5G网络技术特点及其无线网络规划设计

张 斌

（广西通信规划设计咨询有限公司，广西 南宁 530007）

1 5G网络技术特点

1.1 高速度

5G技术和4G技术相比，具有更快的网络速度。随着网络速度的提升，用户的上网体验越来越强，用户在使用超高清业务或VR业务时就更畅通，其他对网络速度要求较高的业务也可以推广和普及。在5G基站建设过程中，要求峰值速度必须大于20 Gb/s[1]。

1.2 泛在网

泛在网是指在社会生活的每一个角落都有网络存在。泛在网主要包括纵深覆盖和广泛覆盖，所谓纵深覆盖，就是为了提升人们的生活质量，需要更高质量的深度覆盖，所谓广泛覆盖，就是5G必须进行大范围的覆盖，深入人们生产生活的各个方面[2]。

1.3 低功耗

5G技术在应用于大规模物联网方面，对功耗提出了相关的要求。近年来，随着穿戴的电子产品逐渐增多，在为人们的生活提供巨大便利的同时，此类产品也存在一定的问题，制约着产品的推广和普及，主要表现在产品的体验感不强。例如，在使用智能手表时，手表的电量经常不够用，几乎每天都要充一次电。所有的物联网产品都需要能源与通信，目前能源供应只能通过电池来解决。在物联网通信过程中，如若需要消耗的能耗非常多，那么就难以被广大的客户所接受，也就难以得到推广和普及。在物联网产品开发中，如若采取科学的措施，有效的控制能耗水平，实现一月充一次电，那么将大大提升用户的体验感，就能很好的适应市场需求。

低功耗主要采用两种技术手段来实现，分别是美国高通等主导的eMTC和华为主导的NB-IoT。eMTC基于蜂窝网络进行部署，其用户设备通过支持1.4 MHz的射频和基带带宽，可以直接接入现有的LTE网络。eMTC支持上下行最大1 Mb/s的峰值速率。NB-IoT不需要像5G的核心技术一样重新建设网络。虽然NB-IoT的传输速度只有20 kb/s左右，但却可以大幅降低功耗，使得设备有很长的时间不用换电池。这一特点对于各种设备的大规模部署都是有好处的，也能满足5G对于物联网应用场景低功耗的要求。NB-IoT和eMTC一样，是5G网络体系低功耗的一个组成部分。

1.4 低时延

5G技术的一个新场景是工业自动化、无人驾驶的高可靠连接。在人们的交流过程中，可以接受140 ms的时延，对人们的正常交流没有影响，然而在工业自动化和无人驾驶中，140 ms的时延是无法接受的。在5G新技术中，要求时延必须小于1 ms，严格要求网络技术达到相应的技术标准。目前，在很多高新领域的发展过程中，必然要选择使用5G技术，与5G技术进行充分的结合。例如，在无人驾驶中，要联合中央控制中心与车辆，实时监控车辆运行中的各项指标，并瞬间将制动信息传送到车辆中，实现瞬间制动，保证车辆行驶安全。这就对时延提出了极其严格的要求，需要应用5G技术，在尽量短的时间内将相关信息传递给行驶中的车辆。

1.5 万物互联

在传统的通信技术中，终端的数量非常有限，往往是根据人群需求进行具体定义。随着移动手机出现在人们的生活中，终端数量呈现爆发式的增长，此时终端数量要按照个人的需求进行计量。伴随5G新时代的到来，终端数量再次呈现爆发式增长，不仅仅以人口数量进行计量，这是因为一个人可能拥有多个终端。未来，可以接入网络的终端不仅仅只有手机一个产品，还有更多功能强大的电子产品。基于5G技术，人们日常所需的物品都可以接入到网络中，如电视机、游戏机、跑步机、空调、空气净化器、监控设备、鞋子及衣服等。

1.6 重构安全

通过5G技术的辅助，可以建设智能互联网，实现信息资源的瞬间传输，建立崭新的机制和体系。基于5G技术的支持，为智能互联网的安全运行保驾护航。假如利用5G技术将智能互联网建设完成，但是缺少必要的安全体系，那么就会对体系的运转造成巨大的安全隐患。

2 5G无线网络规划设计

2.1 区域类型划分

针对不同的区域类型，覆盖率目标是不一样的。在规划无线网络时，区域分类是按照特定的原则，对有效的覆盖区域进行归类和划分。针对不同类型的覆盖区域，采取不同类型的设计原则和服务等级，以此实现建设成本和通信质量的平衡，获取最优的资源配置。

按无线传播环境（如地貌和地形）进行区域划分，如表1所示。按业务分布进行区域分类，如表2所示。综合无线传播环境和业务分布进行区域分类，如表3所示。

2.2 5G网络链路预算

5G典型链路预算公式如下：

路径损耗（dB）=基站发射功率（dBm）-10×log10（子载波数）+基站天线增益（dBi）-基站馈线损耗（dB）-穿透损耗（dB）-植被损耗（dB）-人体遮挡损耗（dB）-干扰余量（dB）-雨/冰雪余量（dB）-慢衰落余量（dB）-人体损耗（dB）+UE天线增益（dB）+热噪声功率（dBm）-UE噪声系数（dB）-解调门限SINR（dB）（1）

5G系统仍然是上行受限系统，链路预算满足上行要求就可以达到覆盖效果，5G上行简单链路预算如表4所示。

由表4可知，密集城区满足上行5 Mb/s速率，站间距要求在250 m左右，一般城区满足上行5 Mb/s速率，站间距为450 m左右，郊区农村满足上行5 Mb/s速率，站间距要求在900 m左右。

2.3 无线网覆盖目标设定

LTE覆盖定义为（RSRP≥-110 dBm & SINR≥-3 dB的采样点）/总采样点×100%或MR覆盖率RSRP≥-110 dBm的栅格/MR采用总栅格数×100%。

表1 按无线传播环境分类

表2 按业务分布分类

表3 综合无线传播环境和业务分布分类

表4 5G上行简单链路预算

NR覆盖定义为（SS-RSRP≥-105 dBm & SS-SINR≥-3 dB的采样点）/总采样点×100%。

规划期末为无线网络覆盖率≥95%。

2.4 无线网容量目标

以良好用户体验为根本，进行网络容量建设，确保用户体验不下降。网络容量满足规划期内用户对网络容量的要求，统一标准，灵活建设，在不同场景、不同的网络负荷采用不同的建设方式，尽可能让网络容量分布和用户需求分布一致，保持网络负荷平衡，改善用户使用感知，充分发挥网络资源利用率。

根据LTE FDD网络的系统配置情况，LTE FDD网络在邻小区50%负载，不同系统带宽小区的上、下行平均吞吐容量分别如表5所示，以此做为LTE FDD网络每小区配置的数据吞吐容量。

表5 不同系统带宽小区的上、下行平均吞吐容量

根据NR网络配置，单扇区支持的用户数和5G载波带宽RB资源有关，100 MHz单小区激活RRC用户数800个，连接RRC用户数2 400个。SA组网情况下，一般市区NR小区平均容量如表6所示。

表6 一般市区NR小区平均容量

容量目标要满足市场拓展和用户发展需求。

3 结 论

5G技术是为了满足人们日益增长的通信需求而出现的，它能够极大地改善用户的通信体验，将会在十分广泛的领域内发挥出重要的作用。因此，首先应该对该技术的特点有充足的认识，并在此基础上进行合理的网络规划设计，以适应通信行业的发展趋势，引领未来通信潮流。