徐德平（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

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4G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃新技術(shù)運(yùn)用及前景

徐德平
（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

摘 要本文對4G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中應(yīng)用的新技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，提出網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)需要在用戶與需求、滲透與融合、數(shù)據(jù)與工具、競爭與合作4個(gè)方面進(jìn)行持續(xù)的創(chuàng)新和發(fā)展，并結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展趨勢闡述了規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞5G；異構(gòu)網(wǎng)；大數(shù)據(jù)

徐德平 教授級高級工程師。中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院資深專家。近幾年作為4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案技術(shù)總體組負(fù)責(zé)人，主要從事4G網(wǎng)絡(luò)工程咨詢、總體方案、技術(shù)支撐、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、策略建議及技術(shù)研究和創(chuàng)新等方面的工作。完成發(fā)明專利18項(xiàng)、編制行業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)10余項(xiàng)、發(fā)表論文數(shù)10篇、獲得國家級優(yōu)秀項(xiàng)目4項(xiàng)、省部級優(yōu)秀項(xiàng)目6項(xiàng)。獲全國優(yōu)秀通信設(shè)計(jì)工作者等多項(xiàng)榮譽(yù)。

1 引言

科學(xué)的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是移動(dòng)通信工程建設(shè)的重要技術(shù)保障，在4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)的過程中，需要考慮網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的新形勢，在傳統(tǒng)規(guī)劃基礎(chǔ)上，針對性的增加干擾排查、預(yù)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)內(nèi)干擾分析等關(guān)鍵步驟，同時(shí)強(qiáng)化“以終為始”的全流程理念，增加網(wǎng)絡(luò)跟蹤評測的步驟，形成規(guī)劃、建設(shè)、優(yōu)化、后評估等的閉環(huán)流程，4G無線網(wǎng)創(chuàng)新規(guī)劃流程如圖1所示。

面向未來，4G網(wǎng)絡(luò)新的建設(shè)要求及未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢對規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)提出了新的要求。4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)更加以面向用戶需求為根本，強(qiáng)調(diào)將規(guī)模領(lǐng)先的優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛻舾兄I(lǐng)先的端到端系統(tǒng)優(yōu)勢。同時(shí)NGMN、IMT-2020（5G）等組織對于未來5G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化也明確了目標(biāo)和方向。

從應(yīng)用場景看，5G網(wǎng)絡(luò)需要滿足多樣化應(yīng)用場景下差異化性能指標(biāo)，包括連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低功耗大連接和低時(shí)延高可靠等主要場景。從無線網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)看，大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址和全頻譜接入等技術(shù)是主要的標(biāo)準(zhǔn)化方向，如圖2所示。

圖1 4G無線網(wǎng)創(chuàng)新規(guī)劃流程

2 4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃新技術(shù)運(yùn)用及前景分析

綜合看來，4G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)呈現(xiàn)出4個(gè)方面的趨勢與特點(diǎn)，如圖3所示。這與無線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前及未來的用戶及業(yè)務(wù)需求、數(shù)據(jù)與話音業(yè)務(wù)端到端的性能要求、差異化的性能要求與精細(xì)化的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)、對保持競爭優(yōu)勢和高投資回報(bào)率的強(qiáng)烈要求密切相關(guān)。

2.1 確立以用戶與需求為中心的新目標(biāo)

在4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中，引入了以用戶/需求為中心的設(shè)計(jì)理念。

在規(guī)劃區(qū)域確定階段，通過2G/3G小區(qū)現(xiàn)網(wǎng)熱力圖的分布，結(jié)合已建成4G網(wǎng)絡(luò)的分流比、倒流比等信息，精確發(fā)現(xiàn)容量需求區(qū)域，從而保證了4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)按需建設(shè)，提升了投資效益，如圖4所示。

在規(guī)劃設(shè)計(jì)方案編制階段，覆蓋規(guī)劃以滿足邊緣用戶業(yè)務(wù)需求為基本目標(biāo)，根據(jù)4G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分析，宏站覆蓋規(guī)劃以滿足除高清視頻通話、上行視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)類型外的其它主流業(yè)務(wù)為目標(biāo)，深度覆蓋規(guī)劃在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升指標(biāo)要求滿足更高覆蓋率的業(yè)務(wù)需求。容量規(guī)劃制訂了基于業(yè)務(wù)感知的4G無線網(wǎng)擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)，在分析不同小區(qū)業(yè)務(wù)類型差異性的基礎(chǔ)上，制訂了滿足用戶業(yè)務(wù)感知指標(biāo)要求的分場景擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)及擴(kuò)容方案，如圖5所示。深度覆蓋方面，規(guī)劃方法上強(qiáng)調(diào)基于業(yè)務(wù)需求和價(jià)值評價(jià)選擇分場景的覆蓋方案。

圖2 5G工作計(jì)劃

面向未來，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更為強(qiáng)調(diào)以用戶/需求為中心的概念，在5G白皮書中，用戶中心網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)重要的內(nèi)容，其目標(biāo)是使用戶在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、連續(xù)、高性能的端到端業(yè)務(wù)感知，實(shí)現(xiàn)方法包括小區(qū)虛擬化技術(shù)、基于大數(shù)據(jù)分析的用戶行為感知體系等。

在進(jìn)行單一層次判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)之后，利用單層次排序的影響因子權(quán)重計(jì)算各層次影響因子的組合權(quán)重，計(jì)算完成后再對組合權(quán)重計(jì)算結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[10-12]。若結(jié)果不滿足一致性要求，則對判斷矩陣進(jìn)行調(diào)整。

規(guī)劃設(shè)計(jì)工作應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注用戶及業(yè)務(wù)行為的獲取與分析，端到端用戶業(yè)務(wù)感知的評價(jià)方法及對無線網(wǎng)規(guī)劃的影響，滿足用戶/需求的分場景網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法與實(shí)現(xiàn)方式等。

2.2 打造多維度滲透與融合的新手段

從規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)角度，4G網(wǎng)絡(luò)相對于2G/3G網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出更多的軟特性，包括與用戶及業(yè)務(wù)分布、功能及參數(shù)配置等相關(guān)的軟覆蓋特性，與用戶及業(yè)務(wù)類型、網(wǎng)絡(luò)覆蓋及干擾等相關(guān)的軟容量特性，與用戶及業(yè)務(wù)分布、參數(shù)配置相關(guān)的軟性能特性等。這些特性決定了必須將4G無線網(wǎng)規(guī)劃與用戶及業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維進(jìn)行緊密銜接與相互滲透，形成閉環(huán)的規(guī)劃設(shè)計(jì)流程。因此，4G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)更多考慮了與其它環(huán)節(jié)的相互作用。

圖4 以用戶/需求為中心的覆蓋區(qū)域規(guī)劃方法

圖5 基于業(yè)務(wù)感知的4G無線網(wǎng)擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)及擴(kuò)容方案

面向未來，規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)從多個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展。

首先，應(yīng)從滿足網(wǎng)絡(luò)建設(shè)全生命周期的角度進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)與其它環(huán)節(jié)的協(xié)同能力，尤其是面對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)效益方面的要求，提升規(guī)劃設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量，有針對性的解決網(wǎng)絡(luò)問題，助力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營性能與效益提升。

其次，面對未來5G網(wǎng)絡(luò)引入的新概念進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)體系的研究和準(zhǔn)備工作，大規(guī)模天線（實(shí)現(xiàn)按用戶需求的無線資源分配與干擾抑制）、超密集組網(wǎng)（C-RAN、D-RAN、Mesh、MTC、D2D）、全頻譜接入（利用各類移動(dòng)通信頻譜：包含高低頻段、授權(quán)與非授權(quán)頻譜、對稱與非對稱頻譜、連續(xù)與非連續(xù)頻譜等資源來提升數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)容量）3種技術(shù)進(jìn)一步虛化了蜂窩組網(wǎng)概念與RAT（Radio Access Technology）間的差異性，需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)體系中重新定位工作目標(biāo)、規(guī)劃方法與步驟。

最后，在現(xiàn)階段5G技術(shù)4G化的需求非常迫切，3D-MIMO、大規(guī)模CA、LWA/LAA等技術(shù)逐步成熟的過程中可以局部應(yīng)用解決4G現(xiàn)網(wǎng)特定場景的覆蓋及容量問題，需要針對這些技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)研究。

在4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中，引入大數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用需求與工具成果，包括在需求分析階段引入深度覆蓋需求發(fā)現(xiàn)平臺，在系統(tǒng)間干擾排查階段引入的系統(tǒng)間干擾排查工具，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)內(nèi)干擾分析階段引入的預(yù)規(guī)劃工具，在網(wǎng)絡(luò)仿真階段引入的網(wǎng)絡(luò)仿真平臺等。無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相關(guān)大數(shù)據(jù)資源如圖6所示。

（1）深度覆蓋需求發(fā)現(xiàn)平臺以基于現(xiàn)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的覆蓋分析和價(jià)值分析為核心，通過網(wǎng)絡(luò)和市場需求共8個(gè)維度綜合分析（場景類型、用戶價(jià)值、終端價(jià)值、市場競爭、話統(tǒng)、路測、MR、投訴），并開發(fā)了“基于大數(shù)據(jù)分析的LTE深度覆蓋需求精準(zhǔn)識別”，實(shí)現(xiàn)多維度關(guān)聯(lián)分析、可量化的室內(nèi)分布規(guī)劃體系，最終輸出有室內(nèi)覆蓋建設(shè)需求并以價(jià)值排序，確定室內(nèi)建設(shè)總體需求。

（2）干擾排查工具能夠綜合評估道路電磁環(huán)境，快速評估和定位4G基站受到的異系統(tǒng)干擾程度和各站點(diǎn)的干擾特征, 大幅提高了全國干擾排查工作效率。

（3）預(yù)規(guī)劃工具針對現(xiàn)網(wǎng)直接升級可能帶來的 4G同頻干擾問題，通過現(xiàn)網(wǎng)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的評估，將現(xiàn)網(wǎng)站址分為可直接升級站點(diǎn)、不可用站點(diǎn)、及需要進(jìn)行優(yōu)化和天饋線改造站點(diǎn)，有效提升了站址選擇的效率和質(zhì)量。

（4）網(wǎng)絡(luò)仿真平臺應(yīng)用精準(zhǔn)的射線跟蹤傳播預(yù)測、科學(xué)的業(yè)務(wù)建模方法、動(dòng)態(tài)仿真機(jī)制、靈活的遠(yuǎn)程訪問與控制機(jī)制、分布式并行計(jì)算、4G升級技術(shù)支持等特點(diǎn)使得網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的制定與評估更加精準(zhǔn)高效；同時(shí)也使得無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案的制定與評估更加有效。

相對于傳統(tǒng)的理論分析與測試驗(yàn)證方式，大數(shù)據(jù)應(yīng)用一方面可以實(shí)現(xiàn)整網(wǎng)全樣本量的分析，在分析全面型和精度方面提供了保障，另一方面充分體現(xiàn)了用戶及業(yè)務(wù)特征，使網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)與用戶需求和建網(wǎng)效益直接關(guān)聯(lián)。

同時(shí)，也應(yīng)看到目前針對大數(shù)據(jù)應(yīng)用存在的價(jià)值挖掘不充分、數(shù)據(jù)規(guī)范性欠缺、關(guān)聯(lián)性不足、數(shù)據(jù)獲取與平臺處理效率低下等問題，后續(xù)亦應(yīng)逐步改進(jìn)和完善。

2.4 實(shí)現(xiàn)競爭與合作的新格局

面對4G網(wǎng)絡(luò)競爭局面的加劇和鐵塔公司運(yùn)營帶來的站址資源同質(zhì)化挑戰(zhàn)，4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃如何實(shí)現(xiàn)差異化的競爭優(yōu)勢、保障網(wǎng)絡(luò)投資收益率是核心要求。

2.4.1 效益建網(wǎng)的精細(xì)化規(guī)劃要求不斷強(qiáng)化

圖6 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃相關(guān)大數(shù)據(jù)資源

無線網(wǎng)絡(luò)的差異化競爭優(yōu)勢主要體現(xiàn)在用戶在時(shí)域、空域的端到端業(yè)務(wù)感知方面，在中國移動(dòng)單位用戶占有站址及頻譜資源處于絕對劣勢的情況下，“精確”且有前瞻性的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)差異化競爭優(yōu)勢的重要技術(shù)手段，即通過“精確”網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)資源按需配置，從而實(shí)現(xiàn)由局部競爭優(yōu)勢到全網(wǎng)競爭優(yōu)勢的保持，通過“以終為始”的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略資源的優(yōu)勢布局，從而保證網(wǎng)絡(luò)競爭優(yōu)勢的連續(xù)性。

保障網(wǎng)絡(luò)投資收益率的無線規(guī)劃要求核心是“精確”，即集團(tuán)公司提出的4G無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、優(yōu)化等環(huán)節(jié)上務(wù)必做到精準(zhǔn)施策，包括精準(zhǔn)把握需求、精確設(shè)計(jì)方案、精細(xì)組織實(shí)施、精打細(xì)算分配投資、精耕細(xì)作開展優(yōu)化等。

2.4.2 充分利用鐵塔公司運(yùn)營的資源

利用鐵塔公司提供的建設(shè)資源快速建網(wǎng)是中國移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需要重點(diǎn)思考和解決的問題。需要通過精確的規(guī)劃方案、合理的組網(wǎng)策略和設(shè)備選型降低資源占用和租金。對于受限于鐵塔公司建設(shè)能力，不能及時(shí)形成網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，靈活采取微站/皮站/飛站的組網(wǎng)形式，快速形成網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力。

在進(jìn)行站址需求規(guī)劃時(shí)，還需要對站址資源需求進(jìn)行等級區(qū)分，并根據(jù)用戶/業(yè)務(wù)預(yù)測進(jìn)行中長期的站址資源儲(chǔ)備，實(shí)現(xiàn)鐵塔資源的高效利用。

3 總結(jié)與展望

無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃正在不斷適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，面對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用戶中心化、系統(tǒng)融合化、功能虛擬化的發(fā)展趨勢，本文分析并總結(jié)了無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需要從用戶與需求、滲透與融合、數(shù)據(jù)與工具、競爭與合作4個(gè)方面加強(qiáng)新技術(shù)運(yùn)用和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。在4G網(wǎng)絡(luò)性能不斷提升和5G技術(shù)商用展開的新形勢和新要求下，需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)工作方面基于事實(shí)、勤于探索、善于突破、勇于創(chuàng)新，為未來移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)“低成本、高性能、高質(zhì)量、可演進(jìn)”的建網(wǎng)目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。

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Application and prospect of new technology in 4G wireless network planning

XU De-ping
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

AbstractThis paper summarizes the 4G wireless network planning in the application of new technology, puts forward network planning needed in user / on demand, infi ltration / integration, data / tools, competition /cooperation four aspects of continuous innovation and development, and elaborates the prospects for development planning technology with 5G network technical development trends.

Keywords5G; heterogeneous network; big data

中圖分類號TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1008-5599（2016）04-0001-05

收稿日期：2016-03-30