5G网络建设与维护 课件 项目3 5G无线网络规划

项目3

5G无线网络规划5G网络规划与前几代移动通信网络的规划流程大致相同，但是针对其自身的技术和业务特点，方法有所不同。通过对5G网络规划方法的学习，能够从理论上进一步了解5G移动通信网络规模估算的流程和方法，为今后的网络设计与建设打下基础。目标：掌握无线电波传播特性掌握5G无线网络规划流程掌握5G无线网络小区参数设计熟悉5G无线网络容量和覆盖估算3.1无线电波传播理论3.25G无线网络规划概述3.35G无线网络覆盖估算和容量估算3.45G无线网络小区参数设计3.1无线电波传播理论5G规划的重要意义5G作为新一代移动通信标准，其成功不仅依赖于先进的硬件设备和创新的数据处理技术，还深刻依赖于对无线电波传播特性与建模的精准掌握。无线电波的传播特性与传播模型在移动通信网络规划、优化及性能评估中扮演着至关重要的角色。深入理解无线电波的传播特性，建立准确的传播模型，对于提高无线通信系统的覆盖质量、减少信号衰落、优化网络布局具有重要意义。3.1无线电波传播理论无线电波的传播方式移动通信是移动体在运动中进行通信联系的，信号的传输必须依靠无线电波。发射机天线发出的无线电波，可以从不同的路径到达接收机。这些电波大体上可归结为直射、反射、绕射和散射等形式，其中反射、绕射和散射是影响移动通信中电波传播的基本形式。3.1无线电波传播理论无线电波的衰落特性无线信号通过移动信道使会遭受来自不同途径的衰减损耗1、自由空间传播损耗长区间中值随距基站的距离而变，其衰减特性一般服从距离的负指数律。它表明的是在以公里计的较大范围内较收信号的变化特性。2、阴影衰落在数百波长的区间内，信号的短区间中值也出现缓慢变动的特征。这就是阴影衰落。在较大区间内对短区间中值求平均就可得到长区间中值。3、多径衰落在数十波长的范围内，接收信号场强的瞬时值呈现快速变化的特征。这就是多径衰落，其衰落特性符合瑞利分布。3.1无线电波传播理论无线电波的衰落特性多径效应传播过程中会遇到各种建筑物、树木、植被以及起伏的地形，引起电波的反射、散射。到达移动台天线的信号不是由单一路径来的，而是多路径电波的合成。由于电波通过各个路径的距离不同，因而各条路径电波信号到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端叠加，有时同相叠加而增强，有时反相叠加而减弱。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。这种衰落是由于多径传播引起的，称为多径衰落。3.1无线电波传播理论无线电波的衰落特性多普勒效应多普勒效应指移动台在运动中通信时，相对速度引起的频率偏移。根据多普勒频移的公式，终端运动速度越快，多普勒频移越明显V：移动台速度：信号到达角度随着移动台靠近基站，即缩短移动台和基站之间的距离后，产生压缩效应，波长变短，频率增加，频偏增大。移动台远离基站，即增加移动台和基站之间的距离后，会使波长变长，频率降低。3.1无线电波传播理论无线电波传播模型常用传播模型3.1无线电波传播理论无线电波传播模型

Uma模型3.1无线电波传播理论无线电波传播模型Umi模型

3.1无线电波传播理论无线电波传播模型通用传播模型

3.1无线电波传播理论3.25G无线网络规划概述3.35G无线网络覆盖估算和容量估算3.45G无线网络小区参数设计3.25G无线网络规划概述5G网络频谱3.25G无线网络规划概述5G网络频谱3.25G无线网络规划概述5G网络频谱根据3GPP的标准定义，5GNR包括了两大频谱范围（FrequencyRange，FR）：频率范围名称对应的频率范围频段号俗称FR1410MHz-7125MHzn1~n256Sub-6G频段FR2FR2-124250MHz–52600MHzn257~n511毫米波（mmWave）频段FR2-252600MHz–71000MHz3.25G无线网络规划概述5G网络频谱国内运营商的工作频段3.25G无线网络规划概述5G网络频谱01.FR1(Sub-6GHz)—广覆盖主力频段覆盖450MHz~7.125GHz，核心是兼顾性能的C-Band。它损耗小、穿墙能力强，是实现城市与农村全域广覆盖的基石，为5G提供稳定的基础连接能力，是目前全球部署最广泛的频段。02.FR2(毫米波)—超高速率热点频段覆盖24.25GHz~52.6GHz，拥有极大的可用带宽。虽然覆盖范围小且对障碍物敏感，但能提供吉比特级的超高速率，是城市中心、机场、展会等高流量密度场景的“极速引擎”。频谱策略：通过“Sub-6GHz广覆盖打底+毫米波高容量补热”的高低搭配，构建全方位、多层次的5G网络能力，满足从基础连接到极致体验的多样化需求。3.1无线电波传播理论3.25G无线网络规划概述3.35G无线网络覆盖估算和容量估算3.45G无线网络小区参数设计3.35G无线网络覆盖估算和容量估算覆盖估算与容量估算02容量估算：保障业务吞吐需求目的：根据用户规模与业务模型，计算满足流量需求的基站数量。

公式：容量站点数=区域总吞吐量需求÷单站平均吞吐量

核心：解决网络“够不够用”，确保高并发下的用户体验。01覆盖估算：实现全域信号通达目的：基于地形环境与链路预算，计算消除盲区所需的基站数量。

公式：覆盖站点数=规划区域面积÷单站有效覆盖面积

核心：解决网络“有没有”，确保信号的连续覆盖与接入。🎯最终站点数决策：取两者最大值最终建站数量需满足“覆盖无死角、容量不拥塞”的双重标准，因此取容量估算与覆盖估算结果中的较大值。

示例：若某区域覆盖仅需12站，但容量测算需25站，则按25站建设，避免出现“有信号但网速慢”的短板效应，这是网络规划中平衡质量与体验的黄金法则。3.35G无线网络覆盖估算和容量估算覆盖估算流程

覆盖估算目的获得小区半径估算小区边缘速率估算站点数量几何计算小区覆盖半径:R站间距离:D=1.5*R站点覆盖面积=1.949*R*R3扇区站点小区覆盖半径:R站间距离:D=1.732*R站点覆盖面积=2.598*R*R全向站点3.35G无线网络覆盖估算和容量估算下行链路预算链路预算中，有两大类因素：确定性因素：一旦产品形态及场景确定，相应的参数也就确定，如：功率、天线增益、噪声系数、解调门限、穿透损耗、人体损耗等不确定性因素：链路预算还需要考虑一些不确定性因素影响，如，慢衰落余量、雨雪影响、干扰余量，这些因素不是随时或随地都会发生，当作链路余量考虑3.35G无线网络覆盖估算和容量估算基本参数汇总下行链路预算中最大允许路径损耗的计算基本参数3.35G无线网络覆盖估算和容量估算上行链路预算原理3.35G无线网络覆盖估算和容量估算上行链路预算主要参数参数名称类型参数含义典型取值TDD上下行配比公共5G支持灵活的上下行配比8∶2TDD特殊时隙配比公共特殊子帧（S）由DL、GP和UL符号三部分组成，这三部分的时间比例（等效为符号比例）10∶2∶2/6∶4∶4系统带宽公共包括5～100MHz不同带宽对应不同的RB数100MHz人体损耗公共话音通话时通常取3dB，数据业务取值为0，高频要考虑低频0dBUE天线增益公共UE的天线增益为0dBi0dBi基站接收天线增益公共基站接收天线增益18dBi3.35G无线网络覆盖估算和容量估算上行链路预算主要参数参数名称类型参数含义典型取值阴影衰落余量公共阴影衰落余量(dB)=边缘覆盖概率要求×阴影衰落标准差(dB)------UE最大发射功率上行UE的业务信道最大发射功率一般为额定总发射功率23dBm/26dBm基站噪声系数上行基站放大器的输入信噪比与输出信噪比之比4dB干扰余量上行/下行干扰余量随着负载增加而增加------基站发射功率下行基站总的发射功率（链路预算中通常指单天线），下行gNodeB功率在全带宽上分配53dBm3.35G无线网络覆盖估算和容量估算上下行覆盖性能对比上下行主要差异项上行下行差异值发射功率23dBm*253dBm

上行劣于下行27dBm多天线增益接收增益：15dB赋型增益：15dB上行下行相当接收机NF3dB7dB上行优于下行4dB解调SINR要求-2dB5dB上行优于下行7dB干扰余量2dB6dB上行优于下行4dB（和实际组网相关）总计上行劣于下行12dB3.35G无线网络覆盖估算和容量估算上下行解耦UL:低频Cellradius覆盖中心区覆盖边缘区DL:高频DL:高频UL:高频上下行覆盖不平衡，通过SUL频段弥补上行覆盖SUL可以利用LTEFDD的UL频段3.35G无线网络覆盖估算和容量估算小区覆盖半径计算通过将计算得出的最大路损值带入传播模型中，就可以计算出小区的最终覆盖半径，并由此计算出为满足确定覆盖区域的覆盖要求，需要的基站数量，此为覆盖估算结果。3.35G无线网络覆盖估算和容量估算容量估算容量估算定义：通过量化区域内的话务需求与业务模型，结合5G网络的无线资源特性，精准计算满足用户通信需求所需的载波配置、基站规模及资源调度策略，是网络规划与建设的核心依据。01核心要素：话务模型刻画用户业务行为的基准，涵盖语音通话时长、数据业务速率需求、使用频次及并发用户分布，是确定网络“需求量”的基础输入。02核心要素：无线资源决定网络“供给力”的关键，包含系统带宽（如100MHz）、上下行时隙配比、物理资源块(PRB)及帧结构，直接限制单站吞吐上限。03核心要素：资源调度提升资源利用率的技术手段，包括动态调度算法、多用户MIMO复用、功率控制等，是平衡用户体验与系统容量的关键。STEP01计算单站吞吐量基于系统仿真与基站配置，结合覆盖场景（如密集城区），测算单基站在特定间距下的理论吞吐量与实际有效吞吐量能力。STEP02测算总吞吐量需求结合区域人口、用户规模及业务模型，按“用户数×人均流量×并发率”公式，核算区域整体的业务吞吐总量及忙时峰值需求。STEP03核算容量站点数用总吞吐量需求除以单站有效吞吐量，结合网络冗余设计（通常1.2-1.5倍）与未来增长预留，最终确定基站建设数量与布局。3.35G无线网络覆盖估算和容量估算业务区分类01密集城区建筑物平均高度超30-40m，基站天线略高于周边建筑。区域环境复杂，存在大量高层遮挡，需重点应对多径效应与阴影衰落，是信号传播条件最复杂、干扰最强的场景。02城区建筑平均高度15-30m，基站天线具备明显高度优势。街道宽阔，分布大量多层住宅与树木，信号传播主要受常规建筑墙体与植被遮挡影响，覆盖与容量需求均衡。03郊区/乡镇建筑平均高度10-20m，基站高度优势显著。区域内存在较多开阔地与树木，用户密度相对较低，信号传播受地形起伏和零散建筑物影响，侧重广覆盖与边缘场强保障。04农村区域涵盖平原与山区地形，覆盖重点为交通干线与村庄聚居点。传播损耗主要受山体、丘陵及高大树木阻挡，用户分布稀疏，需解决广覆盖、弱覆盖及远距离接入问题。核心意义：科学的区域分类是网络规划与容量估算的基石。针对不同场景的传播特性、用户密度及业务需求，制定差异化的基站选址、天线选型及参数配置策略，能有效平衡网络覆盖质量与资源投入成本，实现通信网络的精细化建设。3.35G无线网络覆盖估算和容量估算容量计算01业务种类与流量需求明确VoIP语音、实时高清视频、低时延互动游戏等核心业务场景，量化不同业务的单用户带宽消耗及并发流量需求，作为模型输入的基础数据。02差异化用户行为模型区分公众用户、政企客户及物联网终端等群体。虽然基础业务类型相似，但在呼叫频次、平均通话时长、忙时并发连接数等关键指标上存在显著差异。03忙时呼叫强度测算基于区域人口密度、作息习惯（如早晚高峰）及运营商策略，精准计算忙时每用户呼叫次数（BHCA），这是决定网络负荷与容量需求的核心参数。容量规划核心公式：站点数计算逻辑容量估算站点数=总吞吐量需求/单站平均吞吐量基于覆盖区域的业务模型特征（如密集城区或郊区），先核算规划区域内的总业务吞吐量需求，再结合基站设备的单站承载能力（吞吐量），即可得出满足容量需求所需的基站建设数量。3.1无线电波传播理论3.25G无线网络规划概述3.35G无线网络覆盖估算和容量估算3.45G无线网络小区参数设计3.45G无线网络小区参数设计邻区设计01设计目的：保障移动连续性确保用户在移动过程中，终端能从当前服务小区平滑、快速地切换至信号质量更优的相邻小区，避免因切换不及时导致的掉话、业务中断或速率骤降，是实现移动通信网络无缝覆盖与优质体验的核心基础。02邻近原则·地理关联性这是邻区规划的首要原则。凡是在地理位置上直接接壤、相邻的基站小区，必须互相配置为邻区关系，确保用户在跨越小区边界时能及时检测到目标小区信号。03互易性原则·双向对称邻区关系必须是双向的。若小区A将小区B添加为邻区，则小区B也必须同步将A配置为邻区。单向邻区会导致切换失败或孤岛效应，破坏网络稳定性。04重叠覆盖原则·信号阈值当两个小区的信号重叠覆盖区域达到一定比例（通常为20%~30%），或在覆盖边缘场强满足切换条件时，必须互设为邻区，解决边缘弱覆盖的切换需求。054G/5G协同原则·借力存量利用现网成熟的4G邻区拓扑关系作为重要参考，辅助5G邻区的规划与配置，既能提升规划效率，又能保证5G与4G网络间的