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        基于4G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的5G協(xié)同規(guī)劃研究

        2020-05-07 03:15:32
        廣東通信技術(shù) 2020年4期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡覆蓋頻譜挑戰(zhàn)

        1 引言

        隨著工信部2019年6月6日發(fā)布5G商用牌照,5G網(wǎng)絡的建設再次加速,進入到規(guī)模部署階段。由于5G網(wǎng)絡頻段較高,短期內(nèi)很難形成覆蓋完善的獨立網(wǎng)絡,因此4G網(wǎng)絡將和5G網(wǎng)絡長期并存,協(xié)同發(fā)展。尤其是對采用NSA網(wǎng)絡架構(gòu)進行組網(wǎng)的5G網(wǎng)絡,其信令是通過4G網(wǎng)絡進行傳輸,核心網(wǎng)也是共用的4G核心網(wǎng),語音也是通過4G的VoLTE網(wǎng)絡進行承載,5G網(wǎng)絡與4G網(wǎng)絡形成有機整體,提供覆蓋完善、用戶體驗佳的網(wǎng)絡服務。

        5G網(wǎng)絡除了面對個人客戶(ToC),還要面對行業(yè)客戶(ToB),如何利用現(xiàn)有4G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行4G/5G協(xié)同規(guī)劃,建設滿足客戶需求的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡是目前網(wǎng)絡規(guī)劃研究的重點。

        2 5G網(wǎng)絡規(guī)劃面臨新的挑戰(zhàn)

        5G網(wǎng)絡采用了新的網(wǎng)絡架構(gòu)、新的空口技術(shù)、新的頻譜,業(yè)務也從傳統(tǒng)的移動通信業(yè)務拓展為eMBB、uRLLC、mMTC三大業(yè)務,因此5G網(wǎng)絡規(guī)劃面臨很多挑戰(zhàn)。

        2.1 新業(yè)務、新場景對網(wǎng)絡規(guī)劃的挑戰(zhàn)

        根據(jù)業(yè)務類型的體驗需求特征,不同的5G業(yè)務要求不同。

        ①eMBB業(yè)務:對網(wǎng)絡速度、容量要求較高。eMBB業(yè)務速率向100 Mbit/s及以上發(fā)展,人群的聚集和移動會帶來大量的熱點場景,面臨超密組網(wǎng)場景的網(wǎng)絡規(guī)劃方案。

        ②uRLLC業(yè)務:對時延和可靠性的要求很高。uRLLC業(yè)務典型場景,如自動駕駛、工業(yè)自動化等,對時延、可靠性、安全性要求高,需要在網(wǎng)絡架構(gòu)層面就進行調(diào)整,如采用MEC、網(wǎng)絡切片等方式進行保障。

        ③mMTC業(yè)務:對連接數(shù)量和耗電/待機的要求較高。mMTC面向各種垂直行業(yè)的物聯(lián)新業(yè)務,如智慧城市、智能穿戴等,其應用范圍廣,對網(wǎng)絡覆蓋廣度和深度要求高。

        2.2 新架構(gòu)對網(wǎng)絡規(guī)劃的挑戰(zhàn)

        網(wǎng)絡規(guī)劃已從“以網(wǎng)絡為中心的覆蓋容量規(guī)劃”走向“以用戶為中心的體驗規(guī)劃”,網(wǎng)絡架構(gòu)也相應地走向云化。一方面,通過網(wǎng)絡切片快速提供新業(yè)務編排和部署;另一方面,進行實時的資源配置和調(diào)度,這些也給網(wǎng)絡規(guī)劃領域提出了很多新的挑戰(zhàn)。

        ①基于網(wǎng)絡切片的網(wǎng)絡規(guī)劃方法,單個切片和多個切片疊加的網(wǎng)絡規(guī)劃方法。

        ②以用戶為中心的動態(tài)網(wǎng)絡拓撲的組網(wǎng)設計與規(guī)劃仿真。

        ③以用戶為中心的信道資源云化建模、超密集網(wǎng)絡的動態(tài)拓撲和協(xié)同特性規(guī)劃。

        2.3 新頻譜對網(wǎng)絡規(guī)劃的挑戰(zhàn)

        為滿足海量連接、超高速率需求,5G網(wǎng)絡可用頻譜除了Sub 6G外,還包括毫米波等高頻段。與低頻無線傳播特性相比,高頻段對無線傳播路徑上的建筑物材質(zhì)、植被、雨衰等更敏感,衰減更大,導致基站覆蓋范圍更小。

        對低頻4G和5G而言,其頻率差異導致鏈路預算的差異可如表1所示。

        表1 4G/5G頻率差異導致的鏈路差異

        2.4 新空口對網(wǎng)絡規(guī)劃的挑戰(zhàn)

        為適應新業(yè)務的引入,5G采用了新空口技術(shù),尤其是無線側(cè)采用了Massive MIMO,與3G/4G網(wǎng)絡差別較大。Massive MIMO不再是扇區(qū)級的固定寬波束,而是采用用戶級的動態(tài)窄波束以提升覆蓋能力;同時,為了提升頻譜效率,波束相關(guān)性較低的多個用戶可以同時使用相同的頻率資源,從而提升網(wǎng)絡容量。新空口對網(wǎng)絡規(guī)劃的挑戰(zhàn)體現(xiàn)在: ①Massive MIMO天線的3D建模較難,SSB和CSI信道的波束工作模式差異較大。②網(wǎng)絡性能與MM Pattern密切相關(guān),需針對不同場景設定不同的MM Pattern。③網(wǎng)絡覆蓋和速率受電平、小區(qū)間干擾、移動速度、SU-MIMO等多因素影響,確定規(guī)劃指標需考慮多方面因素。

        3 4G/5G協(xié)同規(guī)劃的方法研究

        在進行4G/5G協(xié)同規(guī)劃時可充分利用現(xiàn)有4G網(wǎng)絡數(shù)據(jù),在現(xiàn)有4G網(wǎng)絡基礎上進行5G網(wǎng)絡的規(guī)劃,在規(guī)劃時重點考慮以下幾個方面。

        3.1 4G/5G建設策略協(xié)同

        在進行4G/5G協(xié)同規(guī)劃時宜先從建網(wǎng)策略上進行協(xié)同,包括頻率協(xié)同、覆蓋策略協(xié)同、站址協(xié)同等。從4G的成功經(jīng)驗來看,采用高低頻組網(wǎng)會很好地保證網(wǎng)絡覆蓋的廣度和深度,同時也能兼顧熱點區(qū)域的容量,因此,在進行5G網(wǎng)絡規(guī)劃時,除了采用n41/n78/n79頻段外,還可以考慮在現(xiàn)有4G頻段上采用動態(tài)頻譜共享技術(shù)實現(xiàn)4G/5G共享頻譜資源,從而實現(xiàn)覆蓋策略的協(xié)同。

        在站址規(guī)劃時,可進行室外、室內(nèi)覆蓋協(xié)同,宏站與微站協(xié)同,形成5G和4G站址同步規(guī)劃建設,同步預留配套的原則。

        3.2 基于4G現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)進行5G站點布局

        4G網(wǎng)絡已運營多年,現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)較多,為提升數(shù)據(jù)使用的準確性和有效性,可考慮挑選基站工參、數(shù)據(jù)流量、網(wǎng)管KPI指標、MR覆蓋、DT/CQT、投訴等數(shù)據(jù)進行分析,進行多維度權(quán)重綜合評估,地理圖層的疊加,找出規(guī)劃重點場所,作為5G網(wǎng)絡規(guī)劃的輸入,如圖1所示。

        圖1 利用現(xiàn)有4G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行地理圖層疊加

        對不同的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)而言,其關(guān)注重點也有差異,具體可如表2所示。

        表2 可用于5G網(wǎng)絡規(guī)劃的4G數(shù)據(jù)

        由于4G業(yè)務主要是針對個人用戶,所以基于4G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的5G網(wǎng)絡規(guī)劃僅能滿足個人用戶的需求,對行業(yè)用戶還需進行專題規(guī)劃。

        3.3 基于4G大數(shù)據(jù)進行5G覆蓋進行預測

        在網(wǎng)絡規(guī)劃時,除了通過仿真的方法對5G網(wǎng)絡覆蓋進行預測外,還可以基于4G的MR數(shù)據(jù)對5G網(wǎng)絡覆蓋進行預測。通過分析5G與4G的鏈路預算差異,推導計算出與4G做1:1建網(wǎng)的5G覆蓋水平,作為網(wǎng)絡建設規(guī)模及投資估算的輸入。

        例如:結(jié)合3.5G與1.8G傳播性能差異,推算出1:1共站建設下,5G達到上行1 Mbit/s速率對應的LTE的RSRP門限為-105 dBm。以某區(qū)域為例,選取3天全量MR數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計,RSRP>-105 dBm的比例為80%,即可大致估算出5G覆蓋率為80%。

        4 結(jié)論

        在進行5G網(wǎng)絡規(guī)劃時,可以4G大數(shù)據(jù)為手段,通過對4G現(xiàn)有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行多維度綜合評估,找出高價值區(qū)域、網(wǎng)絡覆蓋不足區(qū)域、對5G網(wǎng)絡覆蓋效果進行預測等,從而完善5G網(wǎng)絡的規(guī)劃,進行精準建設。但這種方法也有其局限性,尤其是針對5G行業(yè)用戶,還需要根據(jù)行業(yè)用戶的需求進行針對性的架構(gòu)設計和網(wǎng)絡規(guī)劃。

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