【大唐杯备考】——5G系统勘察设计（学习笔记）

🕒 1. 概述

5G网络建设主要依托现网站址资源合理利用4G现网的MR、业务统计、测试等多维数据以提升网络规划方案的完备度和准确性。5G网络规划的主要流程分为两个阶段、6个环节如下图所示。

• 预规划阶段确定建网的区域、规模和站点整体建设方案满足市场需求。
• 工程执行阶段制定详细的小区级参数需要根据勘察、建设情况滚动更新结果支撑站点落地并减轻工程优化压力。

名词	定义
DTDrive Test	路测是通过驱车沿一定道路行驶时测量无线网络性能的一种方法
MRMeasurement Report	测量报告信息在业务信道上每480ms信令信道上470ms发送一次数据这些数据可用于网络评估和优化。
MM	应该代指的是 Massive-MIMO 大规模天线
RFRadio Frequency	射频
PCI Physical Cell Identifier	物理小区标识LTE中终端以此区分不同小区的无线信号
PRACHPhysical Random Access Channel	物理随机接入信道
TACTracking Area Code	跟踪区代码用于寻呼和位置更新
RSRPReference Signal Receiving Power	参考信号接收功率代表无线信号强度的关键参数以及物理层测量需求之一
SINRSignal to Interference plus Noise Ratio	信号与干扰加噪声比信噪比接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号噪声和干扰的强度的比值
PDCCHPhysical Downlink Control Channel	物理下行控制信道
DCBD	直流电源分配单元

网络规划的输入项包括现网基站信息、网管统计、MR数据、测试数据、投诉和电子地图等输出网络规划方案包括5G站点规模、位置、RF参数、无线参数、性能预测仿真结果等。

🕘 1.1 5G网络预规划

🕤 1.1.1 5G建网需求确认

5G建网需求一般分为以下3个方面

• 5G组网的规划性能标准包含对RSRP、SINR、上下行业务速率等指标的具体要求根据集团指导意见省公司确定合理目标值。
• 本地对于5G网络建设的特殊需求例如省公司对特殊场景、事件专门提出的超出常规网络建设的需求。如重要的交通线、城市新区、新建市政中心等目标区域业务量可能并非现网热点但重要性高或者本地有一些特殊的重大活动例如迎春花市这种大规模聚集情景。
• 垂直行业的需求是指某一具体行业例如医疗、交通、教育等针对其个性化的业务需求对5G网络建设提出的要求。5G网络建设初期需要注意一个区域内垂直行业的地理分布情况以及该垂直行业的业务需求根据具体情况确定5G网络建设选用的基站类型和基站密度。

🕤 1.1.2 4G现网评估

4G现网评估可以为5G网络规划提供数据支撑。评估的内容包括4G规划方案、4G建网策略、4G覆盖指标、4G地理环境、4G业务模型、4G区域划分、4G现网工程参数、4G备选站址。上述信息在区分优先级和必要性后会收录到基础信息采集表中。通常情况下基础信息采集表中包括以下内容

• LTE现网工程参数现网站点的工程参数信息表包含各小区的标识信息、配置信息、天馈信息用于候选站点。
• 规划区域和边界划分本地客户要求的规划目标区域以及行政区、重点场景划分用于确定网络规划的重要目标范围。
• LTE网管KPI统计全网小区一周日均流量、用户数等统计用于热点区域识别。
• 电子地图用于仿真工作。
• LTE现网MR覆盖信息LTE网络的栅格级MR覆盖数据用于预测5G网络的覆盖水平。
• 现网测试/投诉数据LTE网络的覆盖问题的补充信息。
• 其他如场景划分、备选站点列表等对规划结果有帮助的数据为可选。

🕤 1.1.3 站点规模估算

站点规模估算包括传播模型选择、覆盖估算、容量估算、站点覆盖能力估算和区域站点估算等内容。5G建网初期以覆盖目标为主、容量目标为辅分步建站后期逐步提高系统的容量。5G站点规模估算的基本流程如下图所示。

客户需求分析即运营商的需求

• 覆盖需求如MR覆盖率达98%速率达50Mbps。
• 频段信息如建1个700MHz的基站覆盖距离顶4个2.1G的基站成本降低。

覆盖估算根据覆盖区域的业务要求确定边缘用户的上下行速率需求通过链路预算并结合传播模型计算最大路径损耗衰减下的小区覆盖半径站间距根据计算得出的小区覆盖半径计算单站覆盖面积根据单站覆盖面积计算出各区域基站的站点数量工作流程如下图所示。

容量估算使系统提供最大的吞吐数据量使用户体验到最高速率的吞吐量支持最大的用户数。5G主要的业务模型如下表所示。

$\begin{array}{cccc}5G\text{ 上行业务模型 }& \text{ 典型承载速率 (kbit/s) }& \text{ 5G 下行业务模型 }& \text{ 典型承载速率 (kbit/s) }\\ \text{ 微信发送文本) }& 0.57& \text{ 微信接收文本) }& 0.57\\ \text{ 微信 (发送语音) }& 8.00& \text{ 微信接收语音 }& 8.00\\ \text{ 微信发送图片) }& 819.00& \text{ 微信接收图片) }& 819.00\\ \text{ 微信发送视频 }& 1638.00& \text{ 微信接收视频 }& 1638.00\\ \text{ ACK 反馈 }& 15863.53& \text{ FTP 下载 }& 396288.00\\ \text{ UDP 业务上行 }& 409.60& \text{ Web 浏览 }& 109.23\\ \text{ 流媒体业务上行 }& 20480.00& \text{ 流媒体业务下行 }& 35840.00\end{array}$

各场景业务发生的百分比以下行为例如下表所示。

容量规划时基于下表进行估算主要是用户数和吞吐量具体内容包括现场移动用户数、RRC连接用户数、在线激活用户数、上下行用户基础使用体验速率、上下行单载扇多用户吞吐能力等。

站点覆盖能力估算在覆盖估算的基础上当产品形态及场景确定后相关参数功率、天线增益、噪声系数、解调门限、穿透损耗、人体损耗已经确定。此时基于网络能力的需求可以估算出站点的覆盖能力其中覆盖能力与下行和上行用户速率的关系分别如下表所示。

🕤 1.1.4 5G仿真评估

5G仿真评估包括天线和波束参数设置基于现网已有站点的仿真Massive MIMO波束权值调整根据估算结果进行初始仿真根据初始仿真结果评估网络进行加站或者已规划站址调整输出仿真报告。5G仿真评估的输出可以使用工具软件加以辅助例如Atoll软件的Aster射线追踪技术、5G OP软件的快速射线追踪模型等。通过5G与4G D频段宏站1:1建站仿真确保5G网络开通区域的覆盖效果不差于4G网络容量提升十倍到数十倍。

🕘 1.2 5G工程执行

🕤 1.2.1 站点勘察

5G站点勘察的工作内容包括站址勘察原则、站址勘察流程、天面勘察指引、开关电源勘察指引、蓄电池勘察指引、空调勘察指引、备选站址建议和站址勘察报告。5G站址勘察报告为站点勘察工作的最终输出结果。5G站点勘察的具体内容将在下面进行详细描述。

🕤 1.2.2 5G仿真设计

5G仿真设计包括精细化覆盖预测、RF参数规划、MMMobility Management移动性管理广播权值优化。

1. 精细化覆盖预测基于5G仿真评估和5G勘察结果确定具体且可执行的5G仿真设计方案。在这个过程中需要根据勘察、建设情况滚动更新其结果要支撑站点落地并减轻工程优化压力。
2. RF参数规划在下行方向采用功率分配方式进行规划对SSB同步信号与PBCH块、Common PDCCH、Common PDCCH中的DCIRMIS DCI、寻呼DCI、OSI DCI、用户PDCCH、PDSCH Msg-2、CSI RS进行静态功率调整即相对于“基准功率”设置偏置。在上行方向采用功率控制的方式对PRACH、PUCCH、PUSCH、SRS进行规划。RF参数规划的目的是保证5G网络的信道质量满足不同场景下业务的需求。5G下行发射功率仍以EPRE功率来表征相比4G的CRS EPRE5G系统用SSB EPRE来表征功率与PBCH DM RS EPRE相等信道功率配置和小区SSB信号功率相关联组网规划时可根据链路预算和覆盖容量仿真结果进行规划。
3. MM广播权值优化由于5G采用波束管理天线权值的设置会对网络容量和覆盖效果产生较大影响。所以在不同场景下对天线权值进行有针对性的选择非常重要。天线权值的概念与广播波束和业务信道的波束息息相关。在网络规划时重点考虑SSB波束的设置问题。当前SSB的波束选择有多种组合常见的组合包括单波束、8波束、1+7波束、2+4波束。上述4种波束的实现都需要不同的天线权值。天线权值通过LMT软件配置到AAU中才能生效。
   $\begin{array}{cc}\text{ 波束}& \text{优缺点}\\ \text{ 单波束}& \text{造价低}\\ \text{ 8波束}& \text{覆盖面积广}\\ \text{ 1+7波束}& \text{适合高楼覆盖}\\ \text{ 2+4波束}& \text{适合高楼覆盖}\end{array}$

🕤 1.2.3 5G参数规划

1. 邻区规划建网初期必须进行的工作规划的好坏直接影响网络的性能优劣。邻区关系也影响着PCI物理小区标识规划、PRACH ZC根规划的效果。5G邻区规划原则同LTE邻区规划原则需要将邻近的小区规划为邻区。基于GenexCLoud大唐移动规划软件可实现离线邻区规划。源小区与目标小区的对应关系及邻区的作用如下表所示。

源小区	目标小区	邻区的作用
LTE	NR	NSA DC 双连接在LTE上添加NR辅载波 LTE重定向到NR
NR	NR同频、异频	NR系统内移动性 CA载波聚合的PCC主载波单元、SCC辅载波单元为异频邻区关系
NR	LTE	SA场景下当NR覆盖较差时需要移动到邻近的LTE小区

2. PCI规划为避免PCI冲突和混淆提升网络性能PCI规划主要遵循如下原理。
   ①Collision-free原则相邻小区不能分配相同的PCI。若邻近小区分配相同的PCI会导致UE在重叠覆盖区域无法检测到邻近小区影响切换、驻留。
   ②Confusion-free原则服务小区的频率相同邻区不能分配相同的PCI若分配相同的PCI则当UE上报邻区PCI到源小区所在的基站时源基站无法基于PCI判断目标切换小区若UE不支持CGICommon Gateway Interface公共网关接口上报则不会发起切换。
   ③基于3GPP PUSCH DMRS ZC序列组号与PCI mod 30相关对于PUCCH DMRS、SRS算法使用PCI mod 30作为高层配置ID选择序列组。所以邻近小区的PCI mod 30应尽量错开保证上行信号的正确解调。
   ④大部分干扰随机化算法均与PCI mod 3有关若邻近小区的PCI mod 3尽量错开则可以确保算法的增益。
   PCI规划原则如下表所示。
   
3. PRACH规划Preamble为ZC序列基于ZC根序列进行循环移位与Ncs有关可产生多个ZC序列。每个ZC根可产生的Preamble数量与小区半径、Preamble格式、小区类型有关。5G NR小区的PRACH ZC根规划主要遵循的原则如下表所示。
   
   若无法保证邻区的ZC根序列错开可调整PRACH频域的起始位置避免邻近小区Preamble冲突。建议按照如下顺序依次为NR小区分配PRACH ZC根序列高速大半径小区＞高速小半径小区＞普通大半径小区＞普通小半径小区。
4. TAC规划5G位置区跟踪区规划的原则与LTE相同。NR复用LTE站址建网时NR可以借鉴/使用LTE的TACTracking Area Code跟踪区编码。位置区规划不宜过大也不宜过小。过大则可能导致寻呼过载过小则会导致TAUTracking Area Update跟踪区更新频繁信令开销较大可能导致信令风暴。
5. D频段退频
   

🕒 2. 5G系统勘察设计

根据项目的不同阶段勘察可分为初勘网络规划现场勘察和复勘工程设计现场勘察两个阶段。

初勘的内容包括

• 站点周围地形地貌
• 站点周围环境
• 站点基站安装位置
• 支撑网络规划实施等。

复勘的内容包括

• 站点室内/室外的现场勘察
• 网络数据采集工作
• 数据整理并提交
• 机房设备与天馈系统的布置方法提交图纸等。

🕘 2.1 基站整体安装

设备	定义
BBU Building Base band Unit	室内基带处理单元顾名思义布置在屋内
AAU Active Antenna Unit	有源天线处理单元集成了4G时代的天线和RRU负责发送信号

🕘 2.2 勘察原则

1. 获取所需的现场信息对机房进行初步设计并绘制草图。
2. 现场与客户进行有效交流督促客户按时完成工前准备工作。
3. 现场勘察的数据务必详尽准确。
4. 同客户一起确定设备的摆放位置、走线路径以及扩容预留位置。部分数据可向客户了解。
5. 需要做好数据记录避免凭经验猜测、主观臆断。

🕘 2.3 勘察及设计流程

勘察准备人员、信息、拟定计划、资料收集、车辆、工具。

🕤 2.3.1 勘察总体流程

🕤 2.3.2 初勘流程

🕞 2.3.2.1 初勘涉及的内容

1. 对于已有站点规划位置、站名、站型、经纬度、高度、天线方向角、天线下倾角和传输配置等详细信息。
2. 对于新建站点站名编号、预估站址、高度、天线方向角、天线下倾角等信息这些信息均为设计值。
3. 原则上初勘站点最好利用已有站点若为新建站点则尽量选择在规划站址的中心位置客观原因下其偏差不能大于基站覆盖半径的1/4在此要求下选择2～3个备选站址。若满足上述条件的站点不存在勘察人员应及时与网络规划人员联系调整基站的规划设计方案。
4. 对备选站址进行无线环境勘察和话务区分布勘察。
5. 机房室内勘察。
6. 天面室外勘察主要记录天面剩余抱杆的平台位置及方位、抱杆长度及直径、铁塔及增高架的承重及空间是否满足5G设备的安装要求。
7. 勘察任务完成之后需对当天的勘察数据进行归档整理形成5G基站现场勘察记录按照相应的要求保存文档并传递给下游相关人员。
8. 形成最终5G基站现场初勘记录记录表可参考《5G基站现场勘察记录表》。
9. 初勘数据的传递初勘的站点信息要及时传递和反馈传递的信息包括初勘中的所有记录与文档。传递对象为勘察设计组长。

🕞 2.3.2.2 初勘数据记录的内容

1. 记录所勘察站点的经纬度、地址信息包括区域、街道、门牌号。
2. 记录站点的类型女儿墙、铁塔、拉线塔机房的位置站点的高度天线的方向角、下倾角等信息。
3. 记录勘察站点是已有站点还是新建站点。
4. 记录勘察站点的墙体类型是实墙还是空心墙、地板类型等。
5. 在勘察报告中给出站点选择的建议适合原因与否定原因都需要详细描述。
6. 记录表可参考《5G基站现场勘察记录表》。

🕤 2.3.3 复勘流程

5G复勘主要包括三部分内容总体情况勘察、机房室内勘察和天面室外勘察。

🕘 2.4 勘察数据的记录与处理

1. 勘察人员整理《5G基站现场勘察记录表》要求详实、准确、不遗漏。勘察中要画出草图并对需要特别注意的地方拍照详细说明情况。同时整理当天所收集的原始数据并输入照片、保存原始数据。每天对勘察情况进行总结撰写工作日志。
2. 勘察人员输出《EMB 6116工程现场勘察报告》最后将报告和所有材料传递给勘察设计工程师。
3. 勘察设计工程师基于《EMB 6116工程现场勘察报告》及相关材料更新《基站规划勘察设计信息表》并将信息表传递给规划设计组长。
4. 各个环节的相关责任人应对所有电子文档和客户签字的纸面文件进行存档材料交给公司接口人员统一管理。

🕒 3. 5G系统勘察设计操作

🕘 3.1 机房室内勘察

🕤 3.1.1 整体环境

1. 门窗要求较好的密封防尘功能和防盗装置机房的主要通道门高2.0m、宽1.0m以不妨碍设备的搬运为宜室内净高不低于2.8m。太阳光不宜直射进机房。如果机房有窗户必须采用具备防火性能的不透明建材封闭。
2. 墙面和天花板机房内墙面和顶棚面的面层应采用光洁、耐久、不起尘、防滑、不燃烧的材料。
3. 地面机房的地面应铺设防静电地板地板下面为混凝土基础要求混凝土的标号大于250号能够固定钢膨胀螺栓。
4. 空调机房内应具备空调设施并且运行良好满足设备正常运行室内温度和湿度应符合工程设计要求。
5. 用电机房引入交流市电开关电源工作正常机房照明系统正常具备220V电源插座三芯设备机房需配置-48V直流供电电源电源容量和空开大小满足要求蓄电池组满足设备备电时长要求。
6. 安全监控系统、消防系统良好。机房内安装烟感告警探头机房耐火等级为二级机房内及其附近严禁存放易燃易爆等危险品抗震等级按8度设防烈度考虑。

🕤 3.1.2 BBU位置与安装

🕞 3.1.2.1 19英寸机柜

1. 大于450mm深度的安装空间立柱距前门100mm的走线空间机柜后方至少留有0.6m的散热空间机柜顶部建议有风扇安装位置不能遮挡BBU进风口和出风口。
2. 推荐BBU优先安装在靠机柜下侧位置。
3. 单机柜推荐安装1台5G BBU安装多台时推荐使用导风理线架。
4. 不安装导风理线架时两台设备间距小于1U不能紧贴。
5. 安装导风理线架时两台设备间隔1U。
6. 如有风路相反设备BBU应安装在风路相反设备下方并且两台设备间要留出至少5U的散热空间。
7. BBU的高度是3U。
8. BBU在安装19英寸机柜时必须使用托盘或托架。

🕞 3.1.2.2 挂墙安装

不是常规的安装方式不展开介绍

🕤 3.1.3 DCPD位置与安装

🕞 3.1.3.1 19英寸机柜

1. 左、右两侧留有25mm的散热通风空间面板应预留至少100mm的布线空间。
2. 当DCPD与其他设备安装在同一机柜时相邻两台设备间距不小于1U。
3. 理线架应安装在机柜DCPD下侧1U处DCPD输出电源线必须绑扎在理线架上绑扎整齐牢固。
4. DCPD的高度为1U。

综上所述DCPD安装至少需要2U的空间1U的设备空间以及1U的设备相隔空间+理线架空间。

🕞 3.1.3.2 挂墙安装

不是常规的安装方式不展开介绍

🕤 3.1.4 走线架

1. 走线架机房内安装设备的正上方应架设线缆走线架高度距设备顶部至少600mm距地面至少2200mm室内宽度最佳为500mm。
2. 设计时应注意信号缆线与电源线在走线架上要分开布放以减少干扰且应绑扎绑扎扣应松紧适中所放缆线应顺直、整齐下线要按顺序。
3. 室内缆线在走线架上的布放要求如下图所示。图中各种缆线分颜色表示其中电源线要根据局方的要求决定使用红线或黑线。
   

🕤 3.1.5 馈线窗

1. 机房的天馈线进口应设置在邻近线缆走线架上方并配备防水和密封装置。
2. 确认机房原有馈线窗是否有空余穿线孔可满足线缆布放需求如不满足确认新增馈线窗的位置。经过馈线窗的缆线如下表所示。
   

🕤 3.1.6 传输

传输勘察需要关注两部分内容其一为BBU与PTN之间的传输勘察其二为BBU与AAU之间的传输勘察。

传输方案中使用的ODFOptical Distribution Frame光纤配线架、PTNPacket Transport Network分组传送网传输设备和光纤连接器接头如图所示。

🕤 3.1.7 电源

1. 备电要求需新增800AH满足3小时不间断供电或遵循当地客户规范。
2. 空开空气开关要求DCPD上级输入空开需求为2×100A。
3. 空调制冷要求更换空调增加制冷量12m2机房建议新增2P制冷量其余新增设备需累加。

🕤 3.1.8 接地

1. 设备机房内接地线的接地电阻是否小于5Ω。
2. 接地汇流排应设在走线架上部的机房墙面上以方便设备接地线的安装。
3. 机房的防雷接地系统良好室内至少有一块防雷接地排且室内接地排与室外主接地分开。

🕘 3.2 天面室外勘察

🕤 3.2.1 天面环境

1. 观察周围是否有需要重点覆盖的地方如国道、省道、高速公路、繁华商业区。
2. 是否有高大建筑物的遮挡。
3. 是否有大面积的水面、树林落叶树、常青树等。

天面环境勘察记录内容如下表所示。

🕤 3.2.2 天面环拍图

在相对较高的地方以磁北为0度从0度开始每隔45度拍摄一张图片相邻两张图片应该有少许交叠。天面环拍效果如下图所示。

观察本基站天面或者站址周围是否有其他通信设备的天馈系统并做出详细的记录。记录结果如下图所示。

🕤 3.2.3 AAU位置

1. AAU底部应预留600mm的布线空间为方便维护建议底部距离地面至少1200mm。
2. AAU顶部/左侧/右侧应预留300mm的布线和维护空间。
3. 前方应无遮挡。
4. 确保安装位置通风良好利于设备散热。

发射机和接收机的干扰类型如下表所示。

5G频段和LTE等现有频段相隔较远主要存在杂散干扰对空间隔离度要求低可以和现有低频基站共址建设等问题。5G AAU抱杆建议为80mm以上壁厚4mm单独抱杆安装。

🕤 3.2.4 美化罩与美化塔勘察

美化罩方形

1. 美化罩的尺寸不小于700mm×700mm长×宽或为更大尺寸。
2. 满足AAU角度调整要求700mm×700mm下倾角需要达到±16°。
3. 满足AAU的散热要求详见改造措施。
4. AAU前面罩、左右两侧距美化罩最少50mm。
5. 底部需要有排水孔避免积水。
6. 通透率不小于60%。

美化塔

1. 下倾角需要达到±20°子抱杆到美化罩的距离不小于680mm。
2. 美化塔的通透率不小于60%。
3. 美化塔上下通风不遮挡。
4. 美化塔子抱杆与塔身之间的距离不小于175mm。

🕤 3.2.5 电源

1. 如果是拉远站点要确认电源空开的容量是否满足设备供电要求如果不是拉远站点则基于前文无线站点设计规范对机房电源及空开进行勘察若发现不足应及时整改。
2. 防雷箱上级输入空开建议当AAU安装1台时选用63A或8OA当AAU安装2台时选用2个80A当AAU安装3台时选用2个100A。

🕤 3.2.6 时钟

进行时钟勘察时需要确认时钟类型。如果时钟类型是GPS或BD则需基于前文无线站点设计规范对GPS或BD的安装位置进行确认如果时钟类型是1588v2则需要核实是否具备传输条件。

🕤 3.2.7 防雷接地

1. 基站的工作接地、保护接地和防雷接地宜采用同一组接地体的联合接地方式移动通信基站地网的接地电阻应小于5Ω对于年雷暴日小于20天的地区接地电阻应小于10Ω。
2. 接地线要单独固定在避雷排上重点查看是否具备接地位置条件严禁将多个接地点复接在一起。
3. 接地要遵循就直就近原则并且走线整齐、美观不能缠绕卷曲、打环。

🕒 4. 5G系统勘察报告及注意事项

1. 创建单站文件夹每个基站需单建一个文件夹文件夹名称为基站名称内容包括基站图纸、勘察报告、相关的照片和草图。
2. 勘察完毕后应及时整理勘察资料提交《EMB6116工程现场勘察报告》及《基站规划勘察设计信息表》。
3. 根据现场的勘察记录填写勘察报告现场的一些特殊需求可在勘察报告的备注中说明。
4. 对于安装条件不满足施工条件的要及时通知客户在特殊情况下对于不满足安装要求的站点一线项目不承诺整改必要情况下可与局方签署勘察备忘录。
5. 勘察时对于特殊站点需将该站点的概况、特殊问题、可预见的后续工程实施中遇到的难题等相关方面的内容以及勘察中遇到的问题及解决方法进行汇总并在勘察报告中明确特殊需求需在勘察报告中明确。

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参考资料
🔎 大唐杯学习笔记(3)—— 5G系统的规划、勘察、开通、调测
🔎 《5G系统技术原理与实现》——人民邮电
🔎 二十四张图轻松入门无线基站设计

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