2019年6月6日工業和信息化部向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電四家企業頒發了5G牌照,標志著中國正式進入5G商用元年。自牌照發放后,中國移動作為“5G+”計劃的引領者,計劃今年9月底前將為40余個城市提供5G服務,進一步加速5G網絡部署,打造全球規模最大5G精品網絡。
但在5G建設中存在諸多難點,如5G基站設備對天面條件、動力要求更為嚴苛,以及新建5G獨立傳輸平面施工難度大。杭州移動自2018年啟動5G規模試驗網以來,在5G網絡的規劃和建設方面積累了諸多經驗。針對5G建設過程中難點,杭州移動在快速規劃、天面快速改造、靈活傳輸組網方案和動力改造方案4個方面做出一些探索。
快速站點規劃方案
目前杭州主城區物理宏站基本上都含TDD-D系統,前期5G規劃時與TDD-D頻段宏站1:1建站,同時5G與TDD-D站點的方位角、下傾角、功率譜密度、水平和垂直半功率角一致(5G 64TRX且SSB 8波束、4G為8TRX天線)。
5G與TDD-D的差異分析,主要從以下4個方面進行對比,詳細計算過程如下。
(1)頻段差:LTE和NR均為2.6GHz,不存在頻段差異。
(2)在功率譜密度一樣的情況下,LTE和NR的功率分別為:
LTE:40W@20MHz,NR:200W@100MHz,此時功率譜密度均為2W/MHz;
LTE RS功率為:10*log10(40*1000/100/12)=15.2dBm;
NR 每RE功率為:10*log10(200*1000/273/12)=17.8dBm;
NR 相比LTE功率增益為17.8-15.2=2.6dB。
(3)線損:LTE的RRU與天線間存在饋線損耗,一般為0.5~1.5dB。NR 64TRX AAU將天線和RRU合并,不存在饋線損耗,因此相比LTE平均減少1dB損耗。
(4)天線增益:LTE 8TRX天線增益為15.5dBm,64TRX天線增益為24.5dBm,因此NR相比LTE天線增益為24.5-15.5=9dB。
綜合以上,NR相比LTE增益為2.6+1+9=12.6dB。因此,我們可以充分利用現網TDD-2.6GHz 站點的覆蓋電平數據作為基礎數據,加快規劃落地。
天面快速改造方案
在保持網絡競爭優勢和現網網絡質量的前提下,現網天饋融合改造應盡量減少現網天面組數,原則上現網天線共存方式不超過兩組,若現網天線組數超過兩組,則建議對現網天線進行整合,以確保不增加租金成本。依據現網天線承載網絡制式的不同組合,天饋融合改造原則如以下4個方面。
一是,在不影響網絡質量的前提下,現網天饋融合改造過程中應兼顧工程改造量和實施難度,以降低建設成本,減少現網系統割接量,如可利舊現網天線時,則盡量不采用新增替換方式。
二是,現網天面僅有GSM或FDD單制式且兩組天線情況:對于現網僅有GSM單制式且兩組天線系統時,優先拆除GSM1800M(考慮到先退網)天線冗余空間給5G,新增4+4天線替換GSM900M天線;對于現網僅有FDD單制式兩組天線系統時,應根據5G天面位置最優原則考慮拆除、替換或利舊方案。
三是,現網天面僅有GSM與TDD或GSM與FDD情況:
①原則上不再保證GSM系統的獨立優化空間,盡量將現網天線系統合成一組,對于GSM業務量承載較高區域,可酌情考慮保留兩組現網天線;
②對于TDD現網已采用2288天線的站點,盡量替換為4488天線,以保證后續部署FDD實現2T4R預留空間。
四是,現網天面FDD與TDD系統共存(包括同時存在GSM系統)情況:
·若現網TDD與FDD協同優化和實施難度較小,盡量采用4488天線將各制式天線融合成一組天線;
·若同一扇區的FDD和TDL天線的覆蓋目標差異較大,如天線方向角差別30度以上,則不建議進行天饋融合,可采用4+4天線將GSM與FDD或FDD900M與FDD1800M整合為一組天線,以確保FDD與TDD兩種制式天饋的獨立優化空間;
·若NB-IoT/FDD900M、FDD1800M和TDL均有獨立優化要求時,可酌情將現網融合后天線組數保留至3組,此種情況應嚴格控制?,F網各場景天線融合改造方案如表所示。
靈活傳輸組網方案
5G空口速率的大幅提升,對傳輸環路速率也有著更高的要求,接入層傳輸帶寬需要10GE/50GE,匯聚層傳輸帶寬需要100GE/200GE,核心層帶寬要200GE。理想的5G傳輸方案為核心層、匯聚層、接入層分別新建一套平面,獨立承載5G,但往往存在接入層個別節點存在光纜資源不足,而新放光纜施工較困難,對此杭州移動提出了部分接入層利舊的方式,即在無傳輸光纜可用的情況下,采用現網PTN960升級方式,環路擴展至10G,作為5G接入環使用。此外借助寬帶光纜資源,利舊同纜不同芯,提高光纜纖芯資源利用率,也是5G快速組網的另一種方式。
對于BBU和AAU間無可用光纜的情況,采用無源波分設備可較好的解決此類問題。目前采用較多的是6波單芯方案,如圖所示,只需2芯光纜即可滿足一個5G拉遠站12芯的需求。
圖 6波單纖方案
動力改造方案
相比4G網絡,目前5G基帶處理單元BBU、射頻單元AAU的額定功耗均有數倍的提升,對基站的電源配套供電能力提出了更高的要求。面對BBU滿配額定功耗2100W、AAU額定功耗可達1200W的現實,1個5G機房的功率需求通常需要突增約6000W,為了更安全更快速完成機房動力改造,杭州移動也做了不同的嘗試。
第一,對于市電引入容量足夠且當前負載較低站點,可通過直接擴容電源整流模塊來實現容量擴容。AAU從近端機房取電,采用-57V直流電壓供電,相較于-48V線損更小供電更可靠。
第二,對于市電引入容量足夠且當前負載較低站點,若存在輸出熔絲分路不足,可以通過在開關電源上配置輸出分路分配器實現快速擴容。
第三,對于市電容量不足站點,可以將BBU和PTN設備安裝在近端機房,AAU放棄從近端機房取電,尋求通過一體化室外機柜就近取電。無法新室外柜時采用小型化的OPM80電源模塊快速部署。
第四,對于市電容量完全不能滿足時,采用拉遠方案或CRAN方案解決。
本文對當前5G網絡建設過程中的各規劃建設環節經驗做了簡要總結。而隨著5G應用場景日趨多樣化,為了滿足未來人和物爆炸式的需求,運營商必須加速5G網絡建設,在5G設備更新迭代的同時,做好相應的網絡規劃和建設方案的完善。
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