5G 移动通信技术及其对基站配套的影响

邹 准

（湖南省邮电规划设计院有限公司，湖南 长沙410126）

0 引 言

随着移动互联网和物联网市场与业务应用的迅猛发展，5G 技术加快发展进程，对于整个社会经济发展均会产生巨大影响。只有掌握5G 核心技术，才可引领未来的科技发展。因此，亟需对5G 移动通信技术及其对基站配套的影响进行深入研究。

1 5G 移动通信核心技术

1.1 高频段传输

2G、3G 以及4G 移动通信技术的工作频率在3 GHz以下。由于通信业务繁多，3 GHz 频谱以下资源比较拥挤，相比而言高频段可用资源丰富。5G 移动通信技术可充分利用高频毫米波段，不仅能够有效减小通信设备尺寸，同时信息数据传输速度也更快。

1.2 大规模MIMO 技术

在5G 移动通信技术的发展中，大规模MIMO 技术是十分重要的核心技术，被广泛应用于无线通信领域。对于5G 移动通信网络无线侧，可利用MassiveMIMO技术将射频模块与天线进行有效集合，有效实现一体化集成建设。大规模天线应用场景如图1 所示。

1.3 超密集组网

在5G 移动通信技术的实际应用中，为了能够有效满足室内外数据传输的需要，可采用宏微异构、高低频协同的方式实现超密集组网。与4G 通信网络相比，它的数据流量更大。通过应用超密集组网，增加低功率微站的部署密度，满足5G 高系统容量和可靠用户速率等需求，且网络部署方式更加灵活便捷。

图1 大规模天线应用场景示意图

1.4 同时同频全双工技术

通过应用同时同频全双工技术，能够实现多个方向信号的同步传输，可同步进行信号发射以及接收，进而充分利用空口频率，提升移动通信网络的灵活性和稳定性。

1.5 新型网络架构技术

5G 移动通信技术可被应用于多个场景，因此在5G 核心网络框架的构建中必须保证其框架结构灵活便捷。在5G 技术发展中，将以4G 技术作为基础，充分利用smallcell 异构网络技术，只需构建小型基站，即可保证网络信号强度，增加通信网络覆盖率。另外，还应利用基于云无限接入网络构架的C-RAN 技术，有效增加通信网络容量，提高频谱利用率。

2 5G 基站产品架构及形态

4G 通信网络的基站产品架构为BBU 和RRU 两级结构，而5G 基站产品架构已发展为CU、DU 和AAU三级结构[1]。

（1）CU（集中单元）：属于原BBU 架构的非实时部分，具有处理低实时的无线协议栈功能，同时还可部署部分核心网功能下沉业务和边缘应用业务。

（2）DU（分布式单元）：具有处理物理层功能和高实时的无线协议栈功能，能够有效满足uRLLC 业务需要，通过与CU 配合应用构成完整协议。

（3）AAU：由BBU 部分物理层、RRU 部分物理层以及有源天线所组成。

在5G 通信网络部署过程中，对于5G 设备一般选择CU/DU 合设方式，而随着5G 业务需求的不断增多，其可以MEC 边缘云为基础，选用CU-DU 分离方式，还可综合机房条件、光纤资源实际情况对BBU 进行集中放置。

3 5G 移动通信技术及其对基站配套的影响

3.1 5G 网络部署的差异

4G 移动通信基站的配套设施一般使用4/8 通道天线。随着5G 移动通信技术的发展，天线数量增加至64 通道。通过增加基站天线数量，能够有效提升频谱效率和覆盖能力，但是能耗也会大大增加，运营成本较高，对于基站建设规模和质量要求也较高。另外，在5G 移动通信技术的推广应用中，应强化资源共享，提升用户体验。在5G 移动通信基站建设和网络部署过程中，要求有效控制机房建设数量和质量，进而达到良好的成本控制效果。另外，对于基站覆盖面积也相应缩小，如在密集城区用高频组网，覆盖半径从4G 的350 m 下降到250 m 左右。由此可见，5G 通信网络对于基站数量的要求较高，应适当缩小基站建设规模，推广应用小型基站。

3.2 微基站建设

微基站的发射功率一般在10～20 W，覆盖范围较小。与宏站相比，微站的体积和重量均比较小，安装和使用方式便捷。但是，微站的覆盖范围较小，可与宏站建设相结合，互为补充，进而实现立体覆盖。在5G 通信网络发展中，5G 网络频段较高。如果依然采用传统的建设方式，将会影响5G 网络的覆盖效果。对此，5G 网络可利用异构网络实现深度覆盖。如今，很多厂商已提出多种异构网络底层网络覆盖设备和技术类型，其中SmallCell 的体积小，部署方式灵活便捷，并且能够有效提升5G 通信网络性能和服务质量。

3.3 对电源设备的影响

与4G 相比，5G Massive MIMO 基站的功耗较大，单个5G 基站直流负载功耗可达到单个4G 基站的4 倍。如果需增加1 套5G 系统，则外市电容量需增加8 kVA左右。通过对外市电侧进行分析，现有基站外市的电容量在15～30 kVA 之间。如果扩容，则基站外市电容量无法满足实际需要。另外，通过对交直流电源侧进行分析，有些电源设备的交、直流容量较低，要求及时更换，避免对63 A 及以下容量交流配电箱以及300 A及以下容量开关电源的正常使用造成不良影响。

3.4 对蓄电池的影响

建设1 套5G 系统按3 h 备电时长计算，则需增加蓄电池300～400 Ah，同时还需安装1～2 个机架。如今，在宏基站规划建设中，一般要求安装2 组500 Ah 铅酸蓄电池。但是，如果使用空间比较紧张，则可利用替换方案，但是必须满足2 套4G 系统和2 套5G 系统的实际需要。如果机架空间比较丰富，则可安装使用梯级铁锂电池，同时还应注意对现有铅酸蓄电池原位替换梯次电池，将其容量提升至1.5 倍。

3.5 对空调系统的影响

在5G 建设中，1 套5G 室内设备将增加1.5 kW 发热量。对于宏基站，可安装大风量专用空调设备，进而有效解决制冷问题。通常情况下，现网大部分室外机柜允许冷负荷范围为500～1 000 W[2]，因此适用性较差。要求根据实际需要积极开发新型室外机柜，确保能够满足室内设备负荷热量。

3.6 对塔桅承载能力的影响

与4G 通信网络相比，5G AAU 的宽度增加了50%，挡风面积在0.32～0.51 m2之间[3]。与传统的天线+RRU 相比，它的挡风面积缩小较多，且与4G 天线相比，5G AAU 重量可增加25%，因此对于铁塔承载能力的要求较高。如今，在城区存量基站规划建设中，景观塔和楼面塔较多，但是承载力水平较差，因此在5G 通信网络的推广应用中应妥善解决5G 挂载压力较大的问题。

3.7 BBU 集中放置

随着5G 通信网络技术的快速发展，通信网络正逐渐从广覆盖发展为深度覆盖。在基站建设中，对于资源的需求量不断增加，导致站点资源数量不断减少。因此，在5G 通信网络规划建设中，应妥善解决这一问题。与常规基站建设方式相比，分布式基站的设备小，能耗低，投资少，建设快。通过建设分布式基站（BBU+RRU）能够将基带单元与射频单元相分离，进而有效实现基带单元集中放置，有效减小机房建设和租赁需求，进而降低物业协调工作难度。通过集中设置BBU，可有效降低RRU 拉远站点配套建设，减少网络建设成本，同时提升电源供给效率，达到良好的节能减排效果。以外，由于基站部署方式比较灵活，也可有效避免基站机房选址的影响，进而提升建网效率。

4 结 论

综上所述，本文主要对5G 移动通信技术及其对基站配套的影响进行详细探究。当前，通信网络已从2G发展至5G，5G 移动通信网络技术的应用对社会经济发展产生了较大影响，应明确5G 移动通信技术及其对基站配套的影响，加强对5G 核心技术的研发，培养5G领域龙头企业。