葉利麗

（樂山職業(yè)技術學院，四川 樂山 614000）

1 5G立體組網(wǎng)的方案對比

1.1 獨立組網(wǎng)

根據(jù)5G獨立組網(wǎng)的應用情況來看，要運用全新的5G核心網(wǎng)NGC，構建端到端的網(wǎng)絡，并依據(jù)5G技術優(yōu)勢提升實踐服務質量?；谌碌木W(wǎng)絡架構和新型的核心網(wǎng)NGC，運用gNodeB建設無線系統(tǒng)，支持5G新空中接口，并提供5G類服務。根據(jù)圖1所示的架構圖分析可知，5G基站和核心網(wǎng)的連接要運用NG接口，可以有效傳遞數(shù)據(jù)和NAS信令；無線空中接口會依據(jù)5GNR傳遞數(shù)據(jù)、廣播禁令等內(nèi)容；終端只能連接4G或5G；手機終端可以在NR側行雙發(fā)。

圖1 獨立組網(wǎng)的結構圖

1.2 非獨立組網(wǎng)

這種組網(wǎng)結構會運用雙連接技術依據(jù)4G和5G聯(lián)合組網(wǎng)。其中，核心網(wǎng)會運用EPC，5G無線網(wǎng)會經(jīng)過4G網(wǎng)絡融合到核心網(wǎng)EPC中，融合的錨點就是4G無線網(wǎng)。4G基站和5G基站的用戶面可以直接連到核心網(wǎng)EPC中，控制面板會通過4G基站連接到4G核心網(wǎng)EPC中。用戶面可以基于5G基站、4G基站、核心網(wǎng)EPC完成分流，具體結構圖如圖2所示。

圖2 非獨立組網(wǎng)的結構圖

1.3 對比結果

第一，基本性能。根據(jù)終端吞吐量分析發(fā)現(xiàn)，非獨立組網(wǎng)會利用4G和5G雙向連接，實際下行峰值的速率較高，通常要比獨立組網(wǎng)高7%，且上行邊緣速率也非常高。而獨立組網(wǎng)是終端5G雙發(fā)，實際上行峰值的速率較高，且比非獨立組網(wǎng)高87%，上行的邊緣速率相對較低。第二，語音能力。獨立組網(wǎng)會運用4G和5G松耦合的方式，選用語音回落4G和5G承載語音的VoNR，實際性能取決于5G基站的覆蓋面積；而非獨立組網(wǎng)會運用雙連接技術，實際語音方案會沿用4G語音方案，也就是VoNR/CSFB。第三，業(yè)務能力。獨立組網(wǎng)可以支持5G新業(yè)務，滿足不同場景的用戶需求；而在非獨立組網(wǎng)的4G核心網(wǎng)EPC能力的限制下，無法提供5G的全新服務。第四，改造4 G網(wǎng)。獨立組網(wǎng)會升級4G基站，實際影響較大，需要完成的工作較多；而非獨立組網(wǎng)要升級改造現(xiàn)有無線網(wǎng)絡和4G核心網(wǎng)。第五，5G實施難度。一方面，獨立組網(wǎng)會在建設5G基站的基礎上實現(xiàn)無線網(wǎng)技術，實際工作壓力較大，工作難度較高；而非獨立組網(wǎng)建設的5G基站和4G基站相連接，實際連續(xù)覆蓋的壓力較低，參數(shù)配置較少，操作難度較小[1]。

2 5G立體組網(wǎng)架構的設計思路

2.1 非獨立組網(wǎng)的設計思路

首先，非獨立組網(wǎng)架構的5G載波可以以現(xiàn)有4G網(wǎng)絡為核心，增添新型載波，主要用于熱點區(qū)域的擴容；其次，非獨立組網(wǎng)架構具備雙連接特性，不僅能保障4G和5G之間的業(yè)務具有連續(xù)性，還可以提升用戶的體驗效果；再次，非獨立組網(wǎng)的投資建設成本更低，只需要在現(xiàn)有網(wǎng)絡資源基礎設施中整合全新的5G網(wǎng)絡，既能方便投資回收，又可以降低部署成本；最后，非獨立組網(wǎng)的5G商用需求可以靈活選擇，有助于運營商在實踐發(fā)展中快速提出更多全新的5G業(yè)務[2]。

2.2 獨立組網(wǎng)的設計思路

獨立組網(wǎng)的設計方案要在啟動5G網(wǎng)絡初期直接構建基站，4G和5G網(wǎng)絡之間的協(xié)同發(fā)展要利用核心網(wǎng)來實現(xiàn)。從業(yè)務角度來看，因為5G核心具有新特性，所以可以提供更多全新服務，實際業(yè)務能力更強；而從語音業(yè)務角度來看，初期利用5G回落VoLTE方案可以保障語音具有連續(xù)性，后期可以結合5G網(wǎng)絡覆蓋進展選用其他方案。在5G核心網(wǎng)中，用戶面的分布更加靈活，4G和5G網(wǎng)絡協(xié)同可以依據(jù)庫操作實現(xiàn)；在無線網(wǎng)測，5G建設初期要完成CU/DU，由此逐漸演變成全新架構。從實踐應用角度來看，獨立組網(wǎng)的設計優(yōu)勢在于可以充分展現(xiàn)5G新業(yè)務特征，且具備可靠性、低時延、高速率等性能，同時4G和5G業(yè)務能并行操作，不會影響當前的商用4G網(wǎng)絡。需要注意的是，在設計獨立組網(wǎng)時也面臨著全新挑戰(zhàn)。一方面，獨立組網(wǎng)選用了全新技術和架構接口，實際技術挑戰(zhàn)遠比現(xiàn)有網(wǎng)絡更高；另一方面，因為5G的頻段更高，單站點的覆蓋范圍更小，所以持續(xù)覆蓋會讓5G建設投資超過4G[3]。由此可見，在新時代建設發(fā)展中，如何基于5G新業(yè)務構建有效的商業(yè)模式是實踐探討的主要課題。

3 基于用戶感知的5G立體組網(wǎng)智能方案分析

3.1 網(wǎng)絡頻段

以DU為界限，結合實際5G基站的配置參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，一個基站包含3個區(qū)的回傳帶寬如下所示：

假設1個小區(qū)達到峰值，其他小區(qū)是均值，那么就可以得到一個小區(qū)的峰值+均值×（N-1）：

根據(jù)實踐累積經(jīng)驗顯示，60 GHz以上的高頻段大寬帶主要用在熱點容量需求更高的場所，1～6 GHz頻段是5G系統(tǒng)的核心頻段，主要用來解決網(wǎng)絡覆蓋范圍更廣的問題，這也是移動網(wǎng)絡必須要具備的服務能力，繼續(xù)延續(xù)2G/4G廣域覆蓋水平，5G網(wǎng)絡要滿足各類用戶在不同區(qū)域100 Mbps下限速率的指標，需要更多低頻段大寬帶資源作為支撐，以此保障用戶業(yè)務和網(wǎng)絡覆蓋具有持續(xù)性[4]。1 GHz以下的要運用5G網(wǎng)絡實驗萬物互聯(lián)所需的優(yōu)良低頻段資源，因為其具備低頻段的良好覆蓋性，所以能用來處理覆蓋場景問題。根據(jù)近年來5G立體組網(wǎng)建設應用情況來看，未來頻譜部署場景的分類預測結果如表1所示。

表1 頻譜需求的預測表

3.2 應用場景

根據(jù)某網(wǎng)站在當月的日均流量數(shù)據(jù)分析結果來看，目前網(wǎng)站平均日均流量可以達到8.1 GB，其中流量最高的場所就是高校、機場、醫(yī)院、高鐵等人流量較為密集的區(qū)域[5]。因此，在研究5G立體組網(wǎng)和智能方案時要從用戶感知入手，針對不同場景的流量需求提出有效規(guī)劃。

3.3 組網(wǎng)方案

在劃分5G系統(tǒng)頻段的過程中，6 GHz以上的高頻段大寬帶主要用在熱點容量需求更高的區(qū)域，用來承擔線網(wǎng)流量；6 GHz以下的低頻段主要實現(xiàn)移動性管理、線網(wǎng)覆蓋、線網(wǎng)連接等功能，具體組網(wǎng)方案結構如圖3所示。

圖3 組網(wǎng)方案的結構圖

在建設組網(wǎng)方案時，宏基站要選用和周邊宏站進行同頻組網(wǎng)，容量承載小的基站要和周邊宏站異頻組網(wǎng)。根據(jù)現(xiàn)代化網(wǎng)絡演變過程分析發(fā)現(xiàn)，選擇適宜的區(qū)域進行建址，科學調(diào)節(jié)天線掛高、設備的發(fā)射功率、電子下傾角等，可以有效控制微小區(qū)間的重疊覆蓋和干擾。同時，為了保障吸收更多的話務量，承擔更多的流量，可以選用微小區(qū)優(yōu)先駐留的對策，運用頻點優(yōu)先級參數(shù)來實現(xiàn)。另外，要搭配適宜的負載均衡策略，確保用戶可以長時間停留在微小區(qū)[6]。

本次研究測評會根據(jù)目前5G網(wǎng)絡特征，將考察指標分為兩種形式，一種是指網(wǎng)絡基礎性能指標，另一種是指5G網(wǎng)絡用戶感知指標。前者包含速率類和覆蓋類，主要用來研究5G網(wǎng)絡可以提供的質量水平和覆蓋面積。而后者主要用來模擬5G終端用戶關注的應用功能，比如說下載速度、播放流暢度等，具體如表2所示。同時利用標準傳播模型進行仿真計算，實際模型計算公式如下所示：

表2 5G網(wǎng)絡用戶的感知指標

依據(jù)點線面的測試場景在5G網(wǎng)絡已經(jīng)建設范圍內(nèi)隨機抽選測試樣本和相關數(shù)據(jù)，并運用線性加權的方式，準確計算綜合評估得分，換句話說要對所有具體指標的標準化數(shù)據(jù)進行計算分析，由此獲取所有分類得分，最終依據(jù)分類得分加權平均計算出總分[7]。其中，5G網(wǎng)絡基礎性能的指標綜合評估得分的計算公式為

式中，i代表運營企業(yè)的5G網(wǎng)絡的權重數(shù)值；l代表運營企業(yè)的數(shù)量；Qi代表運營企業(yè)的權重數(shù)值；j代表測量方法；m代表測量方法的數(shù)量；Wj代表測量方法的權重數(shù)值；k代表基礎測量指標的權重數(shù)值；n代表基礎測量指標的數(shù)量；Uk代表基礎測量指標的權重數(shù)值；Vk代表基礎測量指標的分數(shù)。

5G網(wǎng)絡用戶感知的綜合評估得分的計算公式為

式中，i代表運營企業(yè)的5G網(wǎng)絡的權重數(shù)值；l代表運營企業(yè)的數(shù)量；Qi代表運營企業(yè)的權重數(shù)值；k代表用戶感知測試指標的權重數(shù)值；n代表用戶感知測量指標的數(shù)量；Xk代表用戶感知測量指標的權重數(shù)值；Yk代表用戶感知測試指標的分數(shù)。

根據(jù)上述研究結果顯示，5G網(wǎng)絡運營狀態(tài)和運營商的5G基站建設基本匹配，在部分重要城區(qū)實現(xiàn)了5G網(wǎng)絡的全面覆蓋，用戶下載的平均速率可以達到335.19 Mbps，是4G網(wǎng)絡下載平均速率的10倍，有的區(qū)域可以更高。而上傳的平均速率可以達到46.9 Mbps，是4G網(wǎng)絡的四倍。5G網(wǎng)絡用戶感知測評結果證明，在營運商公布的覆蓋區(qū)域內(nèi)，5G的實際應用表現(xiàn)良好，相比4G網(wǎng)絡的下載和上傳速率，5G網(wǎng)絡的優(yōu)勢非常明顯。

4 結束語

綜上所述，在現(xiàn)代技術革新發(fā)展中，結合用戶感知測評結果持續(xù)優(yōu)化5G立體組網(wǎng)和智能方案，注重結合現(xiàn)實業(yè)務需求，強化5G網(wǎng)絡的基礎設施建設力度，不僅能提升5G網(wǎng)絡的優(yōu)化水平，還可以改善用戶的體驗效果?！?/p>