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5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計分析

2020-12-20 18:40
通信電源技術(shù) 2020年7期
關(guān)鍵詞:無線網(wǎng)絡(luò)頻譜技術(shù)人員

江 帆

(江西省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司,江西 南昌 330002)

0 引 言

如果說傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)是連接人的網(wǎng)絡(luò),那么當(dāng)前不斷發(fā)展的5G網(wǎng)絡(luò),就是能夠連接人和世間萬物的網(wǎng)絡(luò)。此外,在5G時代來臨之時,無線網(wǎng)絡(luò)的主要業(yè)務(wù)類型也會從傳統(tǒng)的以語音為主的業(yè)務(wù),逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)業(yè)務(wù),同時業(yè)務(wù)量還會呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長的趨勢。而為了使得5G時代的用戶體驗速率能夠獲得與時俱進(jìn)的提升,同時為用戶提供更加可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),相關(guān)技術(shù)人員就必須靈活使用空中接口等技術(shù),來提高5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用水平。最后,還必須使用新的組網(wǎng)架構(gòu)方式以及新的業(yè)務(wù)模式,來滿足5G時代用戶的網(wǎng)絡(luò)使用需求。而本文也將以此為基礎(chǔ)展開深入分析,以探究5G時代的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計方法。

1 5G時代的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作所面臨的挑戰(zhàn)分析

1.1 業(yè)務(wù)類型多樣化趨勢帶來的挑戰(zhàn)分析

在5G時代背景下,由于無線網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)類型越來越豐富,而不同的業(yè)務(wù)類型對5G網(wǎng)絡(luò)的運行性能所提出的要求也不盡相同,因此,設(shè)計人員在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的時候,也必然會面臨越來越多的挑戰(zhàn)[1]。例如,eMBB場景就要求5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅要為用戶提供具有良好的移動性和連續(xù)性的業(yè)務(wù)服務(wù),而且要使得高清視頻以及VR等業(yè)務(wù)的客戶能夠體驗到更高的網(wǎng)絡(luò)速率。又比如mMTC等業(yè)務(wù),由于具有海量連接、小數(shù)據(jù)包等特點,因此要求5G網(wǎng)絡(luò)必須在連接數(shù)密度方面達(dá)到較高的水平。此外,諸如uRLLC等業(yè)務(wù),由于需要為用戶提供可靠性較強(qiáng)的應(yīng)用服務(wù),因此也對5G無線網(wǎng)絡(luò)提出了更高的穩(wěn)定性要求。從總體上來看,不同的業(yè)務(wù)場景對于5G網(wǎng)絡(luò)的實際需求存在較大的差異,而這一業(yè)務(wù)多樣化的趨勢在未來也必然會得到進(jìn)一步的發(fā)展。因此,5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計人員必須不斷提高自身的技術(shù)研究水平,才能夠滿足現(xiàn)代化無線網(wǎng)絡(luò)用戶的實際需求。

而從當(dāng)前的發(fā)展情況來看,在面對各類新興的業(yè)務(wù)所提出的網(wǎng)絡(luò)可靠性以及時延效果等方面的新要求時,我國的運營商仍然缺乏有效的應(yīng)對方案。同時,針對于多種應(yīng)用場景同時存在的情況,5G運營商是否能夠開發(fā)出有效的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案,以此來提高網(wǎng)絡(luò)的綜合性能,也成為了一個不容忽視的挑戰(zhàn)。

當(dāng)前我國的5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃人員一直在以優(yōu)化業(yè)務(wù)體驗為目標(biāo),不斷提高無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)效率。而技術(shù)人員是否能夠?qū)?G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方案和各類業(yè)務(wù)需求進(jìn)行相互的匹配,并借助多種有效的手段,來提升5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)效率,將會在很大程度上對5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景產(chǎn)生不容小視的影響。

1.2 頻譜復(fù)雜性帶來的挑戰(zhàn)分析

要想有效提升5G無線網(wǎng)絡(luò)的容量大小及其傳輸速率,技術(shù)人員就必須致力于在增加頻譜帶寬方面進(jìn)行更為深入的研究。傳統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)在進(jìn)行頻譜規(guī)劃的時候,一般都會將頻譜集中于3 GHz以下的范圍。因此,頻譜資源從整體上來看一直處于較為稀缺而且擁擠的狀態(tài)。而如果能夠?qū)㈩l譜的帶寬提高到3 GHz甚至是6 GHz以上的范圍,那么5G網(wǎng)絡(luò)的運行速率以及所能承載的業(yè)務(wù)容量就能夠得到極大的擴(kuò)展[2]。從當(dāng)前我國主要使用的5G頻譜大小來看,主要有如下3種類型。第一,2.6 GHz的頻譜,這種頻譜已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中。第二,3.5 GHz的頻譜;第三,4.9 GHz的頻譜。這兩種頻譜作為5G網(wǎng)絡(luò)最新增加的高頻段,由于其應(yīng)用特點和傳統(tǒng)的頻譜之間具有較大的差異,因此,5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃人員只有采用更加精細(xì)化的方式來對網(wǎng)絡(luò)方案進(jìn)行設(shè)計,才能夠滿足這兩類頻譜的應(yīng)用要求。

具體來說,5G網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行規(guī)劃工作的過程當(dāng)中,會由于頻譜復(fù)雜性不斷增加而遇到如下四方面的困難。

第一,如果使用全頻譜接入的方式來對5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃,那么技術(shù)人員就必然會面臨高低頻協(xié)同規(guī)劃方面的難題。而這一問題主要是由于高低頻譜在傳播過程當(dāng)中的特性和要求不同所致[3]。

第二,技術(shù)人員必須針對于3 GHz以上的頻譜資源,來開發(fā)精度水平更高的傳播模型,以此來優(yōu)化5G網(wǎng)絡(luò)的實際使用效果。

第三,由于高頻段的信號在進(jìn)行傳輸?shù)倪^程當(dāng)中,容易受到外部多種因素的影響而出現(xiàn)穿透損耗的問題,因此,規(guī)劃人員要想對室內(nèi)外不同場景的網(wǎng)絡(luò)方案進(jìn)行有效的規(guī)劃,必然會面臨較為復(fù)雜的技術(shù)難題。

第四,技術(shù)人員還必須有效解決同頻段不同類型的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)之間經(jīng)常出現(xiàn)的相互干擾的問題。

技術(shù)人員只有充分考量和把控多種影響因素,才能夠解決5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過程當(dāng)中所面臨的一系列問題。

1.3 空中接口差異性帶來的挑戰(zhàn)分析

和傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)的接口方式相比,5G網(wǎng)絡(luò)由于引入了Massive MIMO等各類先進(jìn)的接口技術(shù),因此也能夠在滿足不同業(yè)務(wù)場景需求時,體現(xiàn)出更為強(qiáng)大的綜合性能,如時延性更佳、體驗速率更快等[3]。但是這樣一來,5G技術(shù)人員也必須在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作的時候,面臨更多由空中接口差異性所帶來的阻礙及挑戰(zhàn)。

5G網(wǎng)絡(luò)使用的測量方式有兩種,第一種是SS,第二種則是CSI-RS。具體來說,技術(shù)人員要想對SS-RSRP抑或是SS-SINR進(jìn)行有效的測量,不管是在其處于空閑態(tài)還是連接態(tài)時,都可以展開相應(yīng)的測量操作。但是諸如廣播束的數(shù)量等因素,都會對其測量效果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生極大的影響。此外,技術(shù)人員要想對CSI-RSRP進(jìn)行測量,就必須在其處于連接態(tài)時展開操作??偟膩碚f,5G研究人員只有致力于選擇最為合適的網(wǎng)絡(luò)覆蓋評估指標(biāo),才能夠滿足現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過程的各種測量需求。

此外,5G網(wǎng)絡(luò)還具備一個顯著的優(yōu)勢,那就是能夠支持廣播波束賦形。技術(shù)人員可以通過對權(quán)值進(jìn)行調(diào)整以及合理化的設(shè)置,來生成能夠滿足不同場景業(yè)務(wù)需求的賦形波束。和傳統(tǒng)的LTE比起來,5G網(wǎng)絡(luò)雖然能夠在權(quán)值靈活度方面表現(xiàn)出更為優(yōu)越的性能,但是技術(shù)人員也必須深入研究有關(guān)權(quán)值配置以及迭代的相關(guān)課題,才能夠提高此類技術(shù)應(yīng)用過程的有效性。

1.4 5G密集組網(wǎng)帶來的挑戰(zhàn)分析

由于5G網(wǎng)絡(luò)在運行過程當(dāng)中對于速率以及容量的要求較高,因此,只有在對其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的過程當(dāng)中選擇密集組網(wǎng)方案,才能夠滿足5G網(wǎng)絡(luò)的實際運行需求。和傳統(tǒng)的3G和4G網(wǎng)絡(luò)相比起來,5G網(wǎng)絡(luò)的站點需求量顯然更高。而在進(jìn)行密集組網(wǎng)規(guī)劃的過程當(dāng)中,5G技術(shù)人員也面臨著來自于多個方面的挑戰(zhàn)。例如,在對原有的站點進(jìn)行改造的過程當(dāng)中,存在新舊技術(shù)交接方面的難題。而在選擇合適的管線材質(zhì)和資源的時候,同樣也面臨著巨大的難題。

2 5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時的基本方法

雖然在實際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程當(dāng)中,5G技術(shù)人員不僅要處理來自業(yè)務(wù)需求多樣性以及頻譜復(fù)雜性等多方面的技術(shù)難題,在選擇站址時,也面臨著較多的阻礙,但是5G網(wǎng)絡(luò)自身所獨有的極佳的性能以及高超的靈活性,也能夠在很大程度上為技術(shù)人員的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作補(bǔ)充一定的優(yōu)勢。因此,技術(shù)人員在設(shè)計5G規(guī)劃方案時,應(yīng)當(dāng)積極利用此類網(wǎng)絡(luò)自身所具備的優(yōu)異性能,來進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ),并盡量在確保用戶體驗以及客戶的實際需求得到有效滿足的前提下,采取多種優(yōu)化布局策略,來降低此類網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本[4]。具體而言,技術(shù)人員可以采用如下4種基本的方法,來應(yīng)對5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃難題。

首先,針對于業(yè)務(wù)需求多樣化的問題,技術(shù)人員可以采用如下的方式來加以解決。在對各個區(qū)域內(nèi)的5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃和布局的初始階段,技術(shù)人員可以先對區(qū)域內(nèi)的用戶數(shù)量及用戶需求類型進(jìn)行全面的考察,并收集一系列有效的數(shù)據(jù),以此為基礎(chǔ)來確定5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)范圍。這樣一來,既能夠有效滿足用戶需求,也能夠確保各個運營商的成本效益。

其次,在進(jìn)行多頻段的協(xié)同部署工作的時候,技術(shù)人員可以在深入分析客戶需求情況的基礎(chǔ)上,將5G網(wǎng)絡(luò)以容量層的形式,疊加于傳統(tǒng)的LTE網(wǎng)絡(luò)層級之上。而如果規(guī)劃方案選擇的組網(wǎng)方式是SA,那么也可以將低頻頻譜設(shè)計為覆蓋層,而將中高頻頻譜設(shè)計為容量層,以此來搭建一個完善的5G網(wǎng)絡(luò)體系。這樣一來,不僅能夠顯著提高5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋水平以及覆蓋面積,還能夠使得用戶的體驗質(zhì)量獲得極大的改善,一舉多得。

再次,在選擇配置方案的時候,技術(shù)人員也應(yīng)當(dāng)提前進(jìn)行完善的且成規(guī)模的技術(shù)實驗,并以此來對主流業(yè)務(wù)的需求進(jìn)行深入的分析。然后,再以此為基礎(chǔ),來對網(wǎng)絡(luò)的整體規(guī)劃方式以及參數(shù)水平進(jìn)行更為有效的設(shè)計。在施工初期,技術(shù)人員可以先使用靜態(tài)配置方案,來打造一個基礎(chǔ)的覆蓋面。之后再根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實際使用情況,來對配置方案進(jìn)行優(yōu)化,使其朝向動態(tài)化的方向不斷發(fā)展。

最后,技術(shù)人員還要采用分階段部署的方式來進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)的布局工作。具體來說,相關(guān)人員要參考SA產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展情況,如果這一產(chǎn)業(yè)及其技術(shù)還不甚成熟,那么技術(shù)人員就可以優(yōu)先使用NSA的方式來進(jìn)行組網(wǎng)操作,并以此為基礎(chǔ)來收集一系列有效的5G網(wǎng)絡(luò)運營信息。具體來說,在使用NSA的方式進(jìn)行組網(wǎng)規(guī)劃的時候,技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分借助NSA最優(yōu)錨點等方式來進(jìn)行網(wǎng)址的布局以及選擇[5]。

在未來,SA組網(wǎng)必然會成為5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一大趨勢。但是由于當(dāng)前正處在5G網(wǎng)絡(luò)布局的初期階段,因此,相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)將主要的精力放在選擇合適的組網(wǎng)類型等方面。此外,如何在現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,無縫銜接5G網(wǎng)絡(luò)的布局工作,使得兩者的技術(shù)交接流暢度能夠獲得有效的保障,也是一個至關(guān)重要的問題。各大運營商只有充分把握世界范圍內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)的最新技術(shù),并充分考量各類網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用成本,才能夠設(shè)計出最為合理的布局方案,進(jìn)而滿足5G時代不同用戶的實際用網(wǎng)需求。

3 結(jié) 論

5G時代的到來,不僅會全面顛覆互聯(lián)網(wǎng)的定義,同時也會在很大程度上變革世界的信息傳輸模式。而我國的各大運營商是否能夠在此背景下,不斷對5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行深入的研究,同時平衡各類網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程當(dāng)中的問題,提升網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的綜合效率,將會在很大程度上對我國5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用水平產(chǎn)生不容小視的影響。而本文正式以此為基礎(chǔ)展開了深入的探究,希望能夠為各大運營商的技術(shù)人員提供一定的借鑒。

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