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摘 要：在一些特殊場景或應(yīng)急搶險(xiǎn)場合，基站部署要求具有良好的移動(dòng)性。提出基于5G 聚合回傳小基站的應(yīng)急通信方案，深入分析系統(tǒng)新增網(wǎng)元的工作機(jī)理和信令交互協(xié)議。該方案基于5G一體化小基站，實(shí)現(xiàn)無線覆蓋和信道擴(kuò)容；內(nèi)置高功率鋰電池組支撐整機(jī)長時(shí)間工作；通過宏站小區(qū)信道聚合技術(shù)，支持弱覆蓋區(qū)域大帶寬數(shù)據(jù)回傳；采用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低成本的虛擬化應(yīng)急專網(wǎng)平臺(tái)；具有方便攜帶、靈活組網(wǎng)、快速開通的優(yōu)勢，非常適于搶險(xiǎn)救災(zāi)、防疫檢測等特殊場景的應(yīng)急通信保障。
關(guān)鍵詞：5G小基站背包；應(yīng)急通信；聚合回傳；網(wǎng)絡(luò)部署
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2024.09.008
概述
5G 作為“新基建”之首，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型的重要引擎，工信部2022年通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)顯示：目前我國 5G 基站總量已達(dá)到231.2 萬個(gè)，全球占比超過 60%。與 5G 宏站、5G 室分系統(tǒng)的基站位置相對固定不同，在一些特殊場景或應(yīng)急搶險(xiǎn)場景，5G應(yīng)急基站的部署要求具有良好的移動(dòng)性，不能依賴于光纖、寬帶等有線介質(zhì)安裝開通。比如：
a）在船舶、移動(dòng)直播等移動(dòng)場景，需要提供靈活、可移動(dòng)的通信網(wǎng)絡(luò)
b）事故災(zāi)難發(fā)生時(shí)車輛不便到達(dá)場景，需要第一時(shí)間恢復(fù)現(xiàn)場通信、快速部署應(yīng)急通信系統(tǒng)，輔助救援人員開展救援行動(dòng)。
c）公共衛(wèi)生防疫等突發(fā)通信高負(fù)荷場景，由于時(shí)間突發(fā)、地點(diǎn)不確定、業(yè)務(wù)緊急和過程短暫，需要快速敏捷且經(jīng)濟(jì)的方式來部署應(yīng)急通信保障網(wǎng)絡(luò)。
如何選擇可靠、便捷的無線回傳技術(shù)，將無規(guī)則敷設(shè)的5G應(yīng)急基站接入到5G核心網(wǎng)，是5G應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)部署運(yùn)營的難點(diǎn)問題。目前可選的無線回傳技術(shù)，包括E-Band微波中繼、衛(wèi)星中繼、CPE中繼、5G接入回傳一體化等。
a）E-Band 微波工作在 71~76 GHz /81~86 GHz 高頻段，具有民用通信頻帶最寬的可調(diào)制波道間隔，在城區(qū)場景容易實(shí)現(xiàn)1~5 Gbit/s的高容量空口傳輸，是目前5G微波承載的主力方案。但是E-Band微波點(diǎn)對點(diǎn)傳輸需要視距內(nèi)直瞄、高桅桿天線、一體化單元需要車載安裝、地形地貌、交通條件等因素限制了 E-Band微波傳輸?shù)钠者m性。此外，自然界的大氣（氧氣）吸收和雨衰也會(huì)對 E-Band 微波通信系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。
b）5G CPE 內(nèi)嵌 4G/5G 無線通信模組，兼容支持NSA/SA 組網(wǎng)，提供移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)與本地 LAN、Wi-Fi之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換和路由處理功能，提供低成本的無線寬帶接入能力，是社會(huì)化基站回傳開通的主要方案之一。但是 5G CPE 依賴宿主基站的覆蓋質(zhì)量和信道容量，只能提供小容量、單鏈路、不太穩(wěn)定的回傳能力，在弱網(wǎng)區(qū)域回傳帶寬會(huì)顯著下降。
c）衛(wèi)星中繼設(shè)備已經(jīng)是應(yīng)急搶險(xiǎn)現(xiàn)場的重要配置。3GPP R17 引入非地面通信網(wǎng)（NTN），即衛(wèi)星通信，用于無蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的通信連接。面向 NTN的 5G NR 包含 2 個(gè)項(xiàng)目：一個(gè)是面向 CPE 的衛(wèi)星回傳通信和面向手持設(shè)備的直接低數(shù)據(jù)速率服務(wù)；另一個(gè)是支持 eMTC和 NB-IoT 運(yùn)行的衛(wèi)星通信。總體來看，目前 5G 衛(wèi)星通信還只能提供傾向物聯(lián)網(wǎng)的低速率回傳，不太適合 5G 應(yīng)急基站的高帶寬需求；且只支持室外覆蓋，不適用GNSS衛(wèi)星信號(hào)不能抵達(dá)的室內(nèi)場景。
d）5G接入回傳一體化（IAB）技術(shù)充分利用 5G大帶寬頻譜以及 Massive MIMO、多波束系統(tǒng)特性，實(shí)現(xiàn)無線小區(qū)接入鏈路/回傳鏈路的集成、復(fù)用和切換，回傳頻點(diǎn)可選帶內(nèi)中繼或帶外中繼，3GPP Rel 16~Rel 17版本對雙鏈路無線資源的時(shí)分復(fù)用、頻分復(fù)用、空間干擾管理、移動(dòng)性增強(qiáng)等技術(shù)要求進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。但是5G IAB技術(shù)主要應(yīng)用在5G毫米波基站，多個(gè)5G毫米波基站互為中繼節(jié)點(diǎn)，自組網(wǎng)多跳回傳到核心網(wǎng)，適用于室內(nèi)、高鐵、山區(qū)、海島等無光纖場景下部署。由于國內(nèi)5G Sub6公網(wǎng)、專網(wǎng)基站以光纖回傳為主，設(shè)備廠商對5G IAB技術(shù)的研發(fā)投入不足。
本文提出基于 5G 聚合回傳小基站的應(yīng)急通信部署策略，5G 聚合回傳小基站具備“方便攜帶、靈活組網(wǎng)、快速開通”等優(yōu)勢，同時(shí)兼有5G無線通信技術(shù)的高速率、低延時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)高桅桿通信保障車的應(yīng)急通信方案相比，雖然覆蓋范圍及并發(fā)用戶數(shù)不及后者，但前者優(yōu)勢在于不需要敷設(shè)光纖、寬帶等傳輸線路，也不需要敷設(shè)供電線纜，可以為一些特殊場景或應(yīng)急通信提供高速率、高穩(wěn)定、高安全的 5G 通信業(yè)務(wù)保障。
