5G优化案例高铁5G组网规划与性能分析研究Word格式文档下载.docx

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在核心网方面，NSA基于现有4G核心网通过软件升级方式进行部署，仍然保留原先核心网硬件架构，无法实现5G提出的网络切片和移动边缘计算等新技术新功能。

在无线接入网方面，NSA需要通过4G锚点来传输5G控制面信令，需要基站侧同时部署锚点和5GNR两套基站设备。

NSA/SA网络架构如上图所示。

SA采用全新的5G核心网架构，基于X86通用硬件服务器，通过网络功能虚拟化和软件定义网络的方式实现核心网的网元功能，全面支撑5G各种新型网络技术应用。

在无线接入网方面，SA不再需要4G信令锚点，控制面和用户面信息全

部通过5G核心网传输。

三、试点路段5GNSA/SA网络规划

试点路段为沪宁高铁XX站至XX新区站路段，NSA&

SA组网覆盖场景。

全长14.9公里，与4G数量1:

1规划，规划站点平均站间距514米，利旧4G站址29处，已建成29，剩余1个新建站待完成。

网络结构

已开通站点

全部站点

最大值（m）

最小值（m）

均值（m）

距离下一站点站间距（m）

1086

262

605

836

586

折射到铁轨距离（m）

974

230

532

763

514

站轨距（m）

432

52

156

154

备注：

站间距：

已开站点最大为南站环卫所与前进花园之间（974m），全部开通后为前进花园与沪宁12之间（7632）和兴昌路与旺庄立交之间（763m）。

站轨距：

最大为沪宁14至铁路站轨距432m。

3.1设备选型

本次高铁线路场景采用华为BBU+RRU的组网方式进行覆盖，其中RRU和天线是无线覆

盖的重点，选择8T8R的RRU型号以及宽波束天线进行XX沪宁高铁的覆盖。

3.2高铁场景链路预算

✧链路预算中采用RMA-NLOS矫正模型

✧基站参数配置NR3.5G8T8R：

功率配置8*25W，带宽100M，天线增益15.5dBi

✧高铁覆盖估算分为两种场景：

城区段和郊区段；

考虑95%覆盖概率，郊区段阴影衰落余量取5.82dB，城区段取8.64dB

以相对站高20m进行链路预算，计算边缘电平-105dBm和-110dBm对应的站间距的需求：

（边缘RSRP-105站间距350m，-110站间距450m）

场景

郊区

城区

业务类型

UL

512Kbps

2Mbps

DL

50Mbps

100Mbps

高铁

DL:

7:

03

带宽（MHz）

100

天线配置

2T8R

8T4R

发射端

最大发射功率（dBm）

26

53

发射端天线增益（dBi）

0

15.5

馈线和接头损耗（dB）

0.5

接收端

接收端天线增益（dBi）

馈线和接头损耗（dB）

干扰余量（dB）

2

6

人体损耗（dB）

储备余量

阴影衰落余量（dB）

5.82

8.64

OTA损耗（dB）

穿透损耗（dB）

33

储备总计（dB）

44.8

47.6

传播模型信息

频率（MHz）

3500

基站天线高度（m）

20

终端天线高度（m）

1.5

传播模型

RMA

NLOS

RMANLOS

覆盖半径（km）

0.238

0.172

0.236

0.174

0.202

0.145

0.2

0.147

SSBRSRP

-110.8

-105.2

-110.7

-105.5

3.3重叠区域规划

3.3.1覆盖重叠带设计

3.3.2切换时延

Ø

距离A：

过渡区域，从中心位置到信号满足切换电平迟滞（2dB）需要的距离。

距离B：

切换区域，包含终端测量周期上报时长，切换时间迟滞以及切换执行

时长对应的距离。

✓终端测量上报周期+切换时间迟滞：

320ms

✓切换执行时延：

NR30ms

3.3.3切换重叠覆盖区

重叠覆盖区域需考虑双向，则重叠距离为：

2*（切换电平迟滞对应距离+周期上报距离

+时间迟滞距离+切换执行距离），其中切换迟滞（2dB）、切换时延（320ms+30ms），则终端切换所需要的重叠区域大小如下：

速度（km/h）

过渡区A（m）

切换区B（m）

切换重叠需求距离（m）

400

40

180

350

35

170

30

160

25

20

140

基于以上分析，在高铁350km/h时速下，考虑单次切换时延同频重叠需求距离在170m。

说明：

高铁由于移动速度快，二次切换发生概率极低，因此未按二次切换计算重叠区域。

3.4其他规划

✓站轨矩：

100~200m，最大不超过250m

✓站高：

相对铁轨高度控制在15～35m

✓下倾角：

初期可固定设置为5°

（电子+机械），后续依据路测射频优化调整

✓BBU集中化：

为后续小区合并提前做准备

四、5GNSA/SA组网性能分析

4.1单站极限覆盖分析

选择不同站轨矩的场景，研究单站覆盖能力。

分析：

保障边缘达到-105dBm，单扇区覆盖距离在300m以内，保障边缘达到-110dBm，单扇区覆盖距离在400m以内。

4.2穿透损耗测试分析

XX电信高铁测试段由于部分站点未开通，因此截取部分路段分析，截取路段平均站间距约550m，统计SSBRSRP分析如下

车厢连接处测试结果

车型

边缘5%RSRP（dBm）

平均RSRP（dBm）

差值（dB）

实测值

CR400BF型复兴号

-116.7

-97.2

基准

CRH380D型

-111

-92.7

5.7

CRH2C型

-106.4

-85.4

10.3

复兴号CR400BF车型测试结果（站台定点测试，90度入射角）

位置

RSRP（dBm）

SINR（dB）

车厢外

-78.56

15.48

车厢内

-107

7.53

车厢内外差异

-28.44

7.95

✓复兴号的覆盖最差，与CRH380D、CRH2C型差值在5~10dB

✓平均站间距550m复兴号测试的边缘RSRP-116.7dBm

✓复兴号CR400BF车型定点穿透损耗-28.44dB（站台定点测试，90度入射角）

4.3相对站高及下倾角联合分析

选取不同站高的多个小区进行验证设置不同下倾角与理论倾角的差异。

各小区不同倾角的平均RSRP，标黄为最好倾角，标绿表示理论倾角和实测基本匹配，由于实际无线网络情况复杂，建议根据实际情况进行RF调优。

在站轨距和方向角以及倾角一致的情况下，RSRP在-110dBm的位置跟理论计算的覆盖小区边缘位置近似，相对站高越高，同样下倾角覆盖的距离越远，站高相近的站点理论覆盖距离相当，按不同小区来看，最佳倾角和理论下倾角基本匹配结果如下：

PCI

倾角5°

倾角7°

倾角9°

理论倾角

站间距

站轨距

站高

12

-98.1

-96.5

-93.6

9

420

85

13

-102.3

-99

-88

440

14

-104.5

-105.8

-99.7

8

80

15

-100.6

-98.9

-99.9

6

840

16

-92.4

-90.3

-94.8

4

1760

17

-109.8

-110.6

-116.1

7

27

-101.2

-93.4

270

123

28

-110.1

-108.9

-107.9

245

33

-91.8

-95.6

-99.1

510

66

34

-97.1

-103.9

750

39

-94.7

-97.3

280

-97

-102.2

640

45

-95.1

-94.9

-96.1

175

46

-98.4

-99.3

520

57

-96.7

-93.1

-99.4

5

700

230

58

-120.4

-122.3

-125.4

490

61

-96

-93.5

-100.3

10

42

62

-93.3

-98.7

2000

69

-100.8

-109.2

570

265

70

-108.3

-109.7

-114.5

720

75

-98.3

88

-118.1

-121.4

-116.6

650

32

89

-108.4

-112.3

940

93

-108.6

-117.1

125

94

-104.7

-105.7

-103.6

96

-95.8

-107.1

195

97

-104.2

-107.6

106

-92.2

-109.3

41

114

-114.9

135

115

-103.4

-95.4

-103.1

116

-96.9

-97.6

-101.8

95

117

-102.5

-103.2

-109.9

129

-94.1

130

-95

-98

228

-105.3

-107.7

-110.7

229

-100.2

-92.1

-91.1

-93.9

231

-89.9

4.4入射角分析

基于3趟复兴号的实测数据对入射角与PSRP分布情况统计分析如下：

入射角

总采样点数

小于-110的采样点数

弱覆盖采样点占比

<

10度

129

90

69.80%

-112.3

10-20度

177

35

19.80%

-101.2

20-30度

122

9

7.40%

-99.9

30-40度

74

4

5.40%

-98.2

40-50度

61

3.30%

-97.3

50-70度

69

1

1.50%

-96.4

>

=70度

60

0.00%

-95.2

总计

692

141

20.38%

-101.4

入射角VSRSRP散点图显示如下

RSRP小于-110的采样点，基本集中在入射角0-20度之间；

根据趋势线分析，在入射角小于20度后，存在RSRP陡降的情况。

4.5小区合并RSRP增益分析

小区合并：

基站侧基于上行信号判断切换，用户在同一个逻辑小区内移动时不感知TRP变更

（1）建议城区4~6个小区合并、郊区6~12个小区合并，高铁站点基带板建议采用高规格（最大支持6个小区）的基带板

（2）连续物理站点建议挂接在同一基带板上

（3）连续覆盖站点BBU挂接规划需考虑站间距因素，建议将2个站点4个小区规划在同一BBU同一基带板上，避免后续新增站点时BBU割接等调整

选取高铁XX段进行SA小区合并增益验证，RSRP提升2.66dB（-100.71→-98.05），SINR

提升5.75dB（11.3→17.05），RSRP>

=-105且SINR>

=-3覆盖率提升5.68PP（74.80%→79.12%），

下行速率大于50Mbps比例提升2.40PP（86.61%→89.01%）。

4.6NSA/SA覆盖和速率性能对比分析

试点路段NSA与SADT测试SS-RSRP轨迹图：

试点路段NSA与SADT测试PDCP下行速率轨迹图：

试点路段NSA与SADT测试指标对比分析：

类型

平均

覆盖率（RSRP>

-

110&

SINR-3）

PDCP平均下载

速率（Mbps）

5G驻留时

长比

SA组网

-99.14

12.24

92.93%

331

100%

NSA组网

-92.33

12.36

97.22%

211

80.25%

SA组网平均RSRP为-99.14dBm，平均SINR为12.24dB，覆盖率（RSRP>

-110&

SINR-3）为92.93%，平均速率331Mbps，5G时长驻留比100%。

NSA组网平均RSRP为-92.33dBm，平均SINR为12.36dB，覆盖率（RSRP>

SINR>

-3）为97.22%，平均下载速率211Mbps，5G时长驻留比80.25%。

5G驻留时长对比，SA全段为100%,NSA仅80.25%。

下行速率对比，SA优于NSA下行速率120Mbps。

NSA组网触发锚点切换或者站间SCG变更切换，切换后需要重新添加SCG，切换添加不及时或可能由于覆盖不足导致失败，5G时长驻留比偏差，NSA组网引入3倍于NR切换次数的锚点切换，导致平均速率体验NSA降低120Mbps。

五、经验总结

本案例基于NSA/SA共模5G站点进行性能测试评估分析，目的是为后续5G网络规划优化和网络建设提供参考。

当前5G产业链还处于初级阶段，基于NSA架构是最优部署方案。

随着5G产业链各方逐渐成熟，基于SA架构的规模化部署无疑将成为首选方案。

下一步重点工作将聚焦于推进5GSA组网部署的落地，打造5G高品质网络能力，满足eMBB/mMTC/URLLC

全业务典型场景需求。

以下是基于XX电信沪宁高铁试点路段测试研究结论：

a）站间距：

RSRP-105dbm:

370m（综合考虑CRH400AF）

b）站轨距：

100~200m，最大不超过250m

c）入射角：

不小于20度

d）站高：

相对铁轨高度控制在15～35m

e）下倾角：

按照理论计算设置，后续依据路测射频优化调整

f）BBU集中化：

为后续小区合并提前做准备

g）NSA/SA对比：

NSA组网引入3倍于NR切换次数的锚点切换，导致NSA平均速率差于SA