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5G無線網絡技術與規劃設計
來源:北京信通傳媒有限責任公司
日期:2020/4/30
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書名: 5G無線網絡技術與規劃設計

定價:168.00元

 

內容簡介:

本書從 5G 無線網絡的關鍵技術和系統協議入手,結合網絡規劃分析經驗、5G 試驗網數據和5G 典型業務需求,著重闡述了 5G 基站基本能力、網絡規劃設計方法、設備演進、工藝要求,并提出了室內覆蓋場景的綜合解決方案。

本書內容豐富,資料翔實,邏輯嚴謹、論述深入淺出,特別提煉了 8 章內容概要一覽彩圖,適合從事 5G 無線網絡工程的相關人員參考學習,也可供大專院校通信專業的師生閱讀使用。

 

前言:

自我國開展3G 商用,啟動移動互聯網時代以來,移動通信進入了快速發展的階段,特別是經歷了4G 大發展時代,用戶使用移動互聯網已經成為一種習慣和剛性需求。移動互聯網、物聯網的結合,給未來信息化發展提供了非常廣闊的空間。

據估計,未來5 年,移動互聯網業務量每年復合增長率將達到80% 以上。未來10年,移動互聯網數據流量將增長500 倍以上,4G 技術難以滿足未來更高速率的數據業務和低時延、高可靠性業務的需求。為此,5G 技術應運而生,發展5G 成為我國當前信息化發展的重要任務。

2017 年10 月,國務院出臺了《關于進一步擴大和升級信息消費持續釋放內需潛力的指導意見》(以下簡稱《意見》),部署進一步擴大和升級信息消費,充分釋放內需潛力,壯大經濟發展內生動力;指出要加快第五代移動通信(5G)標準研究、技術試驗和產業推進,力爭2020 年啟動商用。2018 年10 月,國務院印發《完善促進消費體制機制實施方案(2018—2020 年)》,要求加快推進第五代移動通信(5G)技術商用。兩個文件對信息通信行業產生了深遠影響,把握全球移動互聯網發展機遇,促進5G 產業快速發展成為國家戰略。由此,各地5G 試驗網的建設和測試如火如荼,呈現多地開花的態勢。2019 年6 月6 日,工信部正式發放5G 商用牌照,標志著中國正式進入5G 時代,同時也吹響了5G 大規模建設的號角。

在此背景下,在工程技術應用領域,需要加強針對5G 網絡技術、網絡規劃和設計

等方面的研究,為5G 大規模建設做好技術指引和參考。

本書作者均是華信咨詢設計研究院從事移動通信的專業技術人員,長期跟蹤研究5G 通信系統標準、規范與組網技術,參與國內5G 試驗網規劃、設計和測試,對5G 無線網絡技術有較深刻的理解。本書在編寫過程中融入了作者在長期從事移動通信網絡規劃設計和優化工作中積累的經驗和心得,可以使讀者較為全面地理解5G 系統技術和網絡規劃、設計等內容。

本書第一章5G 無線技術與系統概要介紹了5G 系統的發展、系統架構、物理層協議和5G 無線網關鍵技術。第二章5G 業務與場景介紹了各類5G 典型業務模型,以及不同場景下的業務模型的分析方法。第三章基站覆蓋能力分析介紹了5G 網絡覆蓋影響因素、鏈路預算、5G 頻段傳播模型及覆蓋的平衡和優化等內容。第四章基站容量能力分析介紹了5G 網絡容量影響因素、基站容量分析、容量優化等內容。第五章5G 無線網絡規劃介紹了無線網絡規劃的內容和方法,包括覆蓋、容量、參數規劃、組網技術以及5G 與其他系統的干擾協調和規劃仿真。第六章5G 無線網絡設備介紹了5G 對設備系統的新需求,從網絡架構演進和網絡性能兩個方面介紹了5G 無線網絡設備的變化。第七章5G 無線網絡設計介紹了5G 無線網設計的內容和要求,包括基站的選址、勘察、主設備及配套設計等內容,對基礎設施共建共享提出了建議。第八章5G 室內覆蓋系統設計從信號模型、系統分類、設計流程、典型解決方案等方面介紹了5G 室內覆蓋場景的設計方法和方案。

全書由華信咨詢設計研究院有限公司總工程師朱東照統稿,許光斌編寫了第一章,徐輝編寫了第二章,汪丁鼎編寫了第三、四、五章,丁巍編寫了第六、八章,汪偉編寫了第七章。華信設計院是國內最早從事移動通信網絡規劃、設計與優化的設計院之一,在5G 網絡規劃、設計和優化方面具備雄厚的技術實力和豐富的實踐經驗。在本書的編寫過程中,得到了華信多位領導和同事的大力支持,特別是公司余征然總經理的大力支持,在此表示衷心感謝!同時,在這里也向肖清華、黃小光、李虓江等同仁表示感謝!在本書的編寫過程中,還得到了中國電信北京研究院、華為等公司的支持和幫助,參考了許多學者的專著和研究論文,在此一并致謝!

本書適用于從事5G 移動通信系統規劃、設計、網絡優化和維護的工程技術人員與管理人員參考使用,也可作為高等院校移動通信相關專業師生的參考書。

由于時間倉促,編者水平有限,書中難免有疏漏與不妥之處,懇請讀者批評指正。

編 者         

2019 年6 月于杭州

   

序:

當前,第五代移動通信(5G)技術已日臻成熟,國內外各大主流運營商均在

積極準備5G 網絡的演進升級。促進5G 產業發展已經成為國家戰略,我國政府連續出臺相關文件,加快推進5G 技術商用,加速5G 網絡發展建設進程。本月初,工信部發放5G 商用牌照,標志著中國正式進入5G 時代。4G 改變生活,5G 改變社會。新的網絡技術帶動了多場景服務的優化,也帶動了互聯網技術的演進,也將引發網絡技術的大變革。5G 不僅僅是移動通信技術的升級換代,更是未來數字世界的驅動平臺和物聯網發展的基礎設施,將對國民經濟方方面面帶來廣泛而深遠的影響。5G 和人工智能、大數據、物聯網及云計算等的協同融合點燃了信息化新時代的引擎,為消費互聯網向縱深發展注入后勁,為工業互聯網的興起提供新動能。

作為信息社會通用基礎設施,當前國內5G 產業建設以及發展如火如荼。在5G 產業上雖然中國有些企業已經走到了世界的前面,但并不意味著在所有方面都處于領先地位,還應該加強自主創新能力。我國5G 牌照雖已發放,但是5G 技術仍在不斷的發展中。在網絡建設方面,5G 帶來的新變化、新問題也需要不斷的探索和實踐,盡快找出分析解決辦法。在此背景下,在工程技術應用領域,亟需加強針對5G 網絡技術、網絡規劃和設計等方面的研究,為已經來臨的5G 大規模建設做好技術支持。“九層之臺,起于累土”,規劃建設是網絡發展之本,為抓住機遇,迎接挑戰,做好5G 建設準備工作,作者編寫了系列叢書,為5G 網絡規劃建設提供參考和借鑒。

本書作者工作于華信咨詢設計研究院有限公司,長期跟蹤移動通信技術的發展和演進,一直從事移動通信網絡規劃設計工作。作者已經出版過有關3G、4G 網絡規劃、設計和優化的書籍,也見證了5G 移動通信標準誕生、萌芽、發展的歷程,參與了5G 試驗網的規劃設計,積累了5G 技術和工程建設方面的豐富經驗。

在這一系列著作中,作者依托其在網絡規劃和工程設計方面的深厚技術背景,系統地介紹了5G 無線網絡技術、蜂窩網絡技術、5G 核心網技術以及網絡規劃設計的內容和方法,系統全面地提供了從5G 理論技術到建設實踐的方法和經驗。本系列書籍將有助于工程設計人員更深入地了解5G 網絡,更好地進行5G 網絡規劃和工程建設。本系列書籍的出版適逢5G 牌照發放,對將要進行的5G 規模化商用網絡部署將會有重要的參考價值和指導意義。

 

版權:

 

 

內容提要

本書從5G無線網絡的關鍵技術和系統協議入手,結合網絡規劃分析經驗、5G試驗網數據和5G典型業務需求,著重闡述了5G基站基本能力、網絡規劃設計方法、設備演進、工藝要求,并提出了室內覆蓋場景的綜合解決方案。

本書內容豐富,資料翔實,邏輯嚴謹、論述深入淺出,特別提煉了8章內容概要一覽彩圖,適合從事5G無線網絡工程的相關人員參考學習,也可供大專院校通信專業的師生閱讀使用。

 

目錄

第一章 5G無線技術與系統

1.1 5G系統概述 / 1

1.2 5G幀結構和物理資源 / 2

1.2.1 幀結構 / 2

1.2.2 資源單元及資源塊 / 4

1.3 上行物理信道及信號 / 5

1.3.1 PUCCH信道 / 6

1.3.2 PUSCH信道 / 7

1.3.3 PRACH信道 / 8

1.3.4 上行SRS信號 / 9

1.3.5 上行DMRS信號 / 10

1.3.6 上行PTRS信號 / 11

1.4 下行物理信道及信號 / 12

1.4.1 PDCCH信道 / 14

1.4.2 PDSCH信道 / 15

1.4.3 PBCH信道 / 17

1.4.4 下行DMRS信號 / 19

1.4.5 下行PTRS信號 / 21

1.4.6 下行CSI-RS信號 / 22

1.5 5G系統主要協議 / 24

1.5.1 MAC協議 / 24

1.5.2 RLC協議 / 26

1.5.3 PDCP協議 / 28

1.5.4 RRC協議 / 29

1.6 Massive MIMO天線技術 / 31

1.6.1 Massive MIMO特性 / 31

1.6.2 Massive MIMO的優勢和挑戰 / 33

1.7 NOMA技術 / 37

1.7.1 概述 / 37

1.7.2 NOMA原理 / 38

1.8 高頻通信毫米波技術 / 40

1.8.1 毫米波通信優劣 / 40

1.8.2 毫米波大氣損耗衰減率 / 41

1.9 超密集組網技術 / 46

1.10 網絡切片技術 / 50

1.10.1 網絡切片概述 / 50

1.10.2 網絡切片按需定制的實現 / 53

1.11 同時同頻全雙工技術 / 54

1.11.1 概述 / 54

1.11.2 同時同頻全雙工技術優劣 / 55

1.12 MEC技術 / 56

1.12.1 特征 / 56

1.12.2 資源的聯合管理 / 64

參考文獻 / 65

第二章 5G業務與場景

2.1 移動通信業務發展歷程 / 67

2.2 5G業務解析 / 69

2.2.1 5G業務分類 / 70

2.2.2 5G典型業務解析 / 73

2.3 5G場景解析 / 76

2.3.1 3GPP場景劃分 / 76

2.3.2 中國IMT-2020(5G)推進組場景劃分 / 80

2.3.3 5G場景劃分對比分析 / 83

2.4 5G場景業務模型 / 85

2.4.1 業務模型關鍵指標 / 85

2.4.2 場景業務模型建模 / 86

參考文獻 / 94

第三章 基站覆蓋能力分析

3.1 概述 / 97

3.2 5G頻率 / 97

3.2.1 ITU和國內移動通信頻率資源劃分 / 97

3.2.2 5G頻率資源及分配 / 100

3.3 5G網絡覆蓋影響因素 / 103

3.3.1 覆蓋影響因素 / 103

3.3.2 鏈路預算參數 / 105

3.4 5G鏈路預算 / 120

3.4.1 鏈路預算 / 120

3.4.2 鏈路預算分析 / 122

3.5 5G頻段電波傳播模型 / 126

3.5.1 常用傳播模型 / 126

3.5.2 校正后的傳播模型 / 129

3.6 5G基站覆蓋能力 / 131

3.7 5G覆蓋的上下行平衡和優化 / 132

3.7.1 上下行鏈路平衡 / 132

3.7.2 覆蓋和容量的相互影響和制約 / 133

3.7.3 鏈路預算的平衡與優化 / 134

參考文獻 / 135

第四章 基站容量能力分析

4.1 概述 / 137

4.2 5G基站容量影響因素 / 138

4.2.1 載頻帶寬 / 138

4.2.2 業務類型和質量要求 / 138

4.2.3 網絡覆蓋質量 / 139

4.3 從資源到容量 / 140

4.3.1 資源 / 140

4.3.2 CQI / 143

4.3.3 MCS映射 / 145

4.3.4 瀑布曲線 / 148

4.3.5 鏈路開銷 / 149

4.3.6 傳輸塊的大小 / 155

4.3.7 容量計算舉例 / 158

4.4 基站容量能力分析 / 158

4.4.1 單小區理論峰值容量 / 159

4.4.2 單小區平均吞吐量 / 160

4.5 場景容量能力分析 / 162

4.5.1 eMBB / 162

4.5.2 mMTC / 163

4.5.3 uRLLC / 163

4.5.4 網絡切片容量 / 164

4.6 小區容量的優化 / 164

參考文獻 / 167

第五章 5G無線網絡規劃

5.1 概述 / 169

5.1.1 規劃原則 / 169

5.1.2 無線網絡規劃內容 / 171

5.1.3 無線網絡規劃流程 / 172

5.1.4 5G無線網絡規劃新特性 / 174

5.2 5G網絡規劃方法 / 175

5.2.1 網絡定位和建設策略 / 175

5.2.2 業務需求和網絡規劃目標的銜接 / 175

5.2.3 網絡規劃目標 / 176

5.2.4 規劃目標的實施 / 179

5.3 5G覆蓋規劃 / 180

5.3.1 頻率規劃 / 180

5.3.2 覆蓋區域劃分 / 181

5.3.3 面、線、點覆蓋規劃 / 183

5.3.4 基于大數據的網絡覆蓋規劃 / 185

5.4 5G容量規劃 / 188

5.4.1 容量規劃概述 / 188

5.4.2 容量評估和資源利用率評價 / 190

5.4.3 容量規劃擴容 / 192

5.4.4 基于感知的網絡容量規劃 / 193

5.5 5G組網技術 / 199

5.5.1 組網技術 / 199

5.5.2 CU+DU+AAU組網 / 200

5.5.3 宏微結合超密集組網 / 202

5.6 5G基站參數規劃 / 203

5.6.1 PCI規劃 / 203

5.6.2 TA規劃 / 205

5.6.3 鄰區規劃 / 206

5.6.4 傳輸帶寬需求測算 / 207

5.7 5G基站與其他系統的干擾協調 / 211

5.7.1 通信系統間的干擾 / 211

5.7.2 干擾分析 / 212

5.7.3 5G系統與其他系統的隔離距離 / 216

5.7.4 系統間的干擾抑制 / 219

5.8 無線網絡規劃仿真 / 220

5.8.1 5G關鍵技術對仿真的影響 / 220

5.8.2 SS-RSRP覆蓋預測的仿真配置 / 221

5.8.3 SS-RSRP覆蓋仿真準確性驗證

案例 / 223

5.8.4 仿真規劃案例 / 225

參考文獻 / 229

第六章 5G無線網絡設備

6.1 5G移動通信系統的需求 / 231

6.1.1 5G的業務需求 / 231

6.1.2 5G的運營需求 / 232

6.1.3 5G的指標需求 / 233

6.2 網絡架構演進對設備影響 / 234

6.2.1 5G網絡架構 / 234

6.2.2 5G無線網設備演進方向 / 250

6.3 性能指標要求對設備的影響 / 267

6.3.1 高頻通信設備 / 267

6.3.2 大規模天線 / 275

6.4 目前5G無線網絡設備典型產品 / 285

參考文獻 / 286

第七章 5G無線網絡設計

7.1 總體要求 / 289

7.1.1 總體原則 / 289

7.1.2 設計內容 / 290

7.2 基站選址與勘察 / 291

7.2.1 選址總體原則 / 291

7.2.2 SSUP選址辦法 / 293

7.2.3 基站勘察 / 296

7.2.4 基站選址 / 301

7.3 基站系統設計 / 302

7.3.1 基站主設備及機房設計 / 302

7.3.2 基站配套改造設計 / 306

7.4 C-RAN組網接入匯聚機房和前傳

承載網設計 / 311

7.4.1 C-RAN組網設計 / 311

7.4.2 接入匯聚機房 / 312

7.4.3 前傳承載網 / 314

7.5 共建共享 / 315

7.5.1 共建共享原則 / 315

7.5.2 通信基礎資源共建共享 / 316

7.5.3 社會資源共建共享 / 319

參考文獻 / 323

第八章 5G室內覆蓋系統設計

8.1 室內覆蓋系統概述 / 325

8.1.1 室內覆蓋系統概念 / 325

8.1.2 分布系統的分類 / 326

8.1.3 分布系統的結構 / 328

8.2 5G室內覆蓋系統解決方案 / 335

8.2.1 室內信號傳播模型 / 335

8.2.2 室內傳播模型的校正 / 341

8.2.3 5G室內覆蓋系統使用的

頻率 / 344

8.2.4 5G室內覆蓋系統方案選擇原則 / 344

8.2.5 5G室內覆蓋系統解決方案分析 / 345

8.3 室內覆蓋系統設計流程 / 351

8.3.1 總體流程 / 351

8.3.2 設計準備工作 / 352

8.3.3 設計工作 / 358

8.3.4 單站設計流程 / 364

8.3.5 站點現場勘察 / 366

8.3.6 室內模擬測試 / 367

參考文獻 /371

縮略語 / 372

附 錄

附錄(一):5G系統架構 / 376

附錄(二):5種5G幀結構 / 383

附錄(三):時隙格式 / 384

附錄(四):前導格式 / 386

附錄(五):PDSCH 的MCS 索引 / 389

附錄(六):空間復用碼字映射 / 392

附錄(七):物理過程 / 394

附錄(八):Massive MIMO天線陣列及部署 / 402

附錄(九):NOMA應用場景 / 403

附錄(十):無線電波衰減率 / 404

附錄(十一):超密集網絡的干擾控制 / 407

附錄(十二):網絡切片實現問題和挑戰 / 408

附錄(十三):同時同頻全雙工技術自干擾抑制抵消 / 410

附錄(十四):MEC技術面臨的問題和應用 / 412

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