2018年5G试验网配套设施技术参考V1.0

1 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 目 录 一 前言 1 二 5G 研发试验进展 1 2 1 标准制定 1 2 2 频率划分 2 2 3 技术研发 3 2 4 试验网建设 4 三 5G 基站设备变化 5 3 1 架构变化 5 3 2 参数变化 7 四 配套设施实施原则 8 4 1 总体原则 8 4 2 电源配套实施原则 8 4 3 铁塔实施原则 9 五 总结 9 1 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 2 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 NSA R15 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 1 3GPP 5G 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 3 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 4 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 5 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 4G BBU RRU 两级结构演进到 CU DU 和 RRU AAU 三级结构 如 图 3 所示 图 3 5G RAN 功能模块重构示意图 CU Centralized Unit 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 Distribute Unit 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 Massive MIMO 是 5G 的关键技术之一 Massive MIMO 6 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 Massive MIMO 天线通常与 RRU 合设 即天线与射频单元融合的 AAU Active Antenna Unit 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 Massive MIMO 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 7 案 图 5 5G 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 3GPP R15 版本的 CU 和 DU 合设 AAU 形态的 Massive MIMO 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 BBU AAU厂家 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 5G Massive MIMO 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 5G Massive MIMO 基站 AAU 频段更 8 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 5G Massive MIMO 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 1285 309 130 12 0 397 24 0 517移动 4G 1650 320 145 22 0 528 400 300 100 12 0 120 34 0 648 1310 380 65 16 5 0 497 21 5 0 617联通 4G 1310 265 86 14 5 0 347 400 300 100 14 0 120 28 5 0 467 1310 265 86 14 5 0 347 28 5 0 467电信 4G 1515 265 145 19 2 0 401 400 300 100 14 0 120 33 2 0 521 5G AAU 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 Massive MIMO 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 9 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