面向5G的智慧园区传输网络基础设施部署研究

陈礼波

（中讯邮电咨询设计院有限公司，北京 100048）

智慧园区对于我国智慧城市建设工作有着非常重要的意义，是智慧城市中不可或缺的组成部分，肩负着聚集区域经济的发展以及产业升级、调整的重要使命[1]。通过建设智慧园区带动城市区域经济发展，已经成为目前各级政府实现经济发展任务中的重要手段之一。而随着5G时代的来临，智慧园区的建设也迎来了新的挑战和机遇，如何运用好新一代的通信网络、人工智能以及云计算等先进技术手段进行园区建设升级，成了现阶段智慧园区发展建设的首要问题。

1 5G时代的园区组网模式方案

在4G时代之中，园区的无线网络一般是使用宏微结合且以宏站为主的组网模式，在此模式之下构建出宏小区以及小小区结合的分层异构网络。因为宏站效率较高，为了保证园区网络的覆盖和速率，多以密集建设宏站为主，小站主要负责分担部分负荷，以此方法来解决异构网所带来的干扰等问题。但是在5G时代，这样的组网模式已经无法满足新型网络技术的覆盖需求，根据目前工信部所公布的5G工作频段当中，主要采用的是3.3～3.6GHz和4.8～5.0GHz，其中以3.5GHz作为5G 工作的主力频段。5G时代对比4G时代，频段的使用有着很大的改变，因此系统覆盖的能力也会受到影响。在现阶段的网络测试当中，站与站之间必须达到166M，才能以3.5GHz频段，做到上行50Mbit/s，下行100Mbit/s的使用场景。而当频段在4.9GHz及以上时，网络基站建设需要更加密集，但在实际的基站建设之中，宏站的建设极限是间距300～350m，因此5G网络不能再通过原本的组网模式进行建设，而应该调整为宏站与微站协调的新组网模式，将宏站作用定位为普遍覆盖，改由微站来负责提供高速率以及高容量[2]。

在宏微协同模式中，所需关注的热点问题便成了怎样克服异构网移动性以及干扰。4G网络时代，因为异构网内的微站密度较低，主要是对小区的干扰协作技术、载波聚合干扰控制以及协作点传输与接收相关技术的引入实现干扰问题的解决，并采用双链接技术对移动问题进行解决。到了5G时代，微站的密度大幅度增加，随之变化的是用户量，小小区进行转化时，是宏站对用户提供相应服务，导致物理层的吞吐率大大降低，与新小小区实现连接之后，因为TCP启动比较慢，其整层性能需经过很长一段时间才得以恢复，造成用户速率于小小区内进行转换时有比较大的波动。所以，5G时代的到来，将会使基于D-RNA的4G时代彻底改变，虚拟化技术不断发展[3]。5G时代所采用的UCNC架构借助基带对单元虚拟化以及云化进行处理，实现虚拟化小区的平滑，该模式主要以用户为主，将相关动态进行重新调整，达到资源动态分配以及协商协作的目的，使没有必要的信令开销以及频繁切换得以减少，在很大程度上提升了用户的业务体验以及相应感受，于用户而言，更为方便。另外，为使智慧园区的垃圾桶以及路灯等相关基础设施均得以连接，并实现低速率和低频次的要求，园区也需考虑对NB-IOT网络的引进。面对应急服务以及AR增强性的实现等相关业务的要求，应当把计算能力下沉于无线网的边缘。用AR增强举例，其应当对摄像机素输出视频内容和所处精准位置进行整体分析，然后随时感知用户所处位置和面对方向，即使用定位技术亦或是摄像头内容等获取相关信息，并以此为用户提供更多有效信息，若用户所处位置以及所面对的方向均有所变动，同样要及时更新相应的信息。因为AR信息来自于用户的位置以及摄像内容，因此，其所展现出的本地化比较强，在对这类信息进行处理时，最好的办法便是于本地进行，并非到云端集中处理，这样可将AR信息延迟的概率降到最低，使信息处理精确度进一步提高。把边缘业务以及基带池的软件布置于同一个硬件平台之上，在两两间采用虚拟机实行安全隔离，将边缘计算及相应储存能力完全利用起来，实现用户的当地内容缓存以及短时延业务处理，实现智慧园区中各项业务低时延、高安全性的需求[4]。

2 园区基础设施的布置

2.1 宏站布置

根据上述的新组网模式，虽然5G网络技术覆盖要求的站址资源会更加多，但主要会由微站来负责，而宏站的站址建设对比4G时期不会有太大改变。利用信号类型和信道模型以及传播模型可以得出信号的强度，在根据园区需求来确定信号质量，以此就可以将宏基站的覆盖间距要求确定出来。其覆盖率于95%上下、天线挂高25m左右，4G时代的边缘用户的下行平均速率在4Mbit/s、上行平均速率在1Mbit/s，而5G时代下行平均速率在25Mbit/s左右，以此可得出密集区域室外宏站之间的距离大约为300～350m，普通区域宏站之间的距离间隔大约为400～500m，而低密度的区域距离约为500～600m。另外，在现阶段的5G园区建设中，天面所使用的5GAUU设备具有一体化的特性，其大小为60L（800mm×390mm×190mm），约为43kg左右，不能和其他的系统一同建立，而是必须要单独设立。通常一个小区所需要的天面数量为2个，1个单独负责5G网络，另外1个则为其他系统共同使用，但若是要用3DMIMO的高容量使用场景，则要加多1个天面，增为3个[5]。

2.2 微站布置

在5G园区部署之中，微站的主要作用是增加容量、提高覆盖率以及加快数据传输速率，并为较小的房屋室外覆盖室内提供必要支持。在5G时代微站将会成为其业务需求持续改变中的重要部署方式，热点区域在4G时期，微站小区和宏站小区的比例为2：1，普通区域为1：1，而5G时代来临之后，其比例要调整为5：1，而且还需要根据后期的需求不断增长，因此，微站的布置数量将会大幅持续增多。目前阶段的微站布置主要有以下两种方法，第一种是将微站安装在道路的杆体之上，第二种是挂在墙体上或者伪装部署在周围的环境之中。杆体部署大部分是以路灯杆和电线杆为主，微站的设备、天线等会利用周边环境特性进行适当的美化和调整，6～12m的高度是大部分杆体微站天线的挂高。第二种伪装挂墙方法，大部分是使用了一体化的小型微站设备，其天线和电源等集合在一起，通常只需要一个设备，部署起来非常简单和便利，但也同时具备覆盖范围较小，容量较小的特点。在一般情况之下，微站覆盖范围大约为100m，若是要由建筑物的室外覆盖其室内，微站和建筑物之间的距离大约是30～60m。因此，微站的部署可以和园区业主进行协商，再根据智慧园区的其他需要进行结合考虑，最终得出微站的布置数量。

2.3 机房布置

在新型的组网模式之中，5G时代的中心机房之内将会进行大量的BBU放置，内容分发业务和边缘计算业务部署也将会根据通用硬件平台进行，另外，还要将有限宽带业务也列入考虑范围之内。因此，中心机房的建设布置也会成为5G智慧园区建设的重要基础设施之一。另外，现阶段很多智慧园区定位相对偏高，地理位置通常是在城市中心、开发区以及人口密度大、商业集中的区域，根据这些特点，智慧园区的机房布置建设也要按照城市中心的建设标准，覆盖范围要在1.5～2.5km2，其中要有BBU集中并部署有MEC、OTN、PTN、OLT等设备何空调等配套[6]。

3 结束语

综上所述，智慧园区结合5G信息网络技术建设是帮助我国智慧城市发展的重要手段，也是城市化工作的主要内容之一。在未来的5G时代之中，智慧园区内的基础设施部署将会有所改变和调整，本文对5G时代的智慧园区建设方案进行了探讨和分析，并对面向5G的智慧园区传输网络基础设施提出了部署建议。