5G网络的规划思路及要点

吕景松

（中国铁塔股份有限公司河南省分公司 河南省郑州市 450000）

5G移动通信系统采用的是一种全新网络架构，可以满足人们在各类领域的多样化业务需求。例如，在大型演唱会、密集商业区、密集住宅区、高铁等流量密度大、连接密度大、移动性强的场景，用户也能够体验到超高清视频、在线游戏、增强现实等多种极致业务体验；同时，5G网络还能够满足医疗、交通、工业等垂直行业的多样化业务需求。

基于5G网络发展背景，以及人们在工作、生活和工业生产等各方面差异化需求，5G网络建设面临诸多挑战。为了满足个人用户和行业用户对网络覆盖、业务容量、连接数量、可移动性、网络稳定性等各方面的性能要求，5G网络建设必须更加合理，更加精准。

网络规划是网络建设的前提，直接影响网络质量的优劣。而且，不同于以往只针对个人用户的移动通信网络，5G网络更加注重个人用户与行业用户并行，并向垂直行业拓展。面对不同的发展思路、业务需求，运营商必须做好网络规划，，明确规划重点，以确保工程建设符合发展要求。

1 5G应用场景

移动通信网络未来将逐步渗透到生活的各种领域，与各种行业深度融合，5G网络必须满足各种垂直行业提出的多样化业务需求。因此，为应对不同应用场景下的业务需求，5G系统将面临用户体验速率、流量密度、时延、连接数、能效等多方面性能挑战。根据ITU定义，5G网络主要包含三种典型应用场景：增强型移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（URLLC）、海量机器通信（mMTC）。

增强型移动带宽（eMBB）能够保证用户在人流集中的热点区域能够为用户提供1Gbps的超高传输速率，以及数十Tbps/平方公里的超高流量密度。同时，在高速移动和覆盖边缘的情况下，也能够保持业务的连续性，并且可以达到100Mbps以上的用户体验速率；超高可靠低时延通信（URLLC）能够保证用户的端到端时延达到毫秒级别，业务可靠性接近100%，满足工业控制、车联网等行业的特殊应用需求；海量机器通信（mMTC）能够保证用户连接数达到千亿级别，连接密度达到100万/平方公里，满足智慧城市、智慧监测、智慧农业等对速率要求比较低的应用场景。

前几代移动网络主要是为了满足eMMB的需求，满足人与人之间的信息传递；而5G网络未来还需要满足URLLC和mMTC场景，将逐步构建人与物、物与物之间的连接，也将成为5G发展的重要驱动力。因此，5G系统除了全面增强其性能外，其灵活性和可扩展性也得到了较大提升，能够实现性能指标的差异化，满足用户的多样化需求。

2 5G需求分析

4G建网标准相对单一，随着新兴移动互联业务发展，5G面临多业务建网标准，对网络提出更高要求。5G业务需求包括个人客户和政企客户两大类，不同的业务场景和应用对应不同的5G需求。

2.1 个人用户网络需求

对于5G发展初期的eMBB业务，目前重点业务包括对流量速率需求比较高的高清视频、AR/VR业务。典型的eMBB业务对网络的需求如表1所示。

2.2 行业用户网络需求

5G网络也可应用于公共安全、智慧旅游、生态环境、车联网、智能制造、大型赛事、融媒体等垂直行业，根据中国信通院相关研究报告，5G产业应用典型场景的网路需求如表2所示。

3 5G无线接入网架构

4G无线接入网架构包括BBU和RRU两级架构，与4G架构不同，5G将演进成CU、DU和AAU/RRU三级架构；其中，根据处理内容的实时性，4G的BBU功能被重构成CU和DU两个功能实体，CU单元由BBU的非实时区域构成，DU单元由除去BBU非实时部分的结构组成。CU单元能够实现对实时要求不高的无线协议栈功能的处理，支持部分核心网的功能下沉，满足覆盖边缘业务应用的部署。DU单元能够实现对物理层功能的处理，以及对实时性要求较高的无线协议栈功能的处理，可以满足超高可靠低时延通信的网络需求。另外，5G AAU由以下三部分构成：BBU的部分物理层处理功能、原RRU以及有源天线部分。

（1）C-RAN大集中：下联基站数一般为10～60个，通常部署在接入汇聚机房或一般机楼。

（2）C-RAN小集中：下联基站数一般为5～10个，通常部署在接入局所。

（3）D-RAN：下联基站数一般为1～3个，通常部署在宏站机房。

从近期发展趋势来看，5G网络主要为了满足eMBB业务场景，因此，目前5G网络建设主要采用CU/DU合设方式，能够节省网元、降低部署成本、缩短建设周期、降低运维复杂程度。然而，从中远期发展来看，随着垂直行业业务发展，5G RAN架构将逐步向CU/DU/AAU三层分离架构演进。因此，现阶段进行5G网络规划时，应充分考虑这一因素，需要结合机房条件、光纤资源，优先采用BBU集中放置方式，方便未来实现CU/DU架构分离。

4 5G无线网络规划

由于5G网络工作在高频段，损耗大、衰落性强，更易受外部环境的影响。因此，在网络规划阶段，应该充分考虑规划区域的无线传播环境，并且结合规划的区域的覆盖需求、容量需求及话务模型等因素，通过链路预算、容量规划、站址规划等工作，才能使设计的网络更加合理、更加精准，达到覆盖的预期效果。

4.1 规划思路

根据以往通信技术的变革分析，5G技术和产业将逐步走向成熟，是一个长期发展的过程。因此，4G网络会长期与5G网络共存，并且相互协作，共同满足业务的承载需求。根据个人和行业用户的不同需求，特别是垂直行业融合，规划工作必须坚持业务需求为目标，坚持结果导向和问题导向，根据业务需求不同、区域类型不同，分阶段对5G网络进行规划与建设。

4.2 规划流程

结合5G网络的特点和定位，要重点关注其高密度、大容量、快速移动接入等性能指标要求。与3G、4G无线网络规划类似，5G网络规划流程大致可以分为三个阶段：规划准备阶段、预规化阶段、详细规划阶段。

表1：典型eMBB业务网络需求

表2：5G产业应用典型场景通信需求

4.3 规划要点

5G网络规划主要包括覆盖规划和容量规划两方面。针对覆盖，规划设计时需要提供广度与深度的保障；针对容量，规划设计时需要做足厚度保障。

另外，不同场景下的无线网络传播模型具备不同的特点。单站的覆盖面积能够通过链路预算计算得出，然后根据规划区域的面积，可以得出满足该区域覆盖指标要求的站址数量。

4.3.1 覆盖规划

首先，需要计算覆盖区域的最大允许路径路损，其可以通过链路预算表得出；然后，需要计算基站小区的最大覆盖半径，其可以通过站址类型及传播模型等因素确定。最后需要得出满足该区域覆盖指标的最少站址数量，其可以通过该区域覆盖面积和小区的最大覆盖半径计算得出。

具体步骤如下：

（1）计算小区最大覆盖半径：根据5G链路预算表计算得出该区域的最大路径损耗；再通过对应的传播模型，就可以计算出基站的小区最大覆盖半径。

（2）计算基站最大覆盖面积：结合小区最大覆盖半径，并考虑到站址的不同类型，能够得到单个基站的最大覆盖面积。

（3）计算站址数量：规划区域面积与基站最大覆盖面积求商，可以得出该区域满足覆盖要求的站点数量。

4.3.2 容量规划

4.3.2.1 理论方法首先，根据话务模型能够计算出单个用户的平均上行速率和平均下行速率；然后，规划区域内的用户数与以上上下行平均速率相乘，可以计算出总上行吞吐量和总下行吞吐量；最后，总吞吐量与单站平均吞吐量求商，计算出满足容量需求的站址数量。

4.3.2.2 站点规模计算

满足容量的站址数量=该区域总吞吐量/单站平均吞吐量。

在覆盖区域内总用户数明确的条件下，通过分析业务模型及小区吞吐量等指标，可以得出每个基站小区支持的用户数量。然后，分析在满足覆盖条件下得出的站点数量是否满足该区域内的容量需求。若满足，则可确定该区域内站点数量，若不满足，则需要进一步调整站点规模取值，直到满足要求，最终得出同时满足覆盖和容量的站点数量。

4.3.3 站址规划

站址规划应该尽量满足用户的容量需求和网络的覆盖要求、满足城市规划和发展需要、满足电信企业位置需求、满足电信企业天线挂高要求、满足无线传播环境、干扰、安全等要求。

5 总结

网络规划是网络建设的前提，直接影响网络质量的优劣。因此，各大运营商在5G网络建设时，应该着重加强网络规划部署工作。确保网络建设思路、基站部署、设备选型等，满足基于5G网络承载、面向不同业务应用的绿色、开放、共享的新一代移动通信系统。