCI規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：相鄰小區不能分配相同的PCI。若分配相同的PCI，會導致重疊區域中初始小區搜索只能同步到其中一個小區，但該小區不一定是最合適的，這種情況稱為Collision。

b) Confusion-free原則：一個小區的兩個相鄰小區不能分配相同的PCI，若分配相同的PCI，如果UE請求切換，基站側會不知道哪個為目標小區，這種情況稱為confusion。

3.2.2 減小對網絡性能的影響

a) 基于協議38.211各信道參考信號以及時頻位置的設計，為了減少參考信號的干擾，需要支持PCI Mod30規劃。

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，從不改動這些算法的輸入角度，PCImod3作為PCI規劃的可選項，開啟了這些特性的小區建議按照PCImod3進行規劃。

注：19A可以使用GenexCLoud支持5G PCI離線規劃，建議使用MOD3和MOD30約束原則進行規劃。

3.3鄰區規劃

3.3.1 5G 原則制定

1) 鄰區作用：鄰區在移動性、LTE-NR DC等特性中使用，需提前規劃

2) 和4G相比，5G區分NSA/SA組網模式，鄰區作用、鄰區規劃原則和思路相同，規格有差異。

3) SA場景下，NR->LTE基站間不需要Xn/X2，依賴核心網的N26接口。

3.3.2 5G PRACH根序列規劃

1) 根據小區半徑計算Ncs

2) 根據3GPP的協議表格，查詢表格中Ncs值(比Step1中略大)

3) 計算一個根序列使用該Ncs可以產生的前導序列的個數Num_Preamle=floor((139 or 839)/Ncs)

4) 計算一個小區需要的根的個數Num_root=ceiling(64/Num_Preamle)

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

6) 根據獲取的復用度進行根序列規劃

根據以上原則規劃獲取到無線參數后，推動工程建設部門建設并開通5G站點，待站點開通且運行狀態正常后，推動站點業務驗證測試及道路拉網優化測試。

3.4下傾角規劃

3.4.1 概念和定義

LTE傳統寬波束小區只有一個寬波束，下傾角僅分為機械下傾角和電下傾角兩部分，LTE機械下傾+電下傾的規劃原則是波束3dB波寬外沿覆蓋小區邊緣，控制小區覆蓋范圍，抑制小區間干擾。

5G MM波束下傾角和LTE傳統寬波束不同，分為機械下傾、預置電下傾、可調電下傾和波束數字下傾四種，最終下傾角是四種組合在一起的結果。

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務信道覆蓋的差異;

2、調整數字傾角，僅調整控制信道波束，影響公共信道/控制信道覆蓋，影響用戶在網絡中的駐留;

3、調整機械下傾/可調電下傾以及固定預置電下傾，同時對公共波束和業務波束進行調整;

5G下傾角的定義：

1、垂直法線刨面外包絡3dB垂直波寬中間指向;

2、公共信道部分場景化波束下傾角可調，默認的垂直波束主瓣方向和天線預置電下傾一致;

3、 業務信道下傾角與天線預置下傾角一致;

4、公共波束下傾角=機械下傾角+數字下傾角+預置電下傾角;

5、業務波束下傾角=機械下傾角+預置電下傾角;

3.4.3 規劃原則

原則1：以PDSCH覆蓋最優原則，PDSCH傾角最優原則 ;

原則2：控制信道與業務信道同覆蓋原則，默認控制信道傾角與業務信道傾角一致，即數字傾角默認為0，作為優化手段，調整控制信道覆蓋區覆蓋范圍 ;

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

原則4：對于已有3G/4G網絡運營商，預規劃時共站比例都很高，LTE下傾的規劃原則是波束3dB波寬外沿覆蓋小區邊緣，以控制小區覆蓋范圍，抑制小區間干擾。5G站點時，以波束較大增益方向覆蓋小區邊緣。共下傾的規劃原則：4G機械下傾+電下傾=5G機械下傾+預置電下傾+可調電下傾+波束數字下傾+2°;

原則5：傾角調整優先級：設計合理的預置電下傾->調整可調電下傾(5G RAN1.0無)->調整機械下傾->數字下傾。

4.經驗總結

2020年5G將開始商用，從運營角度看，未來5G網絡建設和運營面臨諸多挑戰，5G建網規劃先行，依托5G重大活動保障經驗，通過5G不同頻段組網下相關基礎數據采集為研究5G傳播模型提供數據支撐，掌握5G基礎無線性能并建立面向5G規劃的傳播模型，為后期大規模網絡規劃和商用打好基礎。