1.1.1 3GPP场景划分
针对使用场景,ITU-R的IMT for 2020 and beyond工作组明确定义了使用场景,具体包含增强型移动宽带(enhanced Mobile Broad Band,eMBB)、海量机器类通信(massive Machine-Type Communication,mMTC)、低时延高可靠通信(ultra-Reliable & Low-Latency Communication,uRLLC)三大类使用场景。ITU-R定义的5G三大类使用场景如图1-1所示。eMBB 场景主要提升以“人”为中心的娱乐、社交等个人消费业务的通信体验,适用于高速率、大带宽的移动宽带业务。mMTC和uRLLC则主要面向物物连接的应用场景。其中, mMTC主要满足海量物联的通信需求,面向以传感和数据采集为目标的应用场景;uRLLC基于其低时延和高可靠的特点,主要面向垂直行业的特殊应用需求。
图1-1 ITU-R定义的5G三大类使用场景
针对部署场景,3GPP TR 38.913中定义了12类部署场景,同时也给出了这12类部署场景的特性、用户业务模型、覆盖要求等技术指标参数建议。3GPP TR 38.913中12类部署场景的简要说明如下。
1. 室内热点
室内热点(Indoor Hotspot)属于热点高容量技术场景,具有超高用户密度、超高流量密度、所有用户在楼宇内低速移动的特性。3GPP建议采用4GHz、30GHz或70GHz频段,采用建设室内分布系统的方式进行覆盖,并建议平均间距20m部署一个传输接收点(Transmission Reception Point,TRxP),每个TRxP建议覆盖容量为10个用户。
2. 密集城区
密集城区(Dense Urban)属于热点高容量技术场景,具有高用户密度、超高流量密度、80%的用户在室内低速移动、20%的用户在室外中速移动的特性。3GPP建议采用4GHz频段宏基站构建蜂窝网络,30GHz频段室外微基站按需要进行部署,并建议宏基站平均站间距为200m,每个宏基站TRxP内可建设3个微基站TRxP,每个TRxP建议覆盖容量为10个用户。
3. 农村
农村(Rural)属于连续广域覆盖技术场景,具有50%的用户在室内低速移动、50%的用户在室外高速移动的特性。3GPP建议采用700MHz或4GHz频段宏基站构建蜂窝网络,建议700MHz宏基站平均站间距为5000m,4GHz宏基站平均站间距为1732m,每个宏基站TRxP建议覆盖容量为10个用户。
4. 城区宏基站
城区宏基站(Urban Macro)属于连续广域覆盖技术场景,具有20%的用户在室内低速移动、80%的用户在室外高速移动的特性。3GPP建议采用2GHz、4GHz或30GHz频段宏基站构建蜂窝网络,建议宏基站平均站间距为500m,每个宏基站TRxP建议覆盖容量为10个用户。
5. 高铁
高铁(High Speed)属于连续广域覆盖技术场景,具有100%的用户在高铁车厢内、每列高铁上1000个用户及10%的业务激活率、最大速度可达到500km/h的特性,3GPP建议每个覆盖高铁的宏基站支持300个用户。对于高铁场景,3GPP给出了两个建议:一是采用4GHz宏基站构建蜂窝专网的方案;二是采用40GHz宏基站射频拉远头(Remote Radio Head,RRH)(其核心思路就是把射频单元从传统的宏基站中独立出来)构建蜂窝专网的方案。
6. 地广人稀区域广覆盖
地广人稀区域广覆盖(Extreme Long Distance Coverage in Low Density Areas)属于连续广域覆盖技术场景,具有超远距离覆盖的特性,3GPP建议采用700MHz宏基站进行覆盖,覆盖半径要求达到100km。
7. 城区海量连接
城区海量连接(Urban Coverage for Massive Connection)属于低功耗大连接技术场景,具有超高连接数及80%的室内、20%的室外特性。3GPP建议采用700MHz或2.1GHz频段宏基站构建蜂窝网络,建议700MHz宏基站平均站间距为1732m,2.1GHz宏基站平均站间距为500m。
8. 高速公路车联网
高速公路车联网(Highway Vehicle Network)属于低时延高可靠技术场景,需要极低的时延,以及极高的可靠性和可用性,具有高速移动的特性,3GPP给了两个建议:一是采用6GHz以下频段宏基站构建蜂窝网络:二是采用“宏基站+路侧单元(Road Side Unit, RSU)”的方式构建蜂窝网络。RSU是3GPP针对车对外界的信息交换(Vehicle to X, V2X)定义的一个逻辑实体。宏基站站间距建议为1732m或500m,RSU间的距离建议为50m或100m。
9. 城区网格车联网
城区网格车联网(Urban Grid Vehicle Network)属于低时延高可靠技术场景,需要极低的时延,以及极高的可靠性和可用性,具有超高连接的特性。3GPP给了两个建议(同高速公路车联网场景):一是采用6GHz以下频段宏基站构建蜂窝网络;二是采用“宏基站+RSU”的方式构建蜂窝网络。宏基站站间距建议为500m,RSU间的距离建议为50m或100m。
10. 商业航班空地通信
商业航班空地通信(Commercial Air to Ground Communication)属于连续广域覆盖技术场景,具有15km飞行高度及1000km/h超高速移动的特性。3GPP建议采用4GHz以下频段宏基站构建蜂窝网络,覆盖半径要求达到100km。
11. 小型飞机
小型飞机(Light Aircraft)属于连续广域覆盖技术场景,每架小型飞机按6个用户估算,具有3km飞行高度及370km/h超高速移动的特性。3GPP建议采用4GHz以下频段宏基站构建蜂窝网络,覆盖半径要求达到100km。
12. 卫星补充覆盖
卫星补充覆盖属于连续广域覆盖技术场景,是通过卫星对地面网络无覆盖区域进行补充覆盖的部署方式,具有超远距离覆盖的特性。3GPP给了3种部署方案:一是采用1.5GHz或2GHz的接入网方案;二是采用下行20GHz/上行30GHz的回传网方案;三是采用40GHz或50GHz的回传网方案。
3GPP TR 38.913中定义的12类部署场景涉及室内分布系统建设的只有“室内热点”和“高铁”,其他基本属于室外覆盖场景。