中国移动4.9G及高频段组网规划研究

摘要：5G网络商用建设已基本步入建设正轨，由于当前5G网络技术特点的重大不同变化以及将来人们普遍对通信网络需求频率的显著提高，5G网络将承载起的已经不仅单单的是传统通话传输和高速上网服务的传输功能，它将也必将承担负着实现人们普遍对发展移动无线宽带互联网（MBB）增值业务以实现全球万物信息互联之美好愿景的向往，而大带宽的使用才能满足人们对不同业务的更好体验。因此，在针对大带宽的eMBB业务时，较高频谱资源开发利用及高频技术将成为5G网络发展的重要组成部分。本文首先介绍了中国移动4.9GHz网络频段的组网规划分析，根据分析结果着重介绍了4.9GHz频段的网络应用。其次，本文在5G网络毫米波频段上进行了性能分析及网络规划分析，并根据分析重点介绍了5G毫米波在重要场景的应用。

关键词：5G;高频段组网;毫米波

一、概述

频谱资源一直是网络发展的基础。5G频谱可以分为FR1区和FR2区两个子区域，5G频谱中第一个子区域的频段范围为450MHz到6GHz，所以叫它Sub6G。5G频谱中第二个子区域的频段范围大为从24GHz到52GHz，此两个区域频谱波长均为毫米级别的，所以又叫它们毫米波频段。其中，在对频谱资源分析及利用的过程中发现，由于Sub6G频段自身的绕射能力强等特点，资源最具有发展潜能，是5G网络发展的主要频段资源。但是，在将来人们生活服务中真正能够实现体验到极致的宽带业务与服务，实现5G网络的峰值速率，还必须需要提供连续的大的带宽的频谱资源来作支撑，毫米波的频段也将真正成为一个连续的大的带宽的频谱资源真正的提供者。高频的覆盖特性及路径损耗特性要求较高，所以针对毫米波的网络规划设计需要更加精细化。本文主要对Sub6G的4.9GHz频段以及毫米波频段进行分析。

二、4.9GHz性能分析

目前中国移动将4.9GHz频段主要应用于热点区域、高流量区域，作为容量上的补充使用。相比于2.6GHz频段， 4.9GHz频段虽然频段较高，路径损耗较大，但是对于业务丰富的5G网络来说，4.9GHz频段用于5G网络垂直行业专项业务覆盖也是个不错的选择。采用4.9GHz频段专网覆盖大大避免了5G网络的同频干扰，并且4.9GHz频段在大带宽业务能力上更具有优势。

（一）4.9GHz组网规划分析

针对5G高容量场景中，可以规划4.9GHz网络用于高容量场景的热点覆盖和盲点覆盖。也可以与2.6GHz频段网络协同覆盖，用以解决更大带宽、高可靠。低时延的网络需求。在5G网络行业应该方面，由于4.9GHz频段在网无线环境中，频谱资源独立，干净，所以在行业规划应用过程中，4.9GHz频段网络主要适用于要求干扰低、专业性强、保密性好等行业专网覆盖。通过专网覆盖将给相关行业和运营商都带来极大的商业价值。随着5G网络的发展，4.9GHz频段专网将越来越受不同行业的青睐。特别是自动驾驶技术的应用、智能工业、智能医疗等新技术的需求，4.9GHz网络也将随着行业的进步发展越来越好。

（二）4.9GHz应用分析

1.高容量场景

在目前5G发展初期，中国移动将2.6GHz频段作为主要网络规划建设频段用来5G网络的广覆盖，在5G网络高容量场景中，4.9GHz频段网络主要用来弥补高容量场景中局部热点区域覆盖。在移动5G网络广覆盖过程中，采用2.6GHz频段用来解决一般eMBB业务场景，利用4.9GHz频段网络解决高容量場景补盲。根据4.9GHz频段自身的上下行配置灵活等特点，在上下行要求较高的业务场景中使用4.9GHz网络覆盖可以提高最优的上下行容量配置。因此，在5G网络规划建设初期，使4.9GHz和2.6GHz的网络协同发展，发挥出它们最大潜能。

2.深度覆盖场景

由于4.9GHz频段相比2.6GHz频段高覆盖能力受限，在5G网络整体建设过程中，4.9GHz频段不适合作为主要网络进行建设。在室内外场景中，由于4.9GHz频段网络穿透损耗较高，加上自身频段的独立性，4.9GHz频段最优的使用范围为在2.6GHz网络覆盖的基础上，小区域补盲覆盖，这样在有针对地覆盖情况下，提高了覆盖容量和系统间隔离度，从而提升了网络能力，让4.9GHz频段特性发挥到最大化。

3.上行大带宽场景

根据当前现有高清行业用户群体对高清业务带宽的普遍需求，比如高清视频实时监控，AR/VR/8K电影等高清影视娱乐应用业务，对高清上行带宽速率就有着极高的技术要求，目前的主流分辨率业务对空口速率需求如表1所示。由表可以看出，在正常工业互联网应用中，上行网络带宽需求最大可达到1Gbps，而当前如果采用2.6GHz网络覆盖，根据现网情况配置2.6GHz网络上下行时隙，只能采用7D2U的帧结构，所以在此配置基础上上行最大速率只能达到250Mbps，无法满足工业互联网要求。所以，在类似这种大上行的应用场景中，建议采用4.9GHz的3U1D时隙配置进行覆盖，采用该配置小区最大可提供1.2Gbps流量，这样就可完全满足工业互联网要求。

三、5G 毫米波性能分析

在5G网络频段中，5G网络高频资源与现有网络使用资源相比最大的特点就是传播损耗特性的不同。无线网络信号在自由空间中传播过程中，随着频段的增加，路径损耗也随之增加。通过自由空间链路预算可知，频段在2GHz时的链路损耗为22.9dB，如果频段增加到70GHz时，路径损耗将增加到30.9dB。根据毫米波频段频谱的自身特点，相比较低频段它的波长更短，绕射能力差，所以5G网络采用毫米波频段覆盖时如果想要达到相同的覆盖效果，需要增加天线增益、加大天线尺寸及相应技术来弥补毫米波频段在空间链路上的传播损耗。同时，在毫米波频段网络规划设计过程中还需要更加细致地考虑人体、植被、雨衰等不同材质损耗的影响。

（一）5G毫米波组网规划分析

在未来5G毫米波组网规划中，5G毫米波系统需要结合自身特点根据业务需求与5G低频网络共站址部署或者新建部署。5G毫米波系统要求特点是需要具有较强的移动管理性和系统间及频段间的互操作性。根据业务需求及场景特点，需要的毫米波基站设备形态有所不同。在设备终端方面，需要支持5G高低频多模多频段终端。在部署毫米波基站的过程中需要细致考虑毫米波基站自身的特性，5G毫米波适合规划建设在相对空旷区域内。

1.毫米波小基站场景

根据现阶段5G网络部署来看，毫米波基站还未正式加入现网规划建设的行列，但是随着网络智能化发展，万物互联的需求增加，立体组网的密度会大大增加，毫米波基站将顺势而出。根据毫米波自身的传输特点及覆盖范围受限，在未来通信发展过程中，未来满足不同业务需求，大量小型毫米波基站必然会出现。

2.毫米波基站回传

在移动通信基站回传中基本采用两种方式进行的，第一种方式就是比较传统的采用光缆布放的方式进行回传。第二种方式就是采用无线网络的方式进行回传。因为在无线网络回传过程中网络指标要求比较高，传统的无线网络满足要求比较困难，而5G毫米波系统根据自身特性具有回传网络要求的高质量网络要求，所以5G毫米波系统可以满足要求。这样在传输光缆资源无法到达的高价值场景中利用毫米波基站建设，即可满足用户的业务需求，又可以通过基站与基站间对打的方式实现无线数据回传的功能，一举两得，节省了建设投资。

3.毫米波垂直行业专网

5G毫米波的带宽比较丰富，在规划设计过程中可以灵活规划分配频点，在常规网络规划建设中，毫米波可以与低频系统协同组网，用来满足高速率大带宽业务需求。5G毫米波还可以规划特殊频点，用来支撑垂直行业的专业化业务。除此之外，5G毫米波网络与未来发展的人工智能技术和网络边缘计算技术相结合，发挥各自的潜能，为垂直行业各业务需求提供强有力的高容量、高速率、大带宽、超低时延和超可靠性的网络需求。

4. 5G毫米波超密集组网及异构网分析

根据未来网络发展情况分析，在未来5G毫米波基站建设过程中，毫米波基站数量越来越大。现网中其他频段网络根据业务需求仍需要长期共存，所以需要在相同区域内形成多系统网络基础上，采用超密集组网方案，这样才能在多系统网络共存的情况下提高5G网络质量。因此，在5G毫米波网络的基础上，采用超密集组网方式将是未来网络发展的趋势。

5. 5G毫米波的超密集异构网特点

（1）高低频多系统小区重叠覆盖。根据不同的5G业务需求，采用低频网络连续覆盖，高频网络热点覆盖的原则。（2）高频段毫米波小区需要根据业务需求灵活部署。高频毫米波小区根据业务的实际情况以点或线的方式灵活建设。灵活微小区的建设将不能影响宏小区的网络拓扑。（3）在大规模规划建设毫米波基站时，毫米波微小区可以采用频率复用进行规划建设。频率复用规划过程中需要做好隔离度要求，避免同频干扰。（4）高低频宏微结合建设，在宏小区边缘，由于有微小区提供服务，宏小区边缘速率仍可满足用户需求，从而达到良好的全位置用户感知。

6.超密集异构网面临的挑战

（1）干扰。在超密集组网建设中，由于基站密度较大，基站间重叠覆盖问题严重，基站与基站间各种干扰问题层出不穷。为了适应超密集组网方式避免基站间干扰，相应的干扰技术陆续成熟起来，为超密集组网建设保驾护航。（2）虚拟化小区频繁产生的信号切换问题。多微基站的大规模快速开发建设也往往会导致基站信号间频繁地发生切换干扰等信号问题，频繁的信号切换干扰也会影响用户信号的感知，所以为了能彻底地解决基站用户的这一复杂信号问题，超级异构网引入和采用了虚拟化小区技术。如图1所示，将宏基站小区设置为虚拟小区，宏基站小区虚拟基站小区主要承载基站控制面信令。高频微基站小区主要设置为移动用户层，高频微基站移动微基站小区主要承载移动用户面数据。该移动无线网络技术平台主要还是以面向移动通信终端用户的为技术业务核心，用户在移动过程中，宏站虚拟小区快速切换更新，保障宏站虚拟小区与移动用户保持良好的链路关系和较高的QoS。当用户在相同的虚拟小区内移动时候，将不会产生小区间切换现象，因此不影响用户感知。（3）多用户接入及资源配置不均衡。在未来超密集组网中，用户在相同区域内会同时选择接入不同系统网络。但是在选择过程中，如何选择选择哪个网络是关键。在选择过程中既要考虑业务需求、用户感知也要考虑无线资源合理配置。基于此，業界一般采用接入判决算法来解决这样的问题。

（二）5G毫米波应用分析

根据5G网络技术特点，5G网络支持全频段频谱设计，由于频谱规划从低频到高频差别较大，特别是覆盖能力上相差甚远，所以在5G网络频谱规划设计过程中，网络的覆盖能力是关键因素之一。在5G网络频谱规划设计过程中，需要根据高低频谱特性，合理规划，协同规划，用以满足不同5G业务需求。根据网络发展要求来看，高低频协同发展建设是主要的规划建设趋势。

1.室外热点场景

针对未来室外热点场景的规划可以采用高低频协同规划设计的方式，从而提高用户更好的感知度并且也提高了小区的容量。根据室外热点小区实际传输资源情况，部署毫米波小站或者有自回传的小站。这种场景下的毫米波基站不具有连续性，需要在建设过程中考虑高低频协同，确保移动用户的可靠性。

2.密集城区/城区基础覆盖场景

针对密集城区的基础覆盖场景，更需要高低频的协同规划部署，通过新建或者与4G网络共站建设2.6GHz低频网络保证覆盖的连续性，通过毫米波网络建设用来保证高容量深度覆盖的有效性。

3.室内热点覆盖场景

针对室内热点覆盖场景，由于室内业务种类繁多，用户感知速率及小区带宽容量要求都很高，根据室内覆盖面积大小、业务种类及用户数量，室内小区域场景可以单独部署毫米波网络;针对大型室内场景如交通枢纽、体育场馆、购物中心等场景需要结合业务种类及用户数量采用高低频协同部署方式。

四、结束语

从通信产业链成熟情况和无线网络发展及部署进度情况考虑，根据现阶段中国移动5G网络规划建设情况，4.9GHz频段主要与2.6GHz频段协同应用为主，主要应用于高价值、高容量场景中用于深度覆盖和专项业务覆盖。而针对高频段5G毫米波系统进入正式商用还需要一段时间，届时在满足5G网络6GHz以下频段系统已经完成大部分城市重点区域覆盖建设后，高频段5G毫米波系统将会慢慢接入。

作者单位：李新章    中国移动通信集团辽宁有限公司

参  考  文  献

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