韓瑋　江海　李曉彤

摘要：基于4G時代豐富的組網(wǎng)經(jīng)驗，中興通訊研究適用于5G高性能組網(wǎng)的技術(shù)方案，包括覆蓋容量關(guān)鍵指標分析、多場景下波束配置優(yōu)化、精細化網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、智能化網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等，同時依托全球數(shù)十張規(guī)模試驗網(wǎng)絡(luò)，使得這些技術(shù)方案不斷演化生長，進一步促進5G的商用發(fā)展。

關(guān)鍵詞：大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）;網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃;智能網(wǎng)絡(luò)

Abstract： Based on the rich networking experience of the 4G era， ZTE researches the technical solutions applicable to 5G high-performance networking， including analysis of key capacity indicators， beam configuration optimization in multiple scenarios， refined network planning， and intelligent network optimization. Relying on dozens of scale test networks at home and abroad， these technical solutions have been continuously evolved to further promote the commercial development of 5G.

Key words： massive multiple-input multiple-output （MIMO）; network planning; intelligent network

1 5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計面臨的挑戰(zhàn)

1.1 豐富的應用場景

4G改變生活，5G改變社會。5G具有鮮明的場景應用特征，它圍繞人們居住、工作、休閑、交通以及垂直行業(yè)的需求展開商用部署。這些場景需求分別具有超高速率、超高容量、超高可靠低時延、超高密度、超高連接數(shù)、超高移動性等一系列特點[1-2]。

（1）增強移動寬帶（eMBB）場景。該場景指面向移動通信的基本覆蓋環(huán)境，可為用戶隨時隨地提供100 Mbit/s以上的體驗速率。在室內(nèi)外、局部熱點區(qū)域的覆蓋環(huán)境，甚至可提供1 Gbit/s的用戶體驗速率和10 Gbit/s以上的網(wǎng)絡(luò)峰值速率，滿足10 Tbit/（s·km2）以上的流量密度需求。

（2）高可靠低時延通信（uRLLC）場景。該場景能夠面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等物聯(lián)網(wǎng)的特殊應用需求，為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業(yè)務可靠性保證。

（3）海量機器類通信（mMTC）場景。該應用場景具有小數(shù)據(jù)包、低功耗、低成本、海量連接等特點，并要求支持106/km2以上的連接數(shù)密度。

其中，eMBB場景是當前商業(yè)模式最清晰的業(yè)務場景，也是運營商重點投入的領(lǐng)域。uRLLC、mMTC類業(yè)務與垂直行業(yè)緊密相關(guān)，隨著5G生態(tài)的演進完善，必然將產(chǎn)生大量應用，并能改變社會生活方方面面。本文中，我們將以eMBB場景為核心，論述中興通訊在組網(wǎng)性能、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化等方面的研究成果與技術(shù)觀點。

1.2 鮮明的技術(shù)特點

5G的技術(shù)特點的關(guān)鍵詞是“靈活”和“復雜”。為了匹配未來社會的多變場景，新空口（NR）技術(shù)從協(xié)議設(shè)計之初就考慮靈活配置，不可避免地帶來架構(gòu)和實現(xiàn)細節(jié)上的復雜性。大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）、豐富參考信號、靈活多波束、獨立組網(wǎng)（SA）/非獨立組網(wǎng)（NSA）架構(gòu)等構(gòu)成了NR最鮮明的技術(shù)特征。這些核心技術(shù)對NR組網(wǎng)提出了最大的挑戰(zhàn)。

（1）大規(guī)模MIMO技術(shù)。

大規(guī)模MIMO在4G 長期演進（LTE）后期即出現(xiàn)在商用部署中，中興通訊是該技術(shù)的領(lǐng)導者。在單鏈路香農(nóng)限和噪聲限被高度逼近的情況下，空分復用是唯一成倍提升頻譜效率的方法。大規(guī)模MIMO就是用更多的空分復用增強空口流量，這一技術(shù)在NR中繼續(xù)被發(fā)揚光大。

大規(guī)模MIMO設(shè)計復雜精密，其實質(zhì)是基于探測參考信號（SRS）的波束賦形技術(shù)，利用上下行互易性降低資源開銷，很好地實現(xiàn)MIMO的賦形和更高的空分倍數(shù)，還使得單用戶MIMO、多用戶MIMO的性能顯著改善。同時，考慮到部分終端不支持SRS輪發(fā)功能而無法通過基于SRS的賦形實現(xiàn)單用戶MIMO的情況，需要補充基于預編碼矩陣指標（PMI）反饋方式賦形。2種波束賦型相結(jié)合的方式極具創(chuàng)新性，既能有效提高小區(qū)吞吐量，又能提升單用戶體驗。

（2）豐富的參考信號設(shè)計。

NR的參考信號在LTE基礎(chǔ)上做了大量擴展和改進，以適應于大規(guī)模MIMO的應用。小區(qū)參考信號（CRS）是LTE中最重要的參考信號，LTE的測量、數(shù)據(jù)解調(diào)均依賴于此，同時它也是LTE組網(wǎng)的重要參考指標，廣泛用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化中。但CRS占用固定時頻資源，并且隨著天線端口增加而帶來更大的系統(tǒng)開銷，同時也會對鄰區(qū)產(chǎn)生更強的固定干擾等不利因素。需要在NR系統(tǒng)中刪去CSR的設(shè)計，代之以更先進、更豐富的參考信號設(shè)計。LTE與NR參考信號的作用對比見表1。

NR在信道狀態(tài)信息參考信號（CSI-RS）、解調(diào)參考信號（DMRS）、SRS等方面做了增強設(shè)計，包括靈活周期配置，減少系統(tǒng)開銷等。NR的DMRS等可根據(jù)用戶的移動速度靈活發(fā)送：在低速場景下以固定位置發(fā)送;在高速場景下可隨著移動速度靈活地插入1～3個DMRS，以增強解調(diào)能力。SRS也可配置為更短周期，以適用無線信道的快速變化。NR協(xié)議對CSI-RS的設(shè)計發(fā)揚光大，可支持配置多種天線端口數(shù)目，并且還可配置為用戶級CSI-RS，實現(xiàn)更精準的下行信道估計。此外，NR協(xié)議還設(shè)計了一系列測量參考信號，如跟蹤參考信號（TRS）、相位跟蹤參考信號（PTRS）等，為高質(zhì)量的通信鏈路保駕護航。

第3代合作伙伴計劃（3GPP）協(xié)議設(shè)計了如此紛繁復雜的參考信號，但并未規(guī)定在實際建網(wǎng)中應該如何組合和使用。這顯然對NR網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出巨大挑戰(zhàn)，需要在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化中不斷研究摸索。

（3）靈活多波束設(shè)計。

NR基于大規(guī)模MIMO技術(shù)，采用多波束進行賦型、掃描、跟蹤，提升了網(wǎng)絡(luò)覆蓋，減少干擾。相比LTE技術(shù)，NR在業(yè)務和控制信道、在水平和垂直維度均能提供動態(tài)窄波束，并且數(shù)目更多，配置更靈活。例如，同步/廣播塊（SSB）承載了同步和廣播功能，是NR最重要的公共信道之一，也是網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計的重要參考指標。SSB可實現(xiàn)時頻域靈活配置，在空域還可采用時分波束掃描。由于增加了掃描維度，可選廣播權(quán)數(shù)量增多，如何選優(yōu)NR廣播權(quán)成為影響NR網(wǎng)絡(luò)建設(shè)首要解決的問題。

1.3 網(wǎng)絡(luò)性能挑戰(zhàn)

5G不僅僅是一張傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的升級演進，它帶來的是信息生態(tài)的改變。從傳統(tǒng)的人與人的鏈接，發(fā)展為人與物、物與物的鏈接。迄今為止，對于5G應用場景，還無法完全確定未來的真實需求到底會是什么？會對無線網(wǎng)絡(luò)形態(tài)帶來哪些革命性沖擊？

另外一方面，3GPP用極具靈活的協(xié)議設(shè)計應對未來組網(wǎng)的不確定。無論是大規(guī)模MIMO技術(shù)多種傳輸機制，靈活配置的參考信號和波束、幀結(jié)構(gòu)，或SA/NSA的架構(gòu)設(shè)計等，都使得NR網(wǎng)絡(luò)靈活、復雜而難于駕馭。

中興通訊依托于LTE時代Pre5G的成熟商用經(jīng)驗，在NR項目之初就組建了專注網(wǎng)絡(luò)解決方案的專家團隊，在NR組網(wǎng)技術(shù)研究、精細化網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、智能化網(wǎng)優(yōu)等方面做了充足準備，形成整套方法論，并輔之以算法分析和外場驗證、配套支撐工具等不斷改進和優(yōu)化。

2 5G組網(wǎng)技術(shù)

自從3G時代引入高速共享下行包接入技術(shù)（HSDPA），采用共享信道資源來提升業(yè)務信道能力之后，覆蓋、容量、性能就成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中相互制約和轉(zhuǎn)換的鐵三角[3]。在5G NR中，波束選擇方案、參考信號選擇方案、終端能力等也是影響網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵因素，在組網(wǎng)設(shè)計中都需要重點被分析。

2.1 覆蓋能力

覆蓋能力是組網(wǎng)首先要解決的課題，包含3個關(guān)鍵點：首先找出NR上下行信道受限邏輯關(guān)系，確定網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的依據(jù);其次，分析哪些技術(shù)對覆蓋能力產(chǎn)生影響，以被列為組網(wǎng)調(diào)優(yōu)儲備手段;最后，確定關(guān)鍵信道配置和指標，實施具體網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計。

2.1.1 覆蓋受限邏輯

我們將NR的上下行所有鏈路放在一張鏈路預算圖中，如圖1所示。從圖中的對比關(guān)系可知，當邊緣用戶目標為2 Mbit/s時，物理上行共享信道（PUSCH）的覆蓋最短;其次是采用單波束的公共物理下行控制信道（PDCCH）和廣播信道（BCH）存在覆蓋受限風險。因此，NR的覆蓋短板是上行方向的PUSCH業(yè)務信道，該信道應成為組網(wǎng)設(shè)計的首要目標對象。

PUSCH成為首要受限目標的原因是：NR的上行承載業(yè)務需求高，通常是邊緣1 Mbit/s或2 Mbit/s，但NR終端的發(fā)送功率有限，無法在大帶寬上保持高功率譜密度。在NSA鏈路預算時還需考慮增加終端能力，因NSA終端的發(fā)送功率削減、預編碼增益損失等因素都會對上行覆蓋能力產(chǎn)生更大壓力。其次，NR在下行可采用多波束方式，增強公共信道覆蓋，緩解下行覆蓋能力的壓力，這使得下行信道不易成為覆蓋受限瓶頸。以圖1為例，如果下行從單波束改為4波束或者8波束，理論上又可增加5～8 dB的覆蓋能力。因此，在通常配置情況下，NR網(wǎng)絡(luò)是一個上行業(yè)務信道覆蓋受限系統(tǒng)，應進行網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃與站點規(guī)模估算;但依然要做完備性分析，例如通過分析基站下行發(fā)送功率、多波束等系統(tǒng)配置，判斷是否會改變NR上行受限的邏輯。

2.1.2 SSB波束選擇

在NR系統(tǒng)中，SSB是由主同步信號（PSS）+輔同步信號（SSS）+系統(tǒng)信息塊（SIB）3部分組成。用戶（UE）基于SSB的測量和解調(diào)，完成網(wǎng)絡(luò)同步和讀取廣播，SSB因而成為NR系統(tǒng)中最基本覆蓋質(zhì)量參考。同步信道參考信號接收功率（SS-RSRP）、同步信道信干噪比（SS-SINR）是對SSS的測量值，該指標在衡量網(wǎng)絡(luò)建設(shè)覆蓋質(zhì)量時具有重要意義，常被用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的關(guān)鍵指標。

LTE采用CRS信號的RSRP/SINR作為網(wǎng)絡(luò)評估參考指標，CRS采用寬波束時頻錯開的方式發(fā)送;而NR系統(tǒng)中SSB采用多波束技術(shù)，實現(xiàn)時、頻、空域的精細化組網(wǎng)覆蓋，具備更精細化的組網(wǎng)能力。

以NR系統(tǒng)5 ms幀結(jié)構(gòu)為例，系統(tǒng)可配置1～8個SSB波束。波束個數(shù)越多，單個波束越窄，覆蓋能力越強。通過廣播權(quán)值設(shè)計，這1～8個波束可分別覆蓋小區(qū)內(nèi)不同的方向，包括垂直維度，形成真正的3D網(wǎng)絡(luò)波束掃描，有效地提升了在密集城區(qū)樓宇場景中的廣播覆蓋質(zhì)量。

SSB在時頻域?qū)R的配置下，對SS-SINR等同于網(wǎng)絡(luò)在100%負荷下的干擾測量，可通過SS-SINR發(fā)現(xiàn)越區(qū)或重疊覆蓋導致的同頻干擾，適合在工程建設(shè)階段發(fā)現(xiàn)干擾隱患。但是，SSB單波束會導致邊緣某些位置點的SINR偏低，從而引起同步失敗等問題。因此，需要結(jié)合廣播權(quán)設(shè)計，根據(jù)不同場景設(shè)計SSB波束以及配置方案。

通過中興通訊大量的外場實踐，我們發(fā)現(xiàn)增加波束數(shù)目能明顯提高弱場的RSRP以及SINR值，進而提升整個網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，如圖2所示;因此，在商用階段需要盡量配置更多SSB波束，以實現(xiàn)廣播信道的精細化覆蓋。此外，通過廣播權(quán)設(shè)計，可發(fā)揮SSB多波束垂直覆蓋能力，尤其對于密集城區(qū)的高層建筑場景，需要增強UE接入和駐留能力。這些SSB相關(guān)的研究結(jié)論，對后續(xù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化工作方向至關(guān)重要。

2.2 容量能力

2.2.1 參考信號配置

相比于LTE網(wǎng)絡(luò)，NR網(wǎng)絡(luò)能獲得更多的測量，并需要對廣播信道和業(yè)務信道分別測量。SSB適合做廣播公共信道覆蓋的預測，而對用戶容量的預測則是需要另外一種重要參考信號——CSI-RS。CSI-RS主要用于信道質(zhì)量指示（CQI）、PMI、秩指示（RI）等的測量。相比SSB，CSI-RS與用戶容量性能有更大的相關(guān)度。在NSA系統(tǒng)中，由于部分終端不支持上行SRS輪發(fā)，因此CSI-RS承擔著PMI測量值的重任，更是直接影響用戶速率體驗。

CSI-RS有2個關(guān)鍵配置：端口與預置波束。端口相當于等效天線，把多個物理天線映射為一個等效天線端口;預置波束則是通過每個等效天線端口實現(xiàn)輪掃波束，用于對信道進行探測。CSI-RS通過這2個設(shè)置，實現(xiàn)了對空間信道測量的量化，通過反饋方式獲取信道信息，為實現(xiàn)以PMI方式的MIMO傳輸?shù)於ɑA(chǔ)。

理論上，CSI-RS端口越多，信道的量化精度越高，預編碼增益越大，賦形性能越好;但隨著CSI-RS端口數(shù)增加，需要的下行CSI-RS資源將更多，對UE測量能力的要求更高，上行反饋的開銷更大。在確定的CSI-RS端口數(shù)下，預置波束越多，信道的量化精度通常越高，波束掃描增益越大，賦形性能越好;但隨著波束數(shù)增加，需要的下行CSI-RS資源更多且波束掃描周期更長。另外，波束數(shù)增加還意味著波束變窄。由于窄波束內(nèi)的多徑數(shù)量變少，將會導致信道表現(xiàn)為缺秩，從而不利于多流傳輸。

如圖3所示，可以看出對于相同預置波束數(shù)目，8端口明顯優(yōu)于4端口。

如圖4所示，可以看出對于相同端口數(shù)目，2波束相對1波束提升約10%。

通過研究表明，CSI-RS與系統(tǒng)容量具備高相關(guān)性，適合在網(wǎng)絡(luò)運維和優(yōu)化階段作為預測容量性能的參考信號。此外，SRS、DMRS等參考信號也會不同程度上影響容量能力。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和后續(xù)優(yōu)化中，需詳細分析、優(yōu)化配置系統(tǒng)側(cè)與終端側(cè)各類參數(shù)，提升網(wǎng)絡(luò)容量能力。

2.2.2 設(shè)備能力

同LTE等通信系統(tǒng)一樣，NR也會推出系列化設(shè)備，以適應不同場景和建網(wǎng)成本、體積、功耗等需求。在高層樓宇覆蓋需求的密集城區(qū)，推薦采用64收發(fā)通道（TR）規(guī)格設(shè)備，在郊區(qū)或農(nóng)村推薦采用低配置規(guī)格設(shè)備。

在密集城區(qū)，復雜的無線環(huán)境導致干擾惡化，高樓林立導致垂直覆蓋要求高、用戶容量需求大。64 TR設(shè)備能提供更優(yōu)的大規(guī)模MIMO的波束賦形，實現(xiàn)高流量的多用戶MIMO傳輸，同時可顯著提高垂直維度的覆蓋。在郊區(qū)和農(nóng)村，MU-MIMO配對成功率降低，64 TR設(shè)備不能充分發(fā)揮其容量優(yōu)勢，因此可采用低配置規(guī)格設(shè)備。

除了宏站產(chǎn)品之外，室內(nèi)分布系統(tǒng)、微基站等不同產(chǎn)品規(guī)格對應不同的覆蓋和容量能力，每種產(chǎn)品規(guī)格也都有各自適用的建網(wǎng)場景。在NR網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時需要進行綜合考慮，選擇對客戶最優(yōu)的配置和組網(wǎng)方案。

3 精細化網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

相比LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，NR網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃有3個方面的特點：首先其網(wǎng)絡(luò)指標設(shè)定到較高性能水準，需要精密細致建模的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具;其次是能洞察LTE現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)，有的放矢地進行NR網(wǎng)絡(luò)精細化設(shè)計;最后是場景化組網(wǎng)解決方案。對于NR技術(shù)特征與組網(wǎng)特性，無一例外地需要在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化中被研究和分析，并最終體現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)性能指標。

3.1 NR網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具

NR網(wǎng)絡(luò)建設(shè)標準是LTE的數(shù)倍，并通過采用更復雜的空分傳輸、多波束、參考信號配置等技術(shù)來確保實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高性能。這對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具提出前所未有的高要求。

在通常情況下，NR網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃邊緣速率城區(qū)以上行（UL）2 Mbit/s、下行（DL）50 Mbit/s為基準，高熱區(qū)域則以UL 5 Mbit/s、DL 100 Mbit/s為主要目標，郊區(qū)以UL 1 Mbit/s、DL 20 Mbit/s為基準。以上標準是基于對5G關(guān)鍵業(yè)務預測而推算得到，例如未來大視頻業(yè)務會比4G更普遍，在城區(qū)場景下，上行2 Mbit/s可以支持720 P直播;下行50 Mbit/s可以支持2 K/4 K高清視頻。為了確保對網(wǎng)絡(luò)性能的準確規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具在無線環(huán)境、用戶業(yè)務以及無線技術(shù)等方面的仿真建模的復雜度都會非常高。

NR的大規(guī)模MIMO在垂直維度最大有4層波束實現(xiàn)對建筑物等做垂直覆蓋，能夠大幅地提升通過室外宏站對高層樓宇的室內(nèi)覆蓋性能。這就需要網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具能引入高精度3D電子地圖，并具備行射線追蹤仿真能力。NR的核心之一——多天線技術(shù)的性能表現(xiàn)極度依賴于無線環(huán)境，只有基于準確的無線環(huán)境建模，才能最大限度模擬NR的網(wǎng)絡(luò)性能，實現(xiàn)準確的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計。

除了3D電子地圖、射線追蹤建模之外，多天線技術(shù)建模是NR網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的核心發(fā)動機。各設(shè)備廠家的多天線算法不同，需抽象為指標列表與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具相接口，才能在把貼近真實的性能體現(xiàn)在規(guī)劃結(jié)果中。這些重要的抽象指標有多天線的天線模型、最優(yōu)權(quán)值、鏈路解調(diào)性能等。例如，對于SSB多波束輪掃，CSI-RS、DMRS、SRS等參考信號配置等需在工具中預計抽象建模，這些重要配置是影響網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃結(jié)果的重要因素。另外，由于NR系統(tǒng)過于龐大復雜，即使對核心算法指標做了抽象，其參數(shù)規(guī)劃工作量依然巨大，需要諸如自動選站、射頻參數(shù)自動尋優(yōu)、弱覆蓋區(qū)自動識別與加站等工作。并行計算、遠程仿真等信息技術(shù)（IT）也被大量引入到NR網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具中，以提升網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃運行效率。

中興通訊在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具方面已有數(shù)年準備，在其全球共享網(wǎng)絡(luò)仿真中心已實現(xiàn)NR網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具的規(guī)模部署，并在核心算法、復雜建模、云仿真等方面走在業(yè)界前列。

3.2 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法論

“基于4G live data的5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃”是中興通訊的NR規(guī)劃方法論。LTE與NR在技術(shù)體系、應用場景、業(yè)務行為等有很多相似之處，用現(xiàn)網(wǎng)LTE數(shù)據(jù)分析來指導NR網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是最直接有效的方式。NR獨有的技術(shù)特點，如多天線、多波束、靈活參考信號配置等也會融合考慮到規(guī)劃過程中，影響最終分析結(jié)論。

LTE數(shù)據(jù)可直接幫助識別和鎖定NR時代的價值區(qū)域，包括話務預測、熱點評估、重點場景識別。采用人工智能（AI）技術(shù)，對現(xiàn)網(wǎng)的用戶數(shù)、流量等多維數(shù)據(jù)進行自動價值聚類，快速抓住NR網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃重點，可以更有針對性地做精細化設(shè)計。源源不斷的LTE海量活躍數(shù)據(jù)，是無線大數(shù)據(jù)分析的天然養(yǎng)料，能夠幫助NR運營者在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、性能優(yōu)化到日常運維的各階段都能站在用戶視角進行預測和決策。

基于LTE網(wǎng)絡(luò)洞察的NR網(wǎng)絡(luò)精細化規(guī)劃分為2個階段：預規(guī)劃階段、工程執(zhí)行階段。

在預規(guī)劃階段，需要基于LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋/容量/價值/站點拓撲等多維綜合分析，確定NR網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的區(qū)域以及站點預規(guī)劃方案，并進行初步仿真驗證，輸出初始規(guī)劃結(jié)果及廣播權(quán)值配置建議。在此階段，LTE與NR的系統(tǒng)差異，如功率、頻段、路損模型等都會融入進基于LTE現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析過程中，進而獲得準確的NR性能指標預測結(jié)果。

在工程執(zhí)行階段，需要輸出工勘確定站點規(guī)劃落地方案，提供天面整合方案，并進行精細化仿真，以確定多天線廣播權(quán)值規(guī)劃、射頻（RF）參數(shù)規(guī)劃等無線參數(shù)規(guī)劃。

特別需要指出的是：在NR網(wǎng)絡(luò)預規(guī)劃以及后續(xù)優(yōu)化階段，AI算法引入到傳統(tǒng)規(guī)劃流程之后，大幅提升了工作效率和規(guī)劃效果。例如，熱點站聚類算法實現(xiàn)對價值區(qū)域的甄別選取，機器學習方法提取相同環(huán)境指標預測覆蓋效果，利用大數(shù)據(jù)平臺工具對廣播權(quán)進行優(yōu)化等。AI算法必將與無線通信算法一樣，在網(wǎng)絡(luò)性能規(guī)劃與優(yōu)化中持續(xù)占據(jù)重要地位。

3.3 場景化解決方案

中興通訊在系列化宏站、室內(nèi)分布系統(tǒng)、微站等方面進行組合，形成場景化解決方案（如圖5所示），解決不同場景下的NR組網(wǎng)難題。宏站是最重要的產(chǎn)品形態(tài)，64 TR產(chǎn)品解決4G/5G階段持續(xù)高容量需求，用低配置規(guī)格產(chǎn)品解決4G/5G低流量區(qū)域、低成本建網(wǎng)需求。針對NR的大帶寬使用策略以及4G/5G網(wǎng)絡(luò)共享需求，宏站設(shè)備支持混模配置功能，能夠支持在運營商在當期和未來的經(jīng)營抉擇。室內(nèi)分布系統(tǒng)產(chǎn)品有2 TR和4 TR設(shè)備，利用現(xiàn)網(wǎng)無源室分系統(tǒng)或者新建等方式，解決高價值、高流量的室內(nèi)場景。此外，微站也是必不可少的產(chǎn)品形態(tài)，4 TR平板（PAD）射頻單元（RRU）產(chǎn)品廣泛應用于居民區(qū)、步行街等補忙補熱場景。

隨著市場需求和技術(shù)的不斷發(fā)展，更多新設(shè)備會走向小型化、低功耗、高性能，共同組成隨需而動的NR網(wǎng)絡(luò)。

4 智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

NR時代，大規(guī)模 MIMO等革命性技術(shù)不僅帶來了網(wǎng)絡(luò)性能的提升，同時使得網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的難度有所提升。另外uRLLC、mMTC的特性也與傳統(tǒng)通信業(yè)務大相徑庭，這些都使得NR網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的難度大幅增加。中興通訊提出了網(wǎng)優(yōu)“三化”思路以應對NR時代新課題，即網(wǎng)優(yōu)工具的遠程化、自動化、智能化，其中遠程化、自動化是基礎(chǔ)，智能化是核心。

云技術(shù)的廣泛應用，使得網(wǎng)優(yōu)工具遠程化成為可能，無論是海量測量數(shù)據(jù)的收集篩選，還是網(wǎng)絡(luò)性能仿真預測，都可在云端進行。同時，各種路測和分析軟件日臻完善，可實時收集、上報分析數(shù)據(jù)，減輕了網(wǎng)優(yōu)工程師日常工作量，實現(xiàn)自動化問題定位與解決實施，提升工作效率與質(zhì)量。5G時代的參數(shù)組合高達上萬種，如要匹配到最優(yōu)參數(shù)組合，傳統(tǒng)的網(wǎng)優(yōu)專家系統(tǒng)分析已經(jīng)無能為力。NR迫切需要實現(xiàn)更高層次智能化，AI必然在網(wǎng)優(yōu)系統(tǒng)中扮演重要角色。

在網(wǎng)絡(luò)層中，處于上層的網(wǎng)元更容易集中化，跨領(lǐng)域分析能力更強，適合對全局性的策略集中進行訓練及推理，例如跨域調(diào)度、端到端編排等。通常對計算能力要求很高、需要跨領(lǐng)域的海量數(shù)據(jù)支撐，對實時性要求一般敏感度較低。越下層的網(wǎng)元，越接近端側(cè)，專項分析能力越強，對實時性往往有較高要求，比如NR新空口的移動性策略移動邊緣計算（MEC）的實時控制等[4]?；谶@些分層智能化理念，中興通訊設(shè)計推出了5G網(wǎng)優(yōu)工具集，如價值專家分析系統(tǒng)（VMAX）、集中式自由化網(wǎng)絡(luò)（C-SON）等工具，形成自環(huán)、小環(huán)、大環(huán)組合，引入AI算法，能夠全方位對NR網(wǎng)絡(luò)進行高效運維和性能優(yōu)化。不同類型的AI算法被部署到不同的“環(huán)”中，以解決不同層面的優(yōu)化難題[5]。

基于上述理論和工具，中興通訊已在NR預商用外場成功驗證了AI對天線權(quán)值的優(yōu)化能力。利用大規(guī)模MIMO波束調(diào)整原理，部署在各“環(huán)”中的AI算法組合協(xié)同工作，可針對高樓的垂直面、場館、具備潮汐效應的區(qū)域等場景，分析用戶的分布規(guī)律，靈活調(diào)整廣播和控制信道的波束分布，達到覆蓋和容量的最優(yōu)，減少干擾。如圖6所示的案例，針對固定場館類的場景，由于人員分布在長時間內(nèi)相對固定，可根據(jù)這一特點設(shè)計廣播權(quán)值自適應來達到最優(yōu)覆蓋。基于網(wǎng)管、測量報告等數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)AI算法，進行場景識別，可判斷是體育賽事場景還是演唱會場景，并計算出基于此場景和當前用戶分布下的最優(yōu)權(quán)值，以提升場館區(qū)域內(nèi)的CQI、SINR等指標。將權(quán)值組合與關(guān)鍵性能指標、用戶分布等信息建立關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，便于后期同類場景快速匹配獲取優(yōu)化權(quán)值，指導前瞻性運維策略。

每個網(wǎng)元在機器學習、推理自治路上不斷進化，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的智預測、智能優(yōu)化、智能決策，其基礎(chǔ)是強大的AI算法研究和應用能力。AI算法與通信算法是2個截然不同的技術(shù)概念，前者推崇邏輯相關(guān)，讓數(shù)據(jù)說話;后者則較為注重理論推導，要自證嚴謹。這兩者在5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中是必不可少，相輔相成，共同守護著一張高性能的無線通信網(wǎng)絡(luò)。

5 結(jié)束語

5G帶來的是通信系統(tǒng)建設(shè)的全方位改變，無論是對3GPP協(xié)議的細節(jié)理解，還是組網(wǎng)技術(shù)的架構(gòu)設(shè)計以及網(wǎng)規(guī)、網(wǎng)優(yōu)的指標體系和工具平臺，處處體現(xiàn)出靈活與變革。同時5G也是包容性很強的技術(shù)體系，融入IT云化、AI等技術(shù)，構(gòu)建高效系統(tǒng)。5G也在不斷加速發(fā)展，“無處不在，隨需而動”的高性能無線通信網(wǎng)必然會給人們帶來驚喜體驗。

致謝

在文章的撰寫過程中，中興通訊5G產(chǎn)品專家李玉潔、原均和、束裕、張文娟對提出很多卓有見地的修正建議，蔣新建、吳明皓等產(chǎn)品總工為提出大量而翔實的論證數(shù)據(jù)，在此對他們的專業(yè)精神和無私分享謹致謝意！

參考文獻

[1] 3GPP. System Architecture for the 5G System： 3GPPTS 23.501[S]. 2018

[2] 尤肖虎，潘志文，高西奇，等. 5G 移動通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中國科學：信息科學， 2014，44（5）：551-563.DOI：10.1360/N112014-00032

[3] 徐志宇，蒲迎春. HSDPA技術(shù)原理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實踐[M]. 北京：人民郵電出版社， 2007

[4] 3GPP. Study of Enablers for Network Automation for 5G： 3GPP TR 23.791[S]. 2010

[5] 張嗣宏，左羅. 基于人工智能的網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展探討[J]. 中興通訊技術(shù)， 2019，25（2）： 45-48. DOI： 10.12142/ZTETJ.201902009