5G規模部署面臨的挑戰及因應措施

摘要：隨著我國5G商用執照網路規模部署至關重要，本文從多個角度詳細分析了5G規模部署的結合時機合適，以及可能面臨6個面向的問題與挑戰，最後針對主要挑戰鬥迅速。

前言

2018年12月6日工信部向三大电信运营商发放了5G系统中低频段试验频率使用许可。其中，中国电信和中国联通获得3500MHz频段试验频率使用许可，中国移动获得2600MHz和4900MHz频段试验频率使用许可。频率资源是移动通信网的核心战略资源，我国5G系统试验频率使用许可的发放，有力保障电信运营商全面开展5G规模试验网的建设，进一步推动我国5G产业链的成熟与发展。

三大运营商在全国各地也积极开展5G试验网建设。中国移动2018年在上海、苏州、杭州、广州和武汉5个城市建设规模试验网，2019年扩大到40个城市。中国电信建成SA为主、SA/NSA混合组网的跨省跨域规模试验网，在北京、上海、广州、深圳等17个城市开展5G创新示范试点；中国联通推进“7+33+n”5G试验网络部署，在北京、上海、广州、深圳、南京、杭州、雄安等七座城市核心区域联系覆盖，在33个城市实现热点区域覆盖，在n个城市定制5G网中专网。

2019年6月6日，工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。我国正式进入5G商用元年， 5G网络建设规模部署是电信运营商面临的首要任务，本文从标准、设备、基础资源储备、垂直行业应用等多个角度分析5G规模部署可能面临的问题和挑战。

5G規模部署的時機

我國5G牌照的提前推進還不符合規模部署的條件。对比4G商用进程，第一版R8标准2009年颁布，国外运营商从2009年开始陆续商用，ITU在2012正式批准LTE-Advanced为4G正式标准后，我国在2013年12月正式颁发4G牌照，因为已有成熟的标准、设备和国外规模建设经验参考，国内运营商马上进行了大规模网络部署。而5G的完整標準（R16）要等到2020年才能實現，目前標準、晶片、設備及應用都尚未具備全面部署的條件。5G大規模部署的時機取決於幾個重要因素。

1.1 標準進程

R15的2个版本标准（Option3和Option2）分别于2017年12月和2018年6颁布，Late drop版本标准（Option4/7）2019年6月份颁布。真正实现5G全部功能的R16标准将在2020年3月份冻结6月份颁布。从标准进程看，目前网络只能支持eMBB和基本URLLC业务。

1.2 晶片、設備成熟

2019年1月，IMT-2020（5G）推进组在北京召开的5G技术研发试验第3阶段总结会上公布，5G第3阶段测试基本完成，5G基站与核心网设备均可支持非独立组网和独立组网模式，主要功能符合预期，达到预商用水平。

2019年5月21日工信部在國新辦召開的國務院政策會議上表示，我國5G產品日漸成熟，系統、晶片、終端等階段已達到相當水平，具備基本部署的條件。

主要5G網路側及終端側產品供應進度如表1及表2所示。

1.3 基礎資源儲備

相較於4G網絡，5G從組網結構到設備形態發生了革命性變化，對各類基礎資源的要求更高更嚴。 CU/DU/AAU重構及新的業務需求引發了5G接入網網路結構的調整，增加前傳承載、CU/D U匯聚（C-RAN組網）、UPF/MEC下沉等重大變化，對接入側傳輸資源（光交、管道、光纜）和匯聚機房這兩大類基礎物理資源的需求，需要優化在大規模基地台和部署前完成。

存量塔基地台和樓面資源已經承載三大電信業者的2/3/4G各種製式和相關的網路設備，共建共享程度非常高，再新增5G AAU的指標非常大，尤其是滿足所有營運商同時部署，在規模部署前，需要對存量塔基地台和系統進行詳細的排查、整合和最佳化，提升存量塔的可用度和系統進行詳細的排查、整合和最佳化，提升存量

1.4 應用成熟度

5G設計目標是全面滿足三大場景（eMBB/uRLLC/mMTC）的需求，從to C為演員進階為to C和to B雙翼齊飛，某種角度上來說5G的使命就是充分使能各個垂直行業，通過和垂直行業的融合，帶動整個社會各行各業的信息化和標準化升級。目前5G和垂直產業的融合應用尚處於初步探索階段（如圖1所示），電信業者透過各類5G+的應用展示網路能力與應用前景，搭台子、建圈、抱團子，實現相互滲透和相互影響，帶動5G應用的真正成熟，進而促進網路建設更加完善。

圖1 5G應用發展階段與典型應用

1.5 地方政府支持

各地政府基于标准和技术的成熟情况，纷纷出台政策支持5G相关基础设施及产业的发展，制定明确的行动计划和发展目标，以《浙江省人民政府关于加快推进5G产业发展的实施意见》文件为例，详细规划了2个时间节点（2020年和2022年）需完成的建设任务和网络覆盖目标，立足2022年能够实现5G在经济社会各领域得到广泛应用和深度融合，达到国际领先水平，构建优良的5G产业生态，成为全国5G网络建设先行区和具有国际重要影响力的5G产业发展集聚区、5G创新应用示范区。

1.6 規模部署合適

综合以上因素，建议国内5G网络部署的节奏如下：2019年将先从重点城市的热点地区，需求高的区域先行启动，然后不断地发展推进；2020年R16标准正式推出后进行第一次大规模部署，网络驱动业务进一步成熟，2012—2022年继续扩大网络部署的广度和深度，结合覆盖和业务场景，细化网络部署策略和能力下沉，有效匹配和支撑各行各业和5G的融合发展。

挑戰

在標準和設備成熟之後，推動5G網路規模部署還面臨網路規劃、基礎資源、工程實施上的各種困難和挑戰，總結有以下幾點。

2.1 網路NSA/SA部署的選擇

初期5G主要发挥大带宽接入能力，支持大流量类业务，如VR、AR、4K/8K高清直播回传等，为了快速商用5G，初期可以选择基于4G核心网EPC的NSA（Option3 方案）部署。随着标准、设备和产业的成熟，以及更多低时延和大连接业务的需求，建设全面支持5G新业务需求与相关功能的SA（5GC+NR，Option2方案）网络成为必选。

從搶佔市場商機角度，需要快速基於部署NSA的5G網絡，後續再改造升級為SA網絡，從綜合建設成本（TCO）分析，先建造NSA成本然後直接部署SA網絡。

2.2 CU/DU重建後的gNB有何變化及影響

CU/DU重構後的5G基地台gNB分成3部分邏輯功能CU+DU+AAU，引發以下幾個方面的問題：CU/DU物理實體合設或分割、AAU和DU之間的前傳承載方式、AAU的形態（體積、重量、功耗）的影響、無線接入網架構是否需要調整這些問題內部和DUDU端和DUDU形狀傳輸+回傳。後期基於業務需求，CU和DU是獨立實體實體，構成三級架構（CU-DU-AAU）， CU部署位置可高可低，DU基於業務需求，可匯聚可分散，傳輸承載分為前傳+中傳+回傳。

2.3 5G NR接取網架構是否有調整

自從遍佈基地台（BBU+RRU）出現後，無線接取網路出現DRAN和C-RAN 2種建設模式，C-RAN模式透過BBU節省機房資源，基頻資源集中良好提高效率，有效降低終端建設成本，但也增加了傳輸資源和維護壓力。在5G時代C-RAN有更重要的價值，面對靈活的業務場景要求無線接入網絡架構更加靈活和健壯，網絡支援業務的接入接入；CU/DU分離、DU匯聚，有利於引入SDN/NFV，實現資源可靈活融合編排/切片，網絡自動維護；垂直行業要求網絡功能下沉，部署MEC，媒體面下沉。 NR接取網能有效支撐電信業者做優連結服務、做強連線應用，打造與網路公司正面競爭的能力，當然也同樣面臨機房、樓層、光交等基礎資源的巨大建設與維護壓力。

2.4 Sub 6GHz下宏站/微站位址資源滿足情況

国内3家电信运营商都获得了Sub 6GHz以下的5G频段，从覆盖能力来说，中国移动的2.6GHz能力最强，从产业成熟度分析，中国电信和中国联通获得的3.5GHz更为领先。目前三大电信运营商的2/3/4G网络站址资源非常丰富，但是站点物业属性非常多，有运营商自有、铁塔公司所有、第三方公司所有、公共属性（各类灯杆、楼面资源等）。

存量站址可用度涉及到多个方面因素，从覆盖角度看包括5G基站（2.6/3.5GHz）的覆盖能力、存量站址满足程度、新建站址获取、小微基站杆体资源获取；从存量资源改造上包括机房配套、天面塔桅2个方面工作；从网络结构角度包括C-RAN组网下基础资源系统问题，以及如何锚定4G基站；从满足业务需求角度分析看包括不同价值区域、特殊业务场景以及针对2B业务的不同网络部署及站址要求。

2.5 5G gNB設備對基礎設施改造的要求

新的5G gNB基站对机房配套和天面配套的要求远高于以往2/3/4G基站，主要原因是新的AAU设备从体积、重量和功耗都增加，表3为目前典型设备的参数表。

表3 主要廠商5G gNB設備物理參數

新的 AAU 產品形態和物理參數帶來了 4 個方面的參數。

      a) 天面空間緊張。共建共享背景下多運營商多系統共塔部署，導致天面資源緊張，新增5G AAU設備，增幅加大。

     b)承重要求较高。5G  AAU通常体积大（逾35L）、重量高（逾40kg）、迎风面大（逾0.5m2），天面塔桅的工艺改造要求明显高于4G。

     c)美化天面架構。現有美化天面內部安裝空間架構，無法滿足5G AAU的安裝空間、設備的要求。

      d)交直電源系統改造。新增5G系統後對現有基地台的交直電源系統帶來了更大的壓力，尤其是多個共享站址場景，交流市電容量不足及改造是5G規模部署的關鍵確定因素。供電系統如圖2所示。

圖2 5G基地台交直電源系統圖

2.6 5G室分建設模式探討

室內環境是數據業務的高發區域，涉及許多也是5G業務的高價值區域，但5G室分建設需要並面對以下幾個問題。

a) 種類。

（一）現網室內覆蓋建設模式的多樣性，DAS、小面板、漏纜、皮站等。

(b)5G需提供硬體業務支撐能力。

(c) 面臨頻寬覆蓋場景類型如何建置的問題。

b) 緊張程度。

(a)傳統DAS為被動室分系統無法監控、無法管理，故障修復難，新建合路難。

(b)數位化室分配比例不高，無法支援精細化評估、網路資源預測。

(c) 如何改造及維護都需要投入龐大的人力物力。

c) 價值性。

(a)5G典型室內業務包括VR/AR、智慧製造、智慧能源、無線醫療等。

(b)針對不同場景價值需要客製化室內覆蓋系統方案。

d) 經濟性。

(a)需求大、站點多，大部分房分都需要升級改造。

(b)營運商在4G網路中升級已規模引入數位化室劃分方案，針對5G，數位化室劃分使用量將大幅提升，造價是否會有效降低。

(c)不同場景需要透過建造方式，以實現最優化。

因應措施

3.1 總體因應思路

a) 以終為始，能力預埋。深度挖掘現有站址、機房、傳輸等資源，以5G SA網路全面覆蓋為目標，結合5G NR無線接入網網路結構調整，依照C-RAN整體規劃，提前進行資源規劃與能力預埋，為規模化建設形成完善的基礎資源（站址、機房、管道、光纜）。

b)待命，施工先行。考慮5G主設備更新換代及供貨能力，可不急於全面部署。基於5G全面部署規劃的站址部分，對需改造、需新建的站址、天面、機房定位等進行提前設施改造，否則5G快速規模部署的設備需求。

針對5G網路的規模部署，成立5G專門的工程實施中心並包含無線、傳輸、機房、全業務等多專業推進模式，減少專業協調協調，提升工程建設進度及品質。

d)先發揮優勢，鎖定資源。中國移動5G先發規模部署優勢，結合站址屬性，提前和鐵塔公司鎖定優質站址、天面、機房資源。

3.2 以C-RAN為基礎設施形成基礎資源能力儲備

5G规模部署之前必须要做好基础资源的能力储备,从降低投资运维成本和面向未来技术发展及业务部署两方面考虑，采用C-RAN为5G NR无线接入网的基础架构，C-RAN规划建设依托于综合业务区建设，可按照面（综合业务区）到点（C-RAN汇聚机房）再到线(前传/回传承载网)的顺序完成整体网络规划和对应基础资源的能力储备。未来为更好实现5G无线网快速部署，在现有4G网络规划中建议尽快全面开展面向5G演进的C-RAN架构演进规划，具体建议如下。

a)将远端RRU站点前传接入作为传输业务接入需求开展传输规划，以一张光缆网为目标导向，以综合业务区为范围开展C-RAN区域细分规划，建议单个C-RAN区包括8~10个左右宏站物理点，区域面积为0.5～5km2，单个综合业务区细分为3~4个C-RAN区。

b) 針對進行C-RAN架構演進需求的接取機房規劃，目前條件良好的機房做為BBU集中設定點。機房位置建議選在一級分纖點外圍，有利於向上雙掛2個匯聚機房成環，對於機房面積，建議至少配置20平方公尺。

c) 針對開展C-RAN演進的前傳接取規劃：現階段可考慮採用彩光實現前傳，單物理點可依目前使用的頻率點數及後續頻率擴容需求進行合理的合波設計及傳輸纖芯配置。遠端站點接入點的選擇方面，共站點站可優先級利舊現有光纜路由，如宏站利舊匯集接入環，微站利舊上聯光纜；跨綜合業務區站點，需要調整掛接，按新地址方案，對於新站點站點建議就近接入2級及以下光交，不直接建議通過一級光交接入點，有利於節省主幹纖芯資源。

3.3提前完成天面優化整合，確保存量站址塔基地台可用性

為解決5G建設天面資源緊張的問題，在註意利舊站址的前提下，結合天面資源現狀，按照以下優先級，準備優質空間給5G AAU：利舊抱桿—新建抱桿—更換抱桿—天面一體化（多端口天線）。

天面整合工作可以透過單一工程提前在5G規模部署前進行，建議遵循以下整改原則。

a)天面整合改造範圍為城區、縣城和熱點區域站點，農村和交通幹道站點暫不作天面一體化。

b) 保留現有天面條目不變，原則上不增加天面系統也不減少天面系統（單天面的站點系統替代）。

c) 關心5G天線和現有4G天線使用一組天面系統。

d)天面改造時需同步進行網路最佳化調整，為網路覆蓋穩定性，在天面整合改造過程中，盡量保持4G主要覆蓋層天面不動。

3.4 交直電源系統分類改造

交直電源系統改造一方面要考慮存量站點的站點，另一方面考慮5G設備及升級演進情況，目前設備對交直系統的要求如表4所示。

表4 5G gNB設備對交直系統需求

改變原則及步驟：

a)動力安裝：優先利舊原有機房，切換電源及電池，依現場狀況適當新增電源安裝，滿足5G建設電源建置需求。

b) 外市電：優先利舊原有外電。在外電不足的情況下，透過電池削峰、擴容等手段解決5G外電需求，最大限度降低建設成本，外市電改造是困難點，可依如圖3所示步驟完成改造。

圖3 交流系統改造方案

3.5分場景建置差異化室分系統

室分建設場景非常多，結合5G業務特性和需求建議依照差異化滿足策略。

a) 針對高價值區域建議採用數位化室劃分。

b) 針對中價值區域採用皮基站+DAS。

c) 針對低價值區域採用室外覆蓋室內。

d) 針對特定場景使用5G信源饋入現有DAS系統。

結束語

肯得好不是5G的目的，用得好才是5G真正的目的。5G網路覆蓋將先從熱點地區、需求高的區域先行啟動，然後根據用戶和業務的需要不斷地發展推進。5G網路的主要目標是實現萬物互聯、智聯社會，因此網路部署策略、方式與4G網路有所不同，更需要考慮各方面的資源，才能部署一張健壯、強大、靈活的5G網路。

免責聲明：本文來自網絡轉載自“ C114通訊網”，支持保護智慧財產權，版權請版權出處及作者，如有遺漏請聯絡我們聯絡刪除。