5G试验网配套设施技术参考V10知识讲解.docx
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5G试验网配套设施技术参考V10知识讲解
2018年5G试验网配套设施技术参考
（V1.0）
中国铁塔股份有限公司
2018年3月
一、前言
5G将开启万物广泛互联、人机深度交互的新时代。
当前，5G标准化和商用进程正在加速推进。
在工信部的统一组织下，我国已率先完成了两个阶段的5G技术研发试验，验证了系统关键能力、测试了室外覆盖性能，有力推动了5G研发和产业发展，目前技术研发试验已进入第三阶段。
2017年底，国家发改委发布《关于组织实施2018年新一代信息基础设施建设工程的通知》（发改办高技〔2017〕1891号），要求三家运营商开展5G规模组网建设和典型应用示范，拉开了我国5G加速来临的序幕。
为了做好5G网络配套设施的适应性研究，支持好三家运营商2018年5G规模组网试验及后续大规模商用，总部技术部编写了《2018年5G试验网配套设施技术参考》，主要介绍了5G标准制定、5G频率划分和技术研发试验的相关进展，总结了5G基站架构及参数变化对配套设施带来的影响，提出了针对2018年5G规模试验的配套设施阶段性实施原则，供各分公司参考。
二、5G研发试验进展
2.1标准制定
在全球主要信息通信强国、运营商、设备商的合力推动下，5G标准化进程不断提速。
2017年12月，首个非独立组网（NSA）5G标准R15版本发布，比原计划提前了半年。
NSAR15标准是5G全面商用的第一个里程碑，为设备厂商及通信芯片厂家的产品设计和开发提供了基础，意味着5G产业链的构建已经正式启动。
2018年6月，独立组网（SA）版本将被继续推出，构成R15完整版标准，将支持eMBB（增强型移动宽带场景）和URLLC（低时延高可靠）场景，能够满足5G部署初期的商用需求。
预计2019年底完成R16完整版标准，支持包含mMTC（广域大连接）在内的全部5G场景，满足5G全业务需求。
图13GPP5G标准推进进展
2.2频率划分
2017年底工信部率先发布了3000-5000MHz频段内的频率使用规划，明确将3300-3600MHz与4800-5000MHz频段共500MHz频率作为5G的首发频谱，其中3300-3400MHz频段原则上限室内使用，为5G研发试验和产业化指明了方向。
同时，工信部还面向社会公开征求意见，将24.75-27.5GHz和37-42.5GHz两个毫米波频段规划用于5G系统。
由于5G采用了3.5GHz及以上高频段进行组网，传输损耗越大、穿透能力越弱，为实现连续覆盖，5G基站密度将会大大增加，未来5G网络将呈现点多站密、宏微协同、高低搭配的特点。
2.3技术研发
为更好地推动5G成熟和商用，我国于2013年2月成立了IMT-2020（5G）推进组，积极推进5G技术研发试验工作。
5G试验工作于2016年初全面启动，分为关键技术验证、技术方案验证和系统方案验证三个阶段推进实施。
第一阶段：
关键技术验证（2016年1月-9月）
主要完成了大规模阵列天线、超密集组网、新型多址、新型编码、网络切片、边缘计算等关键技术验证。
第二阶段：
技术方案验证（2016年6月-2017年9月）
在北京市怀柔区建设5G试验外场，组织运营商、设备、芯片、仪表企业开展了系统技术方案测试，主要完成了连续广覆盖场景、低时延高可靠场景、低功耗大连接场景、高容量（低频）热点区域、高容量（高频）热点区域及高低频混合场景共六种典型应用场景测试和5G核心网功能测试。
第三阶段：
系统方案验证（2017年Q3-2019年初）
主要开展单系统、单终端、组网和互操作等测试，推动产品成熟和产业链协作；开展5G典型应用融合试验和验证评估R16等新功能新特性，为5G规模试验全面展开奠定基础。
图2我国5G技术研发试验总体推进情况
2.4试验网建设
2017年11月28日，国家发改委发布《关于组织实施2018年新一代信息基础设施建设工程的通知》，要求三家运营商在不少于5个城市开展5G规模组网建设及业务应用示范。
目前三家运营商正在编制详细的试验网方案。
三、5G基站设备变化
3.1架构变化
5G基站架构相对于4G发生了很大的变化，将由4GBBU、RRU两级结构演进到CU、DU和RRU/AAU三级结构，如图3所示。
图35GRAN功能模块重构示意图
CU（CentralizedUnit，集中单元）是原BBU的非实时部分分割出来的部分，处理非实时协议和服务。
DU（DistributeUnit，分布式单元）是负责处理物理层协议和实时服务，考虑节省RRU与DU之间的传输资源，部分物理层功能可上移至RRU。
MassiveMIMO是5G的关键技术之一，MassiveMIMO天线相对于传统基站天线，最显著的特征就是通道数量增多，通常为16T16R、32T32R、64T64R及以上，用于校园、商业区等高容量场景。
MassiveMIMO天线通常与RRU合设，即天线与射频单元融合的AAU（ActiveAntennaUnit,有源天线处理单元），如图4所示。
与传统分离方案相比，AAU方案提高了天馈系统集成度、减少了馈线损耗、降低了站点负荷。
对于容量需求较低、通道数量较少的情况，也可采用天线与RRU分离的方案。
传统方案AAU方案
图4传统方案和AAU方案对比
在具体设备形态上，CU、DU、RRU/AAU可分离，也可集中。
考虑到传输条件、运维难度、应用场景等因素，未来5G基站设备将主要存在三种设备形态：
CU和DU合设+RRU/AAU、CU+DU+RRU/AAU、一体化NR。
在实际部署中，如图5所示。
在2018年5G试验网，三家运营商将主要采用“CU和DU合设+AAU”的MassiveMIMO基站；在5G网络部署初期，也将主要采用“CU和DU合设+RRU/AAU”的设备方案。
图55G基站部署方案
3.2参数变化
目前，华为、中兴、诺基亚贝尔、爱立信、大唐5个基站设备厂家均已推出符合3GPPR15版本的“CU和DU合设+AAU”形态的MassiveMIMO基站，支持3.5GHz（3400-3600MHz）频段，现阶段的设备具体参数如表1。
表1基站设备参数对比表
厂家
BBU
AAU
功耗（W）
规格
尺寸（mm）
重量（kg）
功耗（W）
华为
1400
64T64R
860×395×190
40
1150
中兴
3900
64T64R
799×399×161
45
1900
诺基亚贝尔
1660
64T64R
900×480×144
40
1500
大唐
1850
64T64R
895×490×142
47
1700
爱立信
1700
64T64R
520×978×150
43
1200
设备功耗大幅提升。
4G基站BBU功耗约为250W、RRU功耗约为350W，5GMassiveMIMO基站收发单元增加、处理能力增强，设备功耗也大幅提升至千瓦级，将对高容量站点的电源配套设施带来一定影响。
体积减小重量增加。
5GMassiveMIMO基站AAU频段更高、收发单元更多，与4G基站RRU+天线相比，挡风面积略有减小、重量略有增加（详见表2），不会对现有塔型设计、铁塔承载造成额外的影响。
主要的影响体现在5GMassiveMIMO基站AAU采用RRU和天线一体化设计，不能与现有站点上的2/3/4G频段共天线，对部分共享需求旺盛的站点，会加剧天面资源紧张的局面。
表2典型基站尺寸重量对比表
类型
主流天线体积尺寸（mm）
天线重量（Kg）
天线挡风面积（㎡）
RRU体积尺寸（mm）
RRU重量（Kg）
RRU挡风面积（㎡）
合计重量（Kg）
合计挡风面积（㎡）
移动4G
1285×309×130
12
0.397
400×300×100
12
0.120
24
0.517
1650×320×145
22
0.528
34
0.648
联通4G
1310×380×65
16.5
0.497
400×300×100
14
0.120
21.5
0.617
1310×265×86
14.5
0.347
28.5
0.467
电信4G
1310×265×86
14.5
0.347
400×300×100
14
0.120
28.5
0.467
1515×265×145
19.2
0.401
33.2
0.521
5GAAU
体积尺寸（mm）：
895×490×142，重量（Kg）：
47
47
0.438
四、配套设施实施原则
4.1总体原则
2018年三家运营商建设的5G试验网，将主要采用3.5GHz频段的MassiveMIMO基站，试验网与商用网不同，不开放给公众使用，试验完成后可能会拆除，具有临时性和保障需求不高的特点。
因此，对于2018年5G试验网应主要采用存量站点满足，能共享的不新建、能利旧的不扩容。
4.2电源配套实施原则
应与运营商沟通确认通信设备实际用电需求，根据实际需求核算站点市电、电源、电池、空调容量，试验网阶段应尽量共享存量站点及站内电源配套设备。
如站点确定需要进行扩容改造，应适当考虑共享预期及发展预留，市电扩容时应至少满足2家共享需求。
4.3铁塔实施原则
当存量铁塔的平台或抱杆留有挂载空间时，可直接加挂5G设备；当没有挂载空间时，应根据通信铁塔存量改造的具体要求进行利旧。
由于5G基站的射频指标要求尚未制定，5G基站与其他系统的隔离度暂无标准，根据运营商的需求设置。
五、总结
目前，5G标准仍在制定之中，5G基站仍在不断完善，未来将会有更多的设备类型，体积、重量、功耗也会不断下降。
总部技术部将持续跟进5G研发试验进展和基站设备的变化，不断完善5G站点配套设施技术方案，及时优化、制定关于5G站点配套设施的参考性、指导性文件。
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