通信设备及服务行业专题研究5G网络规划设计难点深度解读20181128国泰君安29页

行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分2of29目录1.5G网络规划...........................................................................................31.1.5G应用的三大基础场景................................................................31.2.规划流程..........................................................................................31.3.规划要点..........................................................................................32.5G无线网络规划面临的挑战...............................................................42.1.频谱资源对5G网络规划的挑战...................................................42.2.新空口对5G网络规划的挑战.......................................................92.3.新业务以及运用的新场景对5G网络规划的挑战.....................132.4.架构重组对5G网络规划的挑战.................................................143.5G规划设计方案.................................................................................163.1.5G规划设计的方向......................................................................163.2.设计规划中的关键能力以及华为的解决方案............................183.2.1.高精度5G传播模型：..........................................................183.2.2.产品特性的高保真建模.........................................................193.2.3.精细化覆盖预测.....................................................................193.2.4.精准RF参数规划ACP（AutomaticCellPlanning）.........203.2.5.精准站址规划ASP（AccurateSitePlanning）....................213.2.6.新业务体验网络规划研究.....................................................213.3.5G规划解决方案应用案例..........................................................223.3.1.华为低频组网和网络规划解决案例.....................................223.3.2.华为高频组网和网络规划解决案例.....................................233.3.3.华为基于3GPP标准的端到端全系列5G产品解决方案...234.5G无线网络规划壁垒提升改变竞争格局.........................................244.1.5G规划设计难度提升，供给侧发展将进一步向龙头集中......244.1.1.运营商下属通信网络技术服务商积淀深厚、实力强劲.....244.1.2.运营商外部通信网络技术服务商近年来发展蓬勃.............264.1.3.5G规划设计难度提升催化更高行业壁垒，龙头设计院将获更多份额..............................................................................................264.2.推荐标的........................................................................................274.2.1.国脉科技（002093.SZ）：设计咨询项目经验丰富.............274.2.2.恒泰实达（300513.SZ）：民营通信规划设计新龙头.........285.风险提示...............................................................................................28行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分3of291.5G网络规划随着经济的迅速发展，各国信息化发展水平越来越高，目前通信网络工程已经成为新兴的战略产业。各国综合实力和城市现代化水平的唯一标志是信息化程度的高低。所以加强通信网络工程的建设具有十分重要的意义。1.1.5G应用的三大基础场景(1)eMBB（EnhanceMobileBroadband），增强型移动宽带。人的通信是移动通信需要优先满足的基础需求。未来eMBB将通过更高的带宽和更短的时延继续提升人类的视觉体验；按照计划，能够在人口密集区，为用户提供1吉比特/秒用户体验速率和10吉比特/秒峰值速率，在流量热点区域，可实现每平方千米数十太比特/秒的流量密度。(2)uRLLC（UltraReliable&LowLatencyCommunication），超高可靠性与超低时延通信。针对特殊垂直行业，例如自动驾驶、远程医疗、智能电网等需要高可靠性+低时延的业务需求。能够为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。(3)mMTC（MassiveMachineTypeCommunication），海量物联网通信。针对万物互联的垂直行业，IoT产业发展迅速，未来将出现大量的移动通信传感器网络，对接入数量和能效有很高要求；主要面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、海量连接等特点。网络不仅要具备超千亿连接的支持能力，满足100万/千米2连接数密度的指标要求，而且还要保证终端的超低功耗和超低成本。1.2.规划流程5G无线网络规划流程分为规划准备、预规划和详细规划三个阶段。但5G网络规划将以高速铁路、高速公路、CBD（中央商务区）等热点地区的规划以及mMTC和uRLLC中的特定场景规划为主。规划准备阶段主要是对网络规划工作进行分工和计划，准备需要用到的工具和软件，收集市场、网络等方面的资料，进行初步的市场策略分析。预规划阶段主要工作是确定规划目标，通过覆盖和容量规划进行资源预估，为详细规划阶段的站点设置提供指导，避免规划的盲目性。详细规划阶段主要任务是以覆盖规划和容量规划的结果为指导，进行站址规划和无线参数规划，并通过模拟仿真对规划设计的效果进行验证。此外，还需进行投资预算及整体效益评价，验证规划设计方案的合理性。1.3.规划要点业务预测包括用户数预测和业务量预测两个部分。3G/4G阶段的用户数预测主要基于现有网络的用户数规模、渗透率水平、市场发展策略及竞争对手情况进行综合考虑。业务量预测主要基于经验模型对用户规模和业务量进行与预测和计算。5G中的业务预测与典型场景有关。eMBB场景下的预测方法与3G/4G基本一致，但5G中的业务量预测主要为数据业务预测。在URLLC，mMTC场景下，业务特征主要表现为高可靠低行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分4of29时延连接和海量物联，并且还存在诸多的D2D，M2M（机器到机器）、V2X等业务，因此业务预测的侧重点应有所不同。在覆盖规划中，5G无线传播模型要采用相应的高频段传播模型，需探讨3GPPUMA（非授权移动接入）等模型的可用性。首先根据覆盖区域内各子区域提供的业务类型和业务速率目标，估算各种业务在一定的服务质量要求下所能允许的最大路径损耗，然后将最大路径损耗等参数代入该区域校正后的传播模型计算公式，得出该区域中每种业务的覆盖半径，最后取计算结果的最小值作为5G基站的覆盖半径。需要注意的是5G网络是全频段多RAT（无线接入技术）接入网络，针对不同频段和无线接入方式选用不同的计算模型。容量规划要分区域进行。首先估算各区域的业务类型及各种类型业务的业务量。根据不同区域提供的业务模型、用户模型等估算业务总量。然后由业务总量和单小区容量（承载能力）计算出实际区域内所需的小区数。最后各区域所需的小区数相加即可得到整个业务区所需设置的小区数。5G采用了MassiveMIMO（大规模多输入多输出）、F-OFDM（滤波正交频分复用）、新型编码等技术，大大提高了频谱效率，且采用了百兆以上带宽，使得5G具备高容量、大连接的能力，网络建设初期容量一般不会成为5G规划中的瓶颈。站址规划是对业务区进行实地勘查进行站点的具体布置，找出适合做基站站址的位置，初步确定基站的天线挂高、天线的方向角及下倾角等参数。在进行5G站址规划时，要充分考虑现有网络基站站址的利旧及新建站的站址共建共享问题；需核实现有基站的位置和高度是否能满足新建站站址需求，机房和天面是否有足够的空间和位置布放新设备和反馈系统等；如果与现有的网络基站共址建设还需考虑系统间干扰隔离问题，可采用水平隔离和垂直隔离等空间隔离手段，或采用加装滤波器等方式，满足不同系统间的隔离要求。2.5G无线网络规划面临的挑战2.1.频谱资源对5G网络规划的挑战高频通信在军事通信和无线局域网（WLAN）等领域已经获得应用，但是在蜂窝通信领域的研究尚处于起步阶段。全频谱接入是指通过有效利用各类移动通信频谱资源来提升数据传输速率和系统容量的通信技术。所涉及的频段包括6GHz以下的低频段和6-100GHz的高频段，其中6-100GHz频段因其具有丰富的空闲频谱资源，能够满足5G发展对高速率和连续大宽带的要求而被作为5G的重点研究频段。表1：全球各国家5G频谱使用情况国家进展5G频谱规划美国FCC7月14日正式规划5G频段27.5-28.35GHz.37-40GHz：64-71GHz（非授权频谱）欧盟欧盟公开对5G频谱征求意见低频段700MHz和3.4-3.8Hz：高频段从24.25-27.5GHz，31.8-33.4GHz.40.5-43.5GHz选择一个韩国2018年初开展5G预商用试验，支持平昌冬奥会，计划2020年底实现5G商用三个运营商部署26.5-29.5GHz作为试验频率行业专题研究请务必阅读正文之后的免责条款部分5of29日本日本计划在2020年东京奥运会之前实现5G商用，支持东京奥运会重点考虑3.6-3.8GHz，4.4-4.9GHz、27.5-29.50Hz数据来源：国泰君安证券研究图1：5G的全频谱接入数据来源：华为低频段具有传播特性好、覆盖范围广的优势；高频段则具有更大的带宽，可满足高速率、大流量的需求。在全频谱接入的技术框架下，低频和高频将通过混合组网的形式，充分发挥各自频段的特点，满足覆盖、速率、流量等需求。在高低频混合组网中，采用了控制面与数据面分离的技术，当终端处于热点区域时，由低频蜂窝网络负责控制面数据的传输，高频蜂窝网络则负责数据面数据的传输。而当终端处于无高频基站覆盖的非热点区域时，控制面和数据面数据的传输都通过低频蜂窝网络负责。