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摘要：本文以江蘇有線宿遷分公司在智慧城市建設中開發的數字城管應用為例，介紹了針對該項目的5g網絡建設方法，論述了5G技術對智慧廣電建設的賦能效果，展望了智慧廣電業務與5G網絡建設相互促進、共同發展的廣闊前景。

關鍵詞：5G智慧城管5G基站CPE網絡仿真

1引言

江蘇省出臺加快推進5G網絡建設發展的若干項政策措施，明確提出要推進5G與物聯網的深度融合，保障智慧城市穩定運行，促進社會各領域和諧發展，基于5G打造覆蓋全域的物聯感知平臺，實現城市運營管理的“物聯全感知、數據全采集、事件全掌控”。在此之前，《智慧宿遷中長期發展規劃（2014—2020）》明確提出，宿遷市要在2020年底前完成智慧城管工程，實現城市管理數字化、精細化、智慧化。在此背景下，江蘇省廣電有線信息網絡股份有限公司宿遷分公司（以下簡稱“公司”）抓住契機，緊跟政策，充分利用5G技術，對智慧城管項目進行了規劃設計。

2建設方案

5G網絡具有很多優勢特性，如增強移動帶寬、海量機器類通信、高可靠低延遲通信等，支持獨立組網（SA）模式、極簡架構方案，實施700MHz+4.9GHz/3.3GHz~3.4GHz多頻協同、FDD+TDD協同組網策略。公司決定利用700MHz頻段開展5G網絡建設，該頻段位于低頻段，具有信號覆蓋廣、穿透力強、組網成本低等特性，適合大范圍網絡覆蓋。700MHz5G網絡能夠在非視距條件下為市政監察管理人員提供固定、移動、便攜的網絡連接，在車速移動等應用場景下提供寬帶無線接入業務，包括高速、高帶寬的數據上下行接入業務，語音、視頻監控等多種附加業務。700MHz5G系統由業務平臺、核心網（EPC）、IP傳輸承載網、無線接入網（5G基站）、用戶終端五部分組成，其結構如圖1所示。應用服務平臺為智慧城管數據平臺以及為其服務的網絡管理平臺；核心網主要用于完成對接入網的控制、對用戶面的管理及與外部分組數據網之間的連接，由MME、S-GW、P-GW、HSS服務器、BM-SC、MCE、MBMS-GW等部分組成；IP承載網絡用于實現系統各個網元之間的IP數據傳輸，初期考慮充分利用廣電現有的傳輸網絡來承載；無線接入網主要用于實現終端無線接入和無線資源管理功能，包括空中接口、接入控制、移動性控制、用戶資源分配等，采用分布式基站，設備包括室內基帶處理單元（BBU）和射頻拉遠單元（RRU）兩類，以鎮為單位進行規劃部署；終端設備包括市政監察管理人員隨身攜帶的CPE、Mi-Fi設備以及數據模塊（集成其他設備內）等。

3關鍵技術

3.1移動執法信息回傳技術。移動執法車及單兵手持執法終端，可通過CPE轉Wi-Fi的方式實現與基站間的無線互聯，完成視頻、語音以及圖像的傳輸。信號接收原理如圖2所示。3.2無線集群通信技術。國內的電信設備制造商已經相繼研發出多款滿足集群通信要求的數字集群系統設備，目前能夠支持完整數字集群系統設備和終端的系統，有華為開發的數字集群通信系統（GT800系統）和中興開發的數字集群通信系統（GoTa系統）。兩種系統均可直接用于公司的智慧城管5G網絡建設。

4頻譜規劃

宿遷城區700MHz5G頻譜現場掃頻結果如表1所示，其中39、40、43、44頻段空閑，47、48頻段只有少量占用，這六個頻段即為智慧城管項目5G網絡建設的首選資源。另外考慮到43頻段為3GPP規定的隔離頻段且采用信道捆綁技術，規劃設計帶寬暫時定為15MHz。綜合分析頻段資源，公司FDD700MHz上下行頻段最佳頻段使用如表2所示。

5站址規劃

FDD700MHz單站覆蓋能力可根據鏈路預算計算得出，計算方法如圖3所示，其中R為單小區覆蓋半徑。基于最大允許路徑損耗分析基站小區的覆蓋半徑，可以初步確定網絡基站間距，FDD系統為上行受限，站址規劃要以上行鏈路預算進行規模估算。分別按照上行256kbps、512kbps和1024kbps的邊緣速率需求計算單站鏈路預算，不同上行速率下單站覆蓋面積如圖4所示。綜合上述數據計算可知，要使智慧城管項目覆蓋場景為面積64km2的宿遷市區，主要實現室外及路面覆蓋，按照上行256kbps單站覆蓋面積估算，并適當放寬覆蓋標準，理論站點規模應為27座。考慮到建網初期的成本和5G覆蓋特性，基站間距為1.712km，初期擬建設17個5G基站，具體站點位置如圖5所示。

65G基站網絡仿真

公司采用了65deg17dBi8Tilt700/800MHz的定向天線進行仿真，設定天線波束方向增益為16.5dBi，水平波瓣為65°，垂直波瓣為8°。由于無線信號主要通過自由空間這一介質作為傳播路徑，其傳播路徑是開放的，這就使得無線電傳播環境比有線更加惡劣。一方面，攜帶信息的電磁波的傳輸是擴散的，方向不可控；另一方面，地理環境復雜多變，用戶位置隨機、不可預測。這些因素都加劇了無線電波傳輸損耗的復雜性。在無線網絡設計中，選擇一個與實際環境接近的傳播模型是進行覆蓋估算和預測仿真的基礎，本次仿真采用Okumura-Hata模型和精度為50m的地圖，根據RSRP等參數值判定網絡系統的業務性能。如圖6所示，從仿真運算結果來看，整體規劃區域信號強度基本都在-100dBm以上，可以滿足智慧城管項目的基本需求，在實際的網絡建設中，可能會由于站點位置變化、場景變化等原因，導致部分弱覆蓋，建設時可以根據現場情況進行優化調整。

7結語

宿遷廣電對5G技術在智慧城管項目中應用的研究，為5G網絡建設積累了寶貴經驗，提升了智慧城管項目的建設水平。當前，隨著國家積極開展基礎設施建設，“5G+垂直行業應用”已成為一種富有生命力的應用模式，必將為廣電5G產業和智慧廣電應用平臺建設帶來新的發展。

作者:施步勝 單位:江蘇省廣電有線信息網絡股份有限公司宿遷分公司