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摘要：无线网络的快速发展让5G网络服务面临着海量数据流量以及大量连接设备，需要完善网络规划，保证5G网络服务的有序进行。基于此，本文首先分析了5G技术发展，其次简单介绍了5G网络应用场景以及组网要求，最后系统地研究了5G超密集组网站点规划方案设计。
关键词：5G网络；超密集组网；站点规划方案
引言
通信技术带领着通信服务快速发展，在5G网络技术领域，我国已经处于领先地位。为推动5G网络技术的广泛使用，建设超密集组网站点十分关键，通过超密集组网站点的建设，建构高容量、低延时、高速稳定的网络服务，保证人们得到稳定的5G服务。因此，研究5G超密集组网对于5G发展具有重要意义，推动着5G网络服务的完善。
一、5G技术发展
预计在2020年，我国移动互联网以及物联网等业务将广泛推进5G业务，5G组网将迎来超过500亿的终端设备，面对1000倍以上的数据流量涨幅。对此5G组网建设对于时延和稳定性提出了更高的要求。如操作杆处于虚拟现实环境中，移动3D对象，若响应时延超出1ms，会造成用户出现眩晕感。和无线系统端端时延要求相比，5G网络时延要求需要至少提高两个数量级。因此5G组网建设要实现提高1000倍数据流量密度、10倍~1000倍设备连接数量、10倍~1000倍用户体验速率、延长MTC10倍以上的待机时长，将端端时延缩短到5倍以上。
相比于4G业务，5G业务具有更多元化的应用，5G网络将提供更高的传输速率，理想状态下的5G网络，可以在一秒钟内实现几十Gb的传输，1秒钟可以传输一部高质量电影。5G技术的发展将改变网络技术应用，可以利用智能终端实现3D电影的分享。在28GHz波段下，5G网络可以提供1Gbps的传输速度。
二、5G网络应用场景以及组网要求
和4G网络相比，在传输速度上5G得到了大幅提升，为超密集组网提供了建设基础。一般情况下，要求5G网络达到每秒几十Gb的速度要求。人们下载一部高质量电影，只需要花费1秒钟[1]。在5G网络技术基础上，社会应用网络技术会随着5G网络优势的普及出现一定改变。如传输超清画质，可以在不同领域内提供高品质服务。5G技术作为通信技术主要发展方向，研发5G技术的过程中，还需要对用户体验、时延以及峰值速率等进行优化，这几点也将成为使用5G网络的关键。作为一种新兴技术，5G网络还无法解决全部场景要求，还需要经过进步研究，使用先进技术支持5G网络的发展。
三、5G超密集组网站点规划方案设计
为有效应对移动网络海量数据流，保证用户使用体验可以提高10倍~1000倍，在提高频谱带宽以及频谱利用率的同时，还需要提高系统的容量，对小区部署进行加密，5G超密集组网条件下，基站覆盖半径存在明显缩小的情况，从数百米缩小到几十米。覆盖半径的缩小造成基站网络结构越来越复杂。覆盖范围缩小，无法实现传统通信系统小区分裂缩小小区半径，还需要在热点区域对小基站进行密集部署，构成超密集组网[2]。如下图所示，从传统宏基站结合室分方法，转变为超密集分层、宏微协同组网，经过对问题进行精准定位，对组网进行精细规划，让人们可以获得更好的服务。
图一 5G超密集异构组网
（一）技术优势
在5G网络的规划设计阶段，为了提升通信流畅程度，保证组网的稳定性和高效运行，在建设网络过程中需要建设多于十倍的无线网络节点，将站点之间距离控制在合理范围内。实现该网络布局，才能让5G网络向密集人群提供服务。为保证每平方千米可以服务25000个用户，势必会造成增加5G运行成本，为减少5G网络建设成本，在布局和站点建设工作中，要重视超密集网络的使用，在超密集网络结构的支持下，不断缩短用户和节点之间的距离，提高5G网络频谱效率以及功率，并有效增加容量，保证大量访问业务的接入和沟通。确定5G网络规划超密集组网技术优势基础上，要深入分析超密集组网结构。
建设超密集组网期间，需要同时优化实体层和虚拟层，在组网规划设计的基础上，保证5G网络试题和虚拟实现无缝连接，保证5G网络覆盖面积足够大。根据ITU报告中的数据，5G网络提供服务中，上下行峰值数据分别可以达到10Gbits和20Gbits速率，用户端理论值上下行速可以达到10Gbits和20Gbits，每平方公里能够给100万个设备提供服务，网络覆盖面积十分大[3]。提高网络数据传输以及服务的能力，可以给5G组网规划和设计创造基础条件。在超密集组网的辅助下，减小节点距离，可以简化5G网络拓扑结构，应对5G网络运行期间出现的问题，避免受到信号干扰。
（二）设计原则
在设计和规划超密集组网时，需要遵守科学性的原则，在规划和设计过程中，还需要体现践行科学性原则。只有站在科学性的角度上，才能让组网规划和设计满足其定位和职能。经过综合分析，想要最大程度上保障超密集组网可以达到GHz网络规划的需要，在科学理念和手段要求下，使用先进技术和操作方式，保证超密集组网规划和设计的科学实用性。在5G网络规划设计中要遵守实用性原则，规划设计超密集组网会涉及到多个领域，工作内容多种多样，要使用大量信息数据，为了让这一情况得到满足，还需要保证超密集组网在设计和规划上的兼容性，尽量减少冗余环节对于超密集组网带来的影响。超密集组网的规划设计过程必须要经过简化处理，控制操作工作难度，提高规划方案的实用性，在短时间内得到可行性更高的方案，保证组网建设得到有序推进，让网络设计规划质量水平得到提升。
（三）宏基站组网规划
首先使用链路对基站间距进行计算，使用网格分块方法，结合现场地理条件，对站点位置进行初步规划，使用高精度仿真软件进行计算，达到全面覆盖的目标。其次要根据MR数据和路测数据实施弱覆盖区域的补盲。经过路测和投诉等方式，确定网络问题[4]。根据目前应用情况，这种常规方式相对简单，并不全面。在实际操作过程中会耗费大量精力，无法达到人们希望的效果。目前用户动态提交数据，可以取得小区信号测试结果，具有信息完整、效率高的优势，可以对无线网络覆盖情况实现精准的反馈，可以精准、快速的查找网络覆盖漏洞，对新站加以规划，为新站提供强有力的支持作用。
（四）微基站组网规划
微基站部署和规划是超密集组网网络规划的重要内容，微基站覆盖要满足覆盖和通量要求。基站位置的选择上需要对人点流量和覆盖盲区进行考虑，还需要注意建筑结构对于基站带来的影响，位置选择必须要经过全面分析。如商业写字楼区域的基站选址，要注意保证网络覆盖面积，保证写字楼任意角落都能均匀分布信号。由于我国还处于建设5G网络的起始阶段，建设微基站价格相对较高，且微基站使用需求在不断增加过程中。通过规模化生产，以减少微基站建设成本，保证价格可以得到合理的控制。网络规划过程中，要注意解决室内覆盖问题，综合考量运营商和移动网络问题，选择可以持续发展的覆盖形式。
在微基站建设过程中，可以使用频谱规划展开建设。例如使用LTE系统展开建设，建网初期，用户从少到多，仍然未达到饱和状态。在磁势部署微基站和宏基站要使用异步部署的方式，不会出现相互干扰情况。时间发展过程中，用户逐渐出现饱和的状态，导致频谱资源出现紧张，如果坚持使用异步部署方式，会造成资源浪费的问题，可以使用同步部署的方式。一般情况下，如果将微基站建设在补盲站点上，同频干扰带来的影响相对较小，出现该问题的原因在于存在同频干扰问题。如果将微基站建设在热点流量上，和宏基站的位置出现重叠的情况，会导致严重同频干扰问题。要先识别热点区域，重新规划热点区域，使用CRE技术和ABS技术，处理同频干扰问题。
（五）密集组网规划
1.密集组网技术
（1）无线物理层技术使用MAC技术、编码技术、调制技术、多址技术，在技术支持下，让频谱效率得到十倍提升。在更宽带宽下可以让传输速率提高几十倍。无法满足5G需要，复用频谱资源空间提高频谱效率，可以让增益提高千倍以上。通过缩小小区半径，利用UDN网络部署方式，增加基站在单位面积中的密度，使用异构网络引入大规模低功率的网络节点，让热点得到加强，消除区域内的盲点，让网络覆盖得到改善，有效提高系统容量[5]。打破扁平网络覆盖的同时，可以让立体多层异构网络得到有序应用。如以下公式所示，提高系统容量，在小区数量和信道数量得到提升的同时，成本增加系统容量，实现网络的灵活部署以及频率高效复用。
5G建设将在4G站点基础上增设5G站点，但是5G频段相对较高，还需要对弱覆盖区域增设站点。尤其是热点业务区域，需要使用密集组网的方式解决覆盖问题和站点容量问题。
例如：使用HetNet方式对5G网络进行部署，5G支持全频段接入，低频段可以提供的覆盖范围更大，密集组网要使用高频段，让无线数据高速接入能力得到保证。国家工信部将3.3GHz~3.6GHz、4.8GHz~5GHz之间的低频划分为5G优选频段，对覆盖问题加以处理。高频段如28GHz、73GHz相近频段，用来提高密集流量区域的容量。由于高频段损耗相对较大，在室外和市内通信频段并不适用。高频段在穿透植被时会出现比较多的损耗，高频段视距（LOS）的损耗如下公式所示：
对于高热点业务区域，建设密集组网的高频段微基站，依照高频段指标进行站点的规划。根据传播损耗和参数数据，在28GHz和73GHz两个频段进行仿真分析。根据仿真结果进行分析，高频段出现的损耗越大，LOS、NLOS距离相对较近，损耗差值相对较小。增加覆盖距离，会造成损耗差值逐渐增加。73GHz和28GHz之间传播损耗差值会随着距离增加逐渐增大。对于业务量大的热点区域，建设超密集组网要保持20m~50m的距离，需要部署至少十倍的站点，增加站点意味着增加有线回传成本。建设网络以及成本维护，并不能在全部微基站中铺设光纤进行有线回传。按照即插即用的要求，让有限回传无法覆盖全部场景，要接入链路，在同样频谱下实现无线回传技术。高频段的大带宽可以提供无线回传，对高频段无线回传优先选择，需要使用点对点形式的LOS回传。
在多种无线回传方式下，共享无线网络资源，提供接入终端以及回传节点，要接入高频移动通信系统，保证高频移动通信系统和回传保持统一。需要对无线回传的组网方式、无线管理以及无线接入回传等，设计统一的接口，以及分层调度机制，保证各功能独立有序运行。UDN网络节点减少距离，导致同频干扰问题的出现，同时还存在着共享频谱的干扰，不同覆盖层次存在的干扰。由于临近节点产生的传输损耗相对较小，造成干扰源强度相对接近，可以使用多点协同方法对几个小区干扰进行集中处理。从而削弱小区之间的干扰，进行再利用，让UDN网络干扰降低到最低水平。
四、结语
综上所述，本文通过分析5G网络应用场景以及组网要求，研究了5G超密集组网站点规划方案设计，在设计原则的指导下，提出宏基站组网规划微基站组网规划，对密集组网规划进行具体阐述。为保证5G网络的稳定发展，需要保证超密集组网站点规划的使用性，保证5G网络服务期间的可靠性。
参考文献：
[1]齐畅,杨龙祥.5G超密集组网的多点协作传输和功率分配策略[J].电子技术应用,2019,45(02):58-61+66.
[2]王祖阳,杨传祥,张进,等.5G无线网技术特征及部署应对策略分析[J].电信科学,2018,34(S1):9-16.
[3]钱小康,王颖珏,吴万红.5G密集组网给站点规划带来的挑战[J].电信技术,2017(08):31-33.
[4]李富强,魏克敏,刘雅红,等.5G若干关键技术对TD-LTE网络演进的影响分析[J].电信网技术,2017(01):34-37.
[5]刘宜明,李曦,纪红.面向5G超密集场景下的网络自组织关键技术[J].电信科学,2016,32(06):44-51.
论文作者:于超
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/12
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