鑒于5G技術在新一代的信息通信基礎設施中的重要性，5G已經上升為國家戰略，被視為國家間產業與經濟競爭手段。隨著技術標準的定型，網絡部署已經被運營商提上議事日程?？紤]到5G技術的新特點，運營商根據現有電力、傳輸、基礎建設條件以及業務預測的網絡周期等因素采取合適的部署策略，快速高效地部署網絡是明智的選擇。部署的策略需要考慮的因素包括網絡架構與設備選型、建設策略、網絡重耕。
關鍵詞：5G技術;業務預測;設備選型;網絡重耕
1 引言
據報道，美國無線通信和互聯網協會(CTIA)建議美國應該加快引進5G技術，否則可能比中國落后一到兩年，未來不再有其它機會。按照協會的結論，中國和韓國在5G引進方面已經超過美國。美國國家安全委員會(NSC)也警告稱，如果中國占據通信領域主導地位，那么他們將不僅獲得技術勝利，也將獲得政治、經濟，以及軍事勝利。在我國國家層面，鑒于5G技術在新一代的信息通信基礎設施中的重要性，也已經將發展5G上升為國家戰略，被視為國家間產業與經濟競爭手段。今后面向物聯網的應用、車聯網的應用，疊加在上面的各種互聯網，甚至工業互聯網的應用，都和它密切相關。作為運營商，5G網絡已經不是部署不部署的問題，而是采取何種策略部署的問題。
2 5G發展現狀
5G是3G后通信基礎又一革命性突破，涵蓋增強移動帶寬、海量機器通信和超高可靠低時延通信3個應用場景。2017年，全球5G移動通信時代腳步越來越近，各國政府紛將5G建設及應用發展視為國家重要目標，各技術陣營的5G電信營運商及設備業者亦蓄勢待發，5G市場戰火一觸即發。2018年6月底已經發布NR第一個版本(R15)，滿足eMBB以及(部分)URLLC需求(Option 2)R15版本將在2018年12月凍結，2019年底發布R16版本，滿足5G全業務需求 。
2.1 應用場景
5G時代視頻類創新應用引領5G初期eMBB業務發展，而智慧城市，萬物互聯，融合創新，工業4.0，智能制造的發展，使能行業變革將成為5G新常態。5G網絡應用場景如圖1所示。
圖1 5G網絡應用場景
(1)eMBB場景：高容量大帶寬，增強視頻、AR/VR等創新應用引領5G發展和需求，eMBB成為5G初期首選場景。
(2)URLLC場景：超低時延，高可靠性，使行業變革，驅動車聯網、無人機、工業控制、進程匚療等特殊應用成為可能。
(3)mMTC場景：廣覆蓋、小數據包、低成本、低功耗，智能家居，智慧城市，物聯網業務激增(預計2020年17億連接)。
2.2 標準制定狀況
5G第一版本標準接近完成，根據預測，3GPP有關5G標準推進工作進展計劃如圖2。
圖2 5G標準進展
(1)核心網方面，2018年6月已經完成NGC第一個版本(R15)制定，2019年底完成NGC R16版本：支持多種網絡切片，滿足5G全業務需求。
(2)無線網方面，2018年6月已經發布NR第一個版本(R15)，滿足eMBB以及(部分)URLLC需求(Option 2)R15版本將在2018年12月凍結，2019年底發布R16版本，滿足5G全業務需求。
2.3 國內運營商發展狀況
根據GSMA官方預判到2025年全球約12億5G用戶，5G網絡覆蓋40%人口，中國將是5G最大的市場運營商意志服從國家意志，行業需求旺盛，需求超越供給，以及競爭驅動，先發優勢將決定5G的建設和運營策略。
(1)中國移動：截至2017年末，移動全國4G基站有187萬個，覆蓋99%的人口。2018年，移動將繼續鞏固現有網絡，同時大力推動5G發展。2018年5G規模實驗計劃——在杭州、上海、廣州、蘇州、武漢五個城市開展外場測試，每個城市將建設超過100個5G基站;將在北京、成都、深圳等12個城市進行5G業務和應用示范。
(2)中國聯通：緊扣發展節奏，聚焦“厚、深、廣”三要素，打造高效、優質的中國聯通精品網;支撐2I2C再發展1億用戶戰略延續流量經營紅利，延續用戶和收入增長;直面深度覆蓋體驗短板面向5G推進數字化轉型。目前在北京、天津、上海、深圳、杭州、南京、雄安等七座城市和地區里開展5G外場測試工作。
(3)中國電信：當前，電信正大力地推動VOLTE商用，以4G網絡功能全面替代2G和3G網絡功能為主要目標。將會為成都、雄安、深圳、上海、蘇州、蘭州六座城市和地區開展5G網絡相關測試，促進4G與5G網絡協同，促進5G技術應用落地。
總體上來看，中國移動在5G網絡的前期研究和技術儲備較多，電信在北京、上海、廣州研究院也一直跟進5G的研究，取得了一些進展。聯通在5G方面的動作也不少，但在5G試點方面整體落后于其它兩家運營商。
3 5G部署面臨的困難
從前期4G的部署經驗來看，5G的部署仍然采取與現有的3/4G共站為首選，再考慮到覆蓋需求進行新增補點的模式進行規劃建設。在與3/4G共站建設模式下，現有基站的電力容量，天面條件，以及傳輸帶寬必然成為影響快速部署的瓶頸。
3.1 無線設備形態變化
根據主要設備生產廠家的參考數據，5G網絡無線部分的基站設備形態明顯有別于4G的BBU RRU組合，主要以BBU AAU形態出現(4G與5G基站典型形態對比如圖3所示)。
圖3 4G與5G基站形態對比
3.2 電力容量不足
根據主要設備生產廠家的參考數據， 5G的BBU功耗較4G的BBU高出一倍，RRU與天線的組合體AAU約1000W，較4G高出1.5倍，整體單站功耗約5000W，是原來4G的2.5倍。在3/4G共站情況下，疊加5G設備，尤其是2G尚未退網情況下，電源容量將嚴重不足。
其次，由于AAU必須掛在抱桿上，產生額外的路徑損耗，進一步增加了供電壓力。同時，AAU相對于RRU較大的功耗，要求更粗的電纜線徑，增加了施工的難度。
根據當前無線網絡運行狀況來看，4G網絡的疊加已經給現網帶來了極大的挑戰，未來再在現網疊加5G，不進行電力改造和電源擴容幾乎不可能。2G設備老舊，耗電量在基站中占比非常大?？紤]到2G業務基本可以由3/4G分擔，加速2G網絡全面退網成為必然選項，可以大大緩解基站電力不足的局面。
3.3 天饋工程難度增大
(1)AAU安裝需要新增足夠的天線包桿和空間，現有站點天面空間普遍不足，同時考慮天面租金通常按照天線數量計算，成本將大大增加。
(2)由于AAU取代傳統天線上塔，重量大約是傳統天線的4倍，從安全角度考慮，傳統的天線抱桿在結構和強度上都不能滿足安裝AAU條件。
(3)考慮到新增AAU散熱和安裝空間限制，傳統美化罩大多不能重用，需要定制或改造。
(4)加快2G網絡的全面退網可以一定程度緩解天面空間的需求。
3.4 前傳光纖需求增加
前傳光纖需求，5G站點光纖需求成倍增加，光纖資源挑戰大。4G時代BBU集中比例約50%，光纖已顯不足。同時，RRU級聯單芯雙向，單天面到機房一對或一根纖，尚能節省一些光纖資源。但是，在5G時代AAU不能級聯，光纖消耗更多，每AAU需一對纖，BBU集中使光纖需求顯著增加。
4 部署策略探討
考慮到每一代移動通信網絡都有其生命周期，如何根據業務預測，經濟并高效地部署網絡策略變得非常重要。需要考慮的策略包括設備選型，覆蓋策略，容量策略以及舊的網絡的重耕策略。
4.1 網絡業務分析預測
要分析網絡的生命周期，需要對實際網絡運行情況的長期統計觀察，從而預測業務發展趨勢和網絡更替周期，為網絡初期建設和后續擴容提供指導建議。以下以某城市3/4G業務為例進行分析。
(1)網絡成長期
某城市本地網4G網絡建設初期到成長期，3/4G網絡業務對比統計情況如圖4。
圖4 某市3/4G網絡業務統計
統計可見，由于4G較3G網絡有10倍吞吐率優勢，4G網絡從建成商用以來，流量最初遠低于3G，到月流量正式超過3G網絡，雙網流量實現剪刀差，僅僅用了17個月，不到一年半的時間。
(2)流量井噴期
隨著4G終端的普及，一系列流量包業務的發布，推動4G流量井噴式的增長，幾乎平均每半年流量翻一倍。業務量井噴似的增長，大大超出預期，網絡容量受限制，業務感知受到影響，網絡隨即由規模建設期轉入規模擴容期(4G網絡井噴式增長如圖5)。
圖5 4G網絡井噴式增長
(3)業務替代期：
4G網絡自正式商用后，流量從與3G網絡旗鼓相當，到數據流量達到3G網絡的10倍，從而基本取代網絡，成為數據業務主流，僅僅只用了15個月的時間。4G/3G流量比的變化如圖6所示。
圖6 4G/3G流量比變化
從上述4G網絡的成長周期來來看，從網絡正式商用，到取代3G，只用了32個月，大約2.7年的時間。目前，運營商的策略，除了局部的熱點擴容外，基本都是在籌備5G了，5G網絡蓄勢待發。可以預見的是5G網絡的建設和成長周期也將遵循這個周期規律，或許更短。因此，根據網絡成長發展預測周期，抓住投資建設的黃金時間，如何選擇正確的策略部署5G網絡尤為重要。
4.2 組網與設備選型
(1)SA與NSA的選擇
5G網絡基本架構分NSA(非獨立組網) 與SA(獨立組網)兩大基本類型，
兩種架構不同特點，服務不同部署策略，服務不同戰略的選配。NSA 與SA 組網優劣對比如表1。
表1 SA 與NSA架構對比
對比NSA(非獨立組網)SA(獨立組網)
組網架構4G 5G協同5G獨立組網
連續覆蓋必要性必要性低必要性高
速率4G速率 5G速率5G速率
語音方案3G回落/VoLTEVoLTE
核心網利舊EPC新建5Gnew core
NSA特點適于“一步規劃，分步實施”，聚焦重點，投資可控。SA對全網連續覆蓋要求高，適于連續覆蓋一步到位策略。考慮到投資風險，設備利舊，逐步演進的穩妥策略，建議優選NSA作為初期建設策略。
(2)無線設備的選型
5G基站初期部署是選擇64T64R ，32T32R，還是16T16R也很重要，從商用技術成熟度，覆蓋能力，容量增益，單站成本，對標友商等幾方面考慮，初期部署64T64R，保障連續覆蓋競爭力是不錯的選擇(64T64R的優勢如圖7)。
圖7 64T64R的優勢
(3)供電節電策略
5G基站設備功耗較大，尤其是AAU功耗大，而且需要遠程供電，線路損耗給工程和維護帶來較大的問題，通過提高線路電壓降低路損是必然選項。為了解決這個問題，一方面要改造基站供電系統，另一方面，要求廠家提供多種應對方案，包括相關的配套設備，AAU的低壓工作能力，交流工作能力，以及其它節電策略。
4.3 建設策略
(1)按需建設，循序漸進。結合上述分析的4G網絡成長周期，預測5G業務發展節奏，根據業務節奏進行建設。根據應用預測，5G建設的第一階段，主要以增強視頻、AR/VR，無人機等創新應用為5G發展驅動力， eMBB成為5G初期首選場景。第二階段，以智能機器人，車聯網等應用為主，網絡需滿足低時延、大帶寬需求。第三階段，各應用智能化、規?；?，網絡需滿足大連接、低時延、大帶寬需求。因此，從投資效益角度出發，5G網絡的建設應根據各階段業務需求，按需投資。
(2)從點線面考慮，重要場景差異化覆蓋。5G由于較高的頻率，覆蓋半徑較小，考慮經濟效率，初期建設非連續覆蓋是必然的。采用分用戶分場景差異化覆蓋，逐步實施是首選。從點、線、面三方面來考慮：
一是關鍵的點，主要是分散的重要用戶，包括高APRU用戶、政企重要用戶、VIP用戶活動區域，機場，車站，碼頭，港口，重要景區以及營業廳等其它重要點狀區域。
二是重要的線，如重要城際高速、高鐵，機場高速等有利于塑造網絡口碑的體驗場景。
三是高價值的面，高端人口密集的核心城區，重要商業區，目標用戶密集，3/4G網絡流量較高的，運營價值區域，局部實現連續覆蓋是必要的。
4.4 網絡重耕
(1)為了達到eMBB的極致體驗，體現速率上的優勢，5G網絡需要單載波占用100MHz以上的頻率資源。根據工信部無線電管理機構相關文件顯示，將分配3300-3600MHz和4800-5000MHz作為三大運營商5G網絡部署使用，其中3300-3400MHz原則上限室內使用。因此，從明確分配的資源來看，三大運營上能夠用于部署5G網絡的頻率資源非常有限，基本上只能部署單個載波。
(2)無線網絡中，頻率資源一直以來都是稀缺的資源，圍繞頻率資源的重耕，從2G網絡時代的900M/1800M開始，到后來的3G，再到現在的4G，一直都在進行重耕，以便用更多更經濟的頻率資源，特別是頻率較低的資源，從深度到廣度推進新一代網絡的發展完善，5G時代依然如此。提前考慮現有2/3/4G網絡頻率的重耕，以便為5G發展提供更加豐富的資源。當前各大運營商獲得并使用的頻率資源如圖8所示。
圖8 三大運營商頻率資源
從上面已經分配使用的頻率資源來看，聯通的存量頻譜達到162MHz，遠超過分配給5G的C-band。隨著5G建設拉開序幕，2G網絡將加速退網，現有2/3/4G網絡頻率整體重耕將持續進行。以聯通為例，頻率重耕建議按照兩階段進行：
第一階段2G全面退網。為5G部署騰出電力，天饋天面等資源的同時，為4G部署VOLTE，NB-IOT提供寶貴的低端頻率資源，將4G進一步做深做厚，為逐步部署VOLTE作準備。
第二階段，3G逐步退網。5G業務迅速增長，4G業務逐步回落，并且VOLTE全覆蓋，3G逐步退網，3G退出的頻率加上TD-LTE退出的頻率，通過整合，最終擠出100MHz用與部署5G第二載波，大大提升5G覆蓋，容量和吞吐率。最終建成1 1極簡的高效網絡，4G承載全部語音，中低速數據及部分物聯網業務，5G承載高速數據業務及大部分物聯網業務。兩階段的頻率重耕示意如圖9。
圖9 5G階段頻率重耕
(3)工信部分配給運營商，用于5G網絡最低為3300MHz以上，比現有3/4G網絡頻率高一倍左右。根據電磁波頻率越高，傳播損耗越大的特性，意味著要達到相同的覆蓋，需要增加數倍的投入。通過頻率重耕，將較低的頻段用于5G建設，不僅有利于提升網絡容量，對網絡的深度覆蓋也帶來不可估量的影響。
5 總結與建議
5G網絡蓄勢待發，雖然經了3/4G大規模建設，雖然各運營上積累了許多快速部署經驗，但是由于5G網絡在業務需求，網絡架構和形態上全新的特點，仍然有許多短板要提前考慮，才能做到從容應對，經濟部署。根據前面的分析，總結如下：
(1)加速推進2G網絡的全面退網工作，緩解基站電力容量和天饋天面部署壓力，為5G部署進行前期準備。
(2)推動VOLTE的建設和商用，是3G精簡和退網的先決條件，為1 1極簡網絡作好準備。
(3)從經濟部署策略考慮優先采用NSA(非獨立組網)架構，再向SA(獨立組網)架構演進。
(4)設備選型，綜合考慮技術成熟度，覆蓋能力，容量增益，單站成本，對標友商等因素，無線設備優先選擇64T64R。
(5)考慮單站電力容量需求大幅增加，要提前考慮改造基站供電系統，另一方面，要求廠家提供多種應對方案，提供能耗較低的無線設備，降低部署難度和運行成本。
(6)根據4G網絡成長周期，預測5G業務發展節奏，根據業務節奏進行建設部署，按照點線面重點部署，逐步推進。
(7)持續進行網絡重耕工作，為5G建設提供優質的低頻資源是實現深度和厚度覆蓋的必由之路。
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