CN114567887B - 5g网络低成本覆盖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种5G网络低成本覆盖方法,根据5G网络的特点，通过对5G网络成本的分析，对5G网络站址部署、频率部署、天线部署、配套设备、配套线路、AUU供电以及室内覆盖方案进行优化，指定最优的5G网络部署覆盖方案，从而降低5G网络的覆盖成本，推进5G网络的建设。
Description
技术领域
本发明涉及通讯领域，尤其是涉及5G网络低成本覆盖方法。
背景技术
5G网络是第五代移动通信网络，与4G网络（即第四代移动通讯网络）相比较，5G网络在传输速度上有着明显的优势，在实际应用中表现出了强大的功能。但目前5G网络的普及率仍比较低，其主要原因是由于5G网络为高频率设备，频段为3.5GHz，与4G网络低频率相比站址密度高，基站需求量大，是4G的2-3倍；同时5G基站结构与4G不同，其基站主设备包括BBU（英文全称为：Baseband Unit，中文释义为：基带处理单元）和AAU（英文全称为：ActiveAntenna Unit，中文释义为：有源天线处理单元），其中BBU由CU（集中单元）和DU（分布单元）构成，AAU由RRU（英文全称为：Remote Radio Unit，中文释义为：射频拉远单元）和MIMO（中文释义：多输入多输出技术）天线组成，天线为波束赋形的有源设备，相比4G基站耗电量提升了2-3倍；另外5G基站传输包括BBU与AAU的前传、BBU的回传，其中前传带宽5G，较4G 带宽提升极大，需要新增或改造传输线路、设备。因此，在同等覆盖前提下，5G网络覆盖要求远高于4G，建设成本也要远远高于4G网络。降低5G网络覆盖的成本，已成为第五代移动通信网络亟待解决的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种5G网络低成本覆盖方法，针对5G网络特点，对5G网络覆盖成本构成进行分析和测算，找出高成本环节，并通过具体技术方案优化高成本环节，形成5G网络低成本覆盖方法。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述的5G网络低成本覆盖方法，包括以下步骤：
S1，利用3D超高精度地图仿真及大数据平台资源，根据明确的覆盖范围、资源共享原则，建立每个5G基站模型，确定5G基站站址的最佳部署位置；
S2，根据覆盖场景重要性、流量需求，为5G基站匹配频率、设备、带宽；
S3，针对5G基站采用多频天线对现网基站的单频天线进行收编；针对5G网络楼面基站，采用新增楼面抱杆达到最优的覆盖效果；针对无法整合的5G基站，充分共享电信天面及免费站址，分散部署天线；获得5G基站的最优天线部署方案；
S4，采用一框多站、一框多制和一板多模的方式集中部署5G网络BBU ；
S5，优选单芯双向光模块传输，次选无源波分，最后采取新建光缆的方式，确定5G基站传输接入的最优方案；
S6，自有5G基站站址、政府等重要场景的站址及存在停电风险的5G基站站点要求直流供电；其他非重要场景采用交流供电，确定AAU的最优供电方式；
S7，根据楼宇的结构、功能区、业务量，明确各楼层的差异化5G网络需求，确定室内5G网络覆盖方案。
进一步地，S4步中，所述一框多制是指一个BBU至少带两个基站6个AAU，在机房资源紧张时，能够使4G/5G网络共用BBU框；所述一板多模采用了4G/5G网络共用主控、同一基带板同时支持2.1G FDD 4/5G方案。
进一步地，S2步中，所述流量需求包括高流量需求和中流量需求；所述高流量需求是指联通和电信日均流量之和大于1000GB/平方公里的区域。
本发明优点在于根据5G网络的特点，通过对5G网络成本的分析，对5G网络站址部署、频率部署、天线部署、配套设备、配套线路、AUU供电以及室内覆盖方案进行优化，指定最优的5G网络部署覆盖方案，从而降低5G网络的覆盖成本，推进5G网络的建设。
附图说明
图1是本发明所述5G网络成本构成分析图。
图2是本发明所述5G网络低成本覆盖方法框图。
图3是本发明所述5G基站单站仿真和多站仿真效果图。
图4是本发明所述实施例2中BBU集中部署后主设备节余投资分析。
图5是本发明所述实施例2中BBU集中部署后机柜节余投资分析。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，5G网络成本由建设成本和运营成本构成，其中建设成本主要指5G网络建设中发生的全部投资支出，包括设备费、建安费、其它投资支出等。运营成本主要指5G设备运行中生产的租金、电费及其它费用等。经研究测算后，5G建设成本中，设备费占比70%、建安费占比10%，其他费用占20%。在5G网络建设过程中，网络部署不合理会导致设备采购量大，基站设备配置不合理会导致覆盖区域与设备不匹配、配套与基站设备不协同导致传输带宽高，这些都会引发高成本支出。5G运营成本中，塔租占比70%、电费占比16%，是成本控制的重点。不同区域的基站位置、5G天线引发的租金单元增加等导致塔租差异很大。同时5G网络需要有源设备，电能消耗较高，不同的供电模式也会直接影响到电费。
如图2所示，本发明所述5G网络低成本覆盖方法，包括以下内容
S1，利用3D超高精度地图仿真及大数据平台资源，根据明确的覆盖范围、资源共享原则，建立每个5G基站模型，确定5G基站站址的最佳部署位置；
在保证网络良好覆盖的前提下，科学控制5G设备采购量是降低建设成本的关键。站址部署时贯彻聚焦、结构化、场景化的规划思路，充分结合B侧数据分析、业务及终端发展，竞对友商情况等方面，明确覆盖范围，避免低效建设。
本发明所述方法利用3D超高精度地图仿真及大数据平台资源，根据明确的覆盖范围、资源共享原则，建立每个5G基站模型，通过不断仿真和校正，确定5G基站站址的最佳部署位置。如图3所示，为5G单站仿真和多站仿真效果图。
S2，根据覆盖场景重要性、流量需求，为5G基站匹配频率、设备、带宽；
其中，省会城市和重要城的市区及其他地市密集城区、高校以3.5G为主，满足其高流量需求；其他地市的一般城区，全省县城以2.1G为主；县城局部连片的高流量区域，即联通和电信日均流量之和大于1000GB/平方公里的区域，同样部署3.5G。
将3.5G 部署区域、高流量区域、高层建筑（高于10层）、口碑场景（如地级以上政府、三甲医院、国家级工业园区等，不含住宅）配置64T设备；中流量区域部署32T设备。
为3.5G、64T设备配置200M的传输资源；为32T设备配置100M的传输资源。
S3，针对5G网络铁塔基站采用多频天线对现网铁塔基站的单频天线进行收编；针对5G网络楼面基站，采用新增楼面抱杆达到最优的覆盖效果；针对无法整合的5G基站，充分共享电信天面及免费站址，分散部署天线；获得5G基站的最优天线部署方案；
其中，现网是指 2G/3G/4G网络基站。
针对5G网络铁塔基站优先采用多频天线对现网天线收编，在对2G/3G/4G网络铁塔基站天线替换后，将单频天线整合为多频天线，既不增加天面数量，也不增加租金。
针对5G网络楼面基站优先采用在5G网络楼面基站铁塔上新增楼面抱杆，既能降低租金，又能达到最优的覆盖效果。
同时还可以充分发挥电信和联通合作共享的优势，分析双方现网基站订单，本着“孰低孰发”的原则，在满足5G网络覆盖需求的情况下，最大限度降低5G网络的覆盖成本。
针对无法整合的5G基站，要充分共享电信天面及免费站址，分散部署天线。AAU分散部署能实现5G网络覆盖效能最大化，同时也减轻了电力引入压力。AAU分散部署需优先保障5G 网络AAU挂高，但不宜过高或过低；其次需考虑4G网络的天线参数，保证原有4G网络覆盖效能不下降。具体实施过程中，通过核算最优的TCO（英文全称为Total Cost ofOwnership ，中文含义为总拥有成本）来确定进行天面整合或是新建配套抱杆。
S4，采用一框多站、一框多制和一板多模的方式集中部署5G网络BBU ；
一框多制是指一个BBU至少带两个基站6个AAU；一框多制在机房资源紧张时，能够使4G/5G网络共BBU框；一板多模采用了4G/5G网络共用主控、同一基带板同时支持2.1G FDD4/5G等方案。
BBU部署方式包括CRAN集中部署和DRAN分布部署两种形式。根据业务需求和传输条件，5G网络建网初期，5G网络容量需求较少，采用CRAN集中部署方式部署5G网络BBU，使本地网BBU集中部署于综合业务接入点及汇聚机房，不具备条件的也可放置于BBU集中点机房，通过一框多站、一框多制和一板多模的方式，减少传输节点、节省设备投资，降低BBU耗电量，从而降低5G网络覆盖成本。
通过研究和测算，采用CRAN集中部署，可使传输端口减半，平均每端口节余投资0.21万元。与DRAN分布部署相比，在光缆资源可以利旧的情况下，接入设备的投资每站可以降低50%左右，如需新建光缆，单站成本降低20%左右。另外，BBU集中部署后，BBU与AAU比例提升到1:6，该比例较标配5G基站提高1倍。单站投资节余1.73%，其中64T单站投资节余1.67%、32T单站投资节余3.65%、2.1G单站投资节余7.31%。按BBU 1000W功率核算，单站节余电费10%。
S5，优选单芯双向光模块传输，次选无源波分，最后采取新建光缆的方式，确定5G基站传输接入的最优方案；
由于5G基站大部分部署于市区和县城，且在城市规划已完成的情况下，新建传输光缆困难极大，传输光缆造价高，且影响市政、市容规划。因此5G网络传输接入较多利用现网传输光缆改造。本发明对5G基站的配套线路优先选择单芯双向光模块传输，其次选择无源波分，最后采取新建光缆的方式，按需配置，深挖资源，共享合作，充分降低5G网络覆盖成本。
其中，5G网络线路建设中，由于5G基站对配套传输带宽需求较大，现网4G的传输冗余较小，按传统的建设模式，必须新增光芯资源，但受到投资额度大且市政、市容无法布缆等因素影响，根本无法实施。单芯双向光模块传输技术通过对现网纤芯的改造，采取单芯双向方案，不仅使前传光缆纤芯减半，同时解决了5G基站对配套传输带宽需求。
而无源波分将不同波长的光信号复用到一根光纤中传送，无波长转换设备和电源要求。在5G网络配套线路建设中使用无源波分，能够降低设备成本，且对前传业务处理，几乎没有处理时延，能最大限度的支持传输距离，节省光纤资源。
S6，自有5G基站站址和存在停电风险的5G基站站点要求直流供电；其他非重要场景采用交流供电；
根据现场电源提供方式，测算AAU交、直流耗电量，因地制宜，采取不同场景不同供电方式的原则，降低耗电成本。经研究测算后，5G基站铁塔机房直流供电租金增加1805元/站/年；交流供电模块按5882元/站核算，新增折旧840元/站/年，铁塔机房直流供电TCO相比交流供电增加965元/站/年。如表1对AAU设备交流供电和直流供电进行了详细的分析
本发明综合考虑AAU供电成本及稳定性、安全性，对于自有5G基站站址采取直流供电，可采用自引电加快工程进度。对于覆盖政府、交通枢纽、医院等口碑场景，存在停电风险的5G基站站点也采用直流供电，其他非重要场景采用交流电。
S7，根据楼宇的结构、功能区、业务量，明确各楼层的差异化5G网络需求，确定室内5G网络覆盖方案。
本发明针对室内5G网络覆盖方案，有针对性地制定“一楼一案”方案，从建设成本、运营成本、覆盖特点等多角度出发，选择覆盖最优、成本最低的方案。针对同一楼宇，根据楼宇结构不同、功能区不同、业务量不同，细分楼层，明确差异的感知要求，制定分区域方案，同楼不同案。
如商住一体化楼宇，包括商务区、商场区、住宅区及电梯、地面/地下停车区等。针对商务区，对会议室、办公区匹配不同数字化或DAS（中文释义：分布式天线系统，英文全称：Distributed Antenna System ）方案，按容量需求选择4TR、2TR、1TR。针对商场区，制定DAS单通道、扩展型微站、直放站等方案。小微商铺可采用2.1 NR改造、移频MIMO、微站或直放站等，尤其关注移动支付区网络覆盖。住宅区充分考虑固移融合需求，已进驻千兆宽带，维持现网，先减少移网投入；未进驻的，采取室内外一体化覆盖方案，或增加微站、直放站等。电梯和地停按低价值标准匹配，采取微站、直放站或2.1 NR升级改造等方案。
本发明所述方法并非每个环节都是必须的，根据5G网络建设的具体情况，可以省略部分内容。
实施例2
黑龙江联通采用本发明所述5G网络低成本覆盖方法，共计节约建设成本3亿元，节省运营成本9713万元/年。
首先，根据本发明所述方案，通过集中部署BBU共节余建设成本1869万元、节省电费415万元/年。其中减少BBU设备3479套，节省传输设备端口数3479个，节余投资1765万元，平均每端口节余投资0.21万元；减少机柜349个，节余投资105万元。
如图4所示，对BBU集中部署后，主设备节余投资分析如下：BBU与AAU比例为1:6.2，较标配基站比例提高1倍。单站投资节余1.73%，其中64T单站投资节余1.67%、32T单站投资节余3.65%、2.1G单站投资节余7.31%。按BBU 1000W功率核算，节省电费415万元/年。
如图5所示，对BBU集中部署后，节约机柜投资分析如下：机柜由676个减少到327个，减少349个，机柜投资节余52%。
第二，根据本发明S2步所述，针对5G基站天线进行优化设计，通过天面整合，共节省租金2595万元/年。
第三，根据本发明S5步所述，采用单芯双向和无源波分的方案，共节余传输投资1207万元，其中使用单芯双向光模块基站4145个，节省光缆9802芯公里，单站节余光缆2.36芯公里，节省投资372万元；使用无源波分基站1023个，节省光缆21965芯公里，单站节余光缆2.36芯公里，节省投资835万元。
实施例3
如表2，内蒙古联通采用本发明所述5G网络低成本覆盖方法，共建设11001个5G基站，共节省建设成本 7935万元，节约运营成本 2535万元/年。其中，BBU集中部署节省投资881万元，节省电费412万元，天面整合节省653万元，采用单芯双向节省105万元，集中部署节省5760万元。
实施例4
如表3，采用本发明所述5G网络低成本覆盖方法，吉林联通共建设4578个5G基站，共节省建设成本4189万元，节约运营成本1868万元。其中，BBU集中部署节省投资682万元，节省电费95万元，节省租金379万元；天面整合节省172万元，采用单芯双向节省225万元，无源波分技术节省136万元，集中部署节省95万元
Claims (1)
1.一种5G网络低成本覆盖方法，其特征在于：包括
S1，利用3D超高精度地图仿真及大数据平台资源，根据明确的覆盖范围、资源共享原则，建立每个5G基站模型，确定5G基站站址的最佳部署位置；
S2，根据覆盖场景重要性、流量需求，为5G基站匹配频率、设备、带宽；
S3，针对5G基站采用多频天线对现网基站的单频天线进行收编；针对5G网络楼面基站，采用新增楼面抱杆达到最优的覆盖效果；针对无法天面整合的5G基站，充分共享电信天面及免费站址，分散部署天线；获得5G基站的最优天线部署方案；
S4，采用一框多站、一框多制和一板多模的方式集中部署5G网络BBU ；
S5，优选单芯双向光模块传输，次选无源波分，最后采取新建光缆的方式，确定5G基站传输接入的最优方案；
S6，自有5G基站、重要场景5G基站及存在停电风险的5G基站采用直流供电；其他非重要场景采用交流供电，确定AAU的最优供电方式；
S7，根据楼宇的结构、功能区、业务量，明确各楼层的差异化5G网络需求，确定室内5G网络覆盖方案；
S4步中，所述一框多制是指一个BBU至少带两个基站6个AAU，在机房资源紧张时，能够使4G/5G网络共用BBU框；所述一板多模采用了4G/5G网络共用主控、同一基带板同时支持2.1G FDD 4/5G方案；
S2步中，所述流量需求包括高流量需求和中流量需求；所述高流量需求是指联通和电信日均流量之和大于1000GB/平方公里的区域；
S7步中，针对商务区，对会议室、办公区匹配不同数字化或DAS方案，按容量需求选择4TR、2TR、1TR；针对商场区，制定DAS单通道、扩展型微站、直放站方案；小微商铺采用2.1 NR改造、移频MIMO、微站或直放站；住宅区充分考虑固移融合需求，已进驻千兆宽带，维持现网，先减少移网投入；未进驻的，采取室内外一体化覆盖方案，或增加微站、直放站；电梯和地停按低价值标准匹配，采取微站、直放站或2.1 NR升级改造方案。
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