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        DSS技術(shù)在聯(lián)通電信5G基站建設(shè)規(guī)劃中的應(yīng)用及發(fā)展

        2022-05-09 22:37:24蘆佐楠譚賡張釗偉
        中國新通信 2022年5期
        關(guān)鍵詞:制式聯(lián)通頻段

        蘆佐楠 譚賡 張釗偉

        【摘要】? ? 本文通過DSS技術(shù)在聯(lián)通電信建設(shè)規(guī)劃中的地位引入,闡述了DSS技術(shù)在運營商建設(shè)中的應(yīng)用原理,分析了DSS技術(shù)的發(fā)展方向,提出了DSS技術(shù)的展望,最后給出了頻譜最終部署建議。

        【關(guān)鍵詞】? ? 動態(tài)頻譜共享(Dynamic Spectrum Sharing,DSS)? ? 4G/5G? ? 聯(lián)通電信? ? 規(guī)劃

        引言:

        根據(jù)十四五規(guī)劃的國家戰(zhàn)略要求,加快數(shù)字化發(fā)展建設(shè)數(shù)字中國,無論是提供智慧便捷的公共服務(wù),還是加快推動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化,對聯(lián)通電信運營商的第五代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)從速度和質(zhì)量上都產(chǎn)生更高的要求。自2019年的下半年伊始,針對5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)聯(lián)通和電信兩家運營商采取共建共享的方式,雙方現(xiàn)有的站址和頻段資源如何能充分利用和整合,在保證雙方需求的下,規(guī)劃并建設(shè)出一張高質(zhì)量高滿意度的網(wǎng)絡(luò),能達(dá)到1+1>2的效果,成為近幾年雙方建設(shè)和規(guī)劃中重要組成部分。

        一、DSS在建設(shè)規(guī)劃中的地位

        5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中,無論是設(shè)備參數(shù)規(guī)劃,頻段規(guī)劃,站址規(guī)劃,傳輸資源規(guī)劃等,還是針對ToB,ToC的重點目標(biāo),都要分階段分步驟的實施,為最終目標(biāo):打造一張速率更快、體驗更好、覆蓋更寬、口碑更優(yōu)的精品第五代通信網(wǎng)絡(luò)。

        在針對頻段規(guī)劃中,目前多采用固定頻段分配策略,為了避免用戶之間的互相干擾,可能會存在頻段被單獨占用形成的頻段閑置等不能充分利用的問題。隨著近幾年的5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模快速部署建設(shè),用戶業(yè)務(wù)對于頻段資源的需求也隨著快速增長,再根據(jù)國家規(guī)劃及運營商建設(shè)網(wǎng)絡(luò)頻段的規(guī)劃,需要運營商的移動網(wǎng)絡(luò)能夠采取先進(jìn)的頻段資源管理方法來滿足隨著建設(shè)增長的業(yè)務(wù)需求增長。

        動態(tài)頻譜共享(DSS)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展,能夠提高頻段利用率,在有限的頻段內(nèi)實現(xiàn)資源的充分利用,進(jìn)而為以后的頻率分配智能化和設(shè)備集成化提供技術(shù)保證。

        二、DSS在現(xiàn)有建設(shè)規(guī)劃中的應(yīng)用原理

        在建設(shè)規(guī)劃中通常DSS應(yīng)用于2.1GHz LTE FDD & NR 動態(tài)頻譜共享,2.1GHz LTE和NR動態(tài)頻譜共享是指將LTE和NR兩種制式共享在2.1GHz的20M頻譜中,根據(jù)業(yè)務(wù)量的需求兩種制式使用相同的頻譜資源。根據(jù)瞬時的需求將兩種制式動態(tài)分配在相同頻譜里,利用eNodeB和gNodeB的配合來實現(xiàn)LTE和NR兩種制式對共享頻譜的協(xié)調(diào)與配合。在技術(shù)層面上講,4G協(xié)議是5G協(xié)議的底層基礎(chǔ)和底層邏輯,這是4G和5G可以共享前提,所以它們具有很好的相關(guān)性和承接性。

        在2.1GHz的頻譜里,首先,NR和LTE擁有基本相同的幀結(jié)構(gòu):solt(1ms子幀)、10ms幀,其中包含OFDM符號14個,傳輸時間間隔相同,調(diào)度一次的時長都是毫秒級;其次,4G和5G擁有相同的子波間隔:15Hz;再次,4G和5G多址方式的兼容:下行為CP-OFDM,上行為DFT-S-OFDM(4G/5G)和CP-OFDM(5G)可以共存,共享方式如圖1所示。

        動態(tài)頻率的共享流程方式,一般采用負(fù)荷需求計算:根據(jù)上行PUSCH利用率,下行PDSCH/PDCCH利用率,上/下行流量等指標(biāo)進(jìn)行綜合計算負(fù)荷。頻率共享的判決方式如表1所示。

        三、DSS的技術(shù)發(fā)展方向

        雖然動態(tài)頻譜共享技術(shù)很有發(fā)展?jié)摿图夹g(shù)吸引力,但是在技術(shù)層面上的完全共享動態(tài)頻譜,依然有很大困難。首先是如何避免4/5G之間的信號干擾與信道相互沖突,其次是實現(xiàn)4/5G用戶需求的最優(yōu)調(diào)配、讓資源最優(yōu)使用,其實現(xiàn)方法為系統(tǒng)廠商資源分配算法實現(xiàn)調(diào)配。一般需要設(shè)計成4G優(yōu)先,5G適時介入占用。其中原因主要是4G信號對應(yīng)匹配機制和物理通道信號相對寬松,對于信道的控制和參考信號的提取都為全頻段映射。而5G與4G存在相似和相同的各種物理信道與控制信號,這對于4/5G不同制式的信號沖突提供了不確定因素。從整體來看,動態(tài)頻譜共享技術(shù),對于整體頻譜的總?cè)萘渴怯幸欢〒p失的,因為無論是否只有4G或5G獨占共享頻段,都要保證另一空閑制式基本信令需求通道,來保證有新需求的信令能夠順利接入系統(tǒng)。另一方面,對于動態(tài)共享頻譜實現(xiàn)的敏感度也是技術(shù)的保證,動態(tài)頻譜共享系統(tǒng)對于不同網(wǎng)絡(luò)制式的調(diào)配及時程度,來保證5G和4G的低時延要求,基本要在1-100ms內(nèi)的響應(yīng)敏感度才能保證不同制式流量的變化要求,快速的接入新增用戶和平穩(wěn)的切換4/5G制式。

        動態(tài)頻譜共享研究的技術(shù)方向的關(guān)鍵點包括:射頻原理技術(shù),各場景下的組網(wǎng)技術(shù),無線接口,高層優(yōu)先級技術(shù),物理層技術(shù),網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等。

        (一)射頻原理技術(shù)

        通過研究射頻原理技術(shù),在市場主流芯片為多頻多模制式前提下,對于支持共享頻譜射頻新型技術(shù)進(jìn)行合理預(yù)測分析,使其能夠處理同時工作和多個通道間的互處理,能夠靈活準(zhǔn)確的調(diào)制針對不同系統(tǒng)制式間的相同或相似頻率,能夠精準(zhǔn)地在射頻上支持更瑣碎的帶寬,能夠支撐和整合未來更寬廣的頻率范圍,能夠?qū)掝l譜檢測達(dá)到壓縮感知和多通路檢測等效果,達(dá)到重新設(shè)計射頻參考結(jié)構(gòu)和參數(shù)的目的。

        (二)各場景下的組網(wǎng)技術(shù)

        通過研究共建共享的規(guī)劃和建設(shè)實施方案,根據(jù)實際情況以建設(shè)最終精品網(wǎng)絡(luò)為目的,分步驟分階段的實施組網(wǎng)計劃。針對覆蓋區(qū)域:人口十分稠密或一般稠密的城區(qū)、發(fā)達(dá)或一般發(fā)達(dá)的縣城、重點或非重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)、重點或普通農(nóng)村等劃分覆蓋頻段及制式,結(jié)合雙方資源明確各個制式的部署和帶寬,目前雙方的頻譜及制式部署方式如圖2所示。

        針對專網(wǎng)行業(yè)場景:教育、電力、工業(yè)、醫(yī)療、媒體、港口、高鐵等明確需求速率,需求時延,需求頻率,明確覆蓋頻率和制式,如表2所示,進(jìn)行最優(yōu)組網(wǎng)架構(gòu)。

        針對不用的城市制定不同階段的建設(shè)規(guī)劃組網(wǎng)任務(wù),對于直轄市、一線城市、二線城市、其他城市等制定不同建設(shè)覆蓋要求,穩(wěn)步完成組網(wǎng)任務(wù)。反向針對市場牽引,投訴驅(qū)動等感知反饋,完善網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。E25030CA-B760-4F99-B7D0-08DEC667473C

        (三)高層優(yōu)先級技術(shù)

        通過研究共享頻譜高層優(yōu)先級技術(shù),解決由共享頻譜帶來的資源頻譜動態(tài)變動以及多個優(yōu)先級網(wǎng)絡(luò)共同存在的問題。根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),對于所獲得大量并且零散的頻譜資源進(jìn)行高效管理與分析,對于多個共享節(jié)點間頻譜進(jìn)行合理和最優(yōu)的選擇,對于臨界切換時能夠合理預(yù)測和分析代價權(quán)衡,能夠進(jìn)行接入控制和跨層設(shè)計等,能夠分析對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)接入,現(xiàn)有業(yè)務(wù)管理,現(xiàn)有移動性的判斷等流程的影響準(zhǔn)確分析。具體應(yīng)用部署4/5G時,可以支持默認(rèn)4G優(yōu)先或者支持5G優(yōu)先,無論哪種制式優(yōu)先,另外的制式的基礎(chǔ)信令通道頻譜要保證,并且能夠在到達(dá)條件時增加共享頻譜需求,此門限和條件可以根據(jù)運營商需求進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。在跨運營商共建共享時,可以設(shè)置成制式優(yōu)先,在共建的制式內(nèi)部可采用運營商的共建共享方案。

        舉例,聯(lián)通可以設(shè)置成聯(lián)通4G業(yè)務(wù)優(yōu)先,在4G業(yè)務(wù)內(nèi)部可以按共享方案共享4G網(wǎng)絡(luò);之后再分配電聯(lián)5G共享頻譜資源。推薦使用次策略,能夠?qū)SS業(yè)務(wù)對于原有4G業(yè)務(wù)的影響降到最低。

        (四)物理層技術(shù)

        通過研究共享頻譜的物理層技術(shù),從時域(time domain)、頻域(frequency domain)、碼域(code domain)等多個層面進(jìn)行解讀,檢測出頻譜使用狀況,研究測量和反饋技術(shù),信道和參考信號等,為了防止4G LTE和5GNR信道的接入和信號的參考產(chǎn)生沖突反饋,4G LTE的下行信號有小區(qū)參考信號(CRS)等,5G NR的下行信號有單邊帶(SSB)、解調(diào)參考信號(DMRS)、信道狀態(tài)信息參考信號(CSI-RS)等。研究5G NR技術(shù)的演進(jìn)過程和4G LTE的上行信號:上行控制物理信道(PUCCH)、信道探測參考信號(SRS)、物理隨機接入信道(PRACH)的功能和信號配置,用來達(dá)成能夠合理配置頻譜資源和準(zhǔn)確及時上報共享頻譜結(jié)果的目的,研究主動干擾等干擾的管理,以及對于頻譜共享環(huán)境變化的適應(yīng),用來分析更多可能的多址方式。

        (五)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與無線接口

        以集中式架構(gòu)為主,分布式架構(gòu)為輔,變更網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),部署共享節(jié)點間接口和新增節(jié)點接口。新增高級頻譜管理權(quán)限接口應(yīng)用在現(xiàn)有共享節(jié)點之上,對于頻譜進(jìn)行更合理的分配與調(diào)度,對于共享節(jié)點的需求可以更精準(zhǔn)的獲得,以及公共資源池的維護(hù)管理。對于節(jié)點內(nèi)部的資源進(jìn)行重新配置,對于系統(tǒng)針對頻譜分配結(jié)果的執(zhí)行,以及對各個共享節(jié)點需求統(tǒng)計和測量。

        此外還有頻譜共享系統(tǒng)間共存技術(shù),多系統(tǒng)整合的安全技術(shù)等發(fā)展方向。

        四、結(jié)束語及展望

        隨著5G的持續(xù)發(fā)展,聯(lián)通電信建設(shè)規(guī)劃的日益明確,頻譜資源的合理利用,快速實現(xiàn)低成本建設(shè)5G基礎(chǔ)覆蓋,DSS技術(shù)提供了技術(shù)支持。隨著頻段飽和,如何能有效地智能調(diào)度共享更廣頻譜和制式,成為建設(shè)高效精品網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)和前提。

        本文針對DSS技術(shù)在聯(lián)通電信建設(shè)規(guī)劃中的地位,闡述了在現(xiàn)有建設(shè)規(guī)劃中的應(yīng)用原理,分析了DSS的技術(shù)發(fā)展方向。針對共享頻譜的優(yōu)化和資源的合理分配提供了明確方向,并對聯(lián)通電信建設(shè)規(guī)劃的發(fā)展,如何能更好地使用戶由LTE向NR平滑過渡,提升5G的用戶感知給予建議。

        參? 考? 文? 獻(xiàn)

        [1] 3GPP.3GPP TS 23.501:System architecture for the 5G systemV15.2.0[S].2018.

        [2] 3GPP.3GPPTS 37.340:Evolved universal terrestrial radio access(E-UTRA) and NR V15.7.0(release 15)[S].2019.

        [3] 3GPP.3GPP TS 37.340:Evolved universal terrestrial radio access(E-UTRA)and NR V16.1.0(release 16)[s].2020.

        [4] 戴振光,劉玉龍,姚萬立 .5G 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用分析 [J].廣西電力,2019(5)

        [5] 王學(xué)靈 . 頻譜共享技術(shù)及其在 5G 網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用建議 [J]. 郵電設(shè)計技術(shù) ,2019(12):52-55.

        蘆佐楠(1986-),男,學(xué)士,工程師,多年來負(fù)責(zé)并參與遼寧、北京、內(nèi)蒙古等多地市多運營商的設(shè)計和規(guī)劃工作;

        譚賡(1993-),男,學(xué)士,工程師,近年來參與規(guī)劃、設(shè)計了多項通信工程建設(shè)項目,具有豐富的通信工程規(guī)劃設(shè)計資歷;

        張釗偉(1987-),男,學(xué)士,工程師,主要從事LTE/5G移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化及工程咨詢設(shè)計工作;

        李明(1980-),男,學(xué)士,高級工程師。E25030CA-B760-4F99-B7D0-08DEC667473C

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