毛柯平

寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江 寧波 315800

1 LTE-5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與組網(wǎng)現(xiàn)狀

隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，5G寬帶網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)基本初見成效，大規(guī)模地市級(jí)5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)完成已將觸手可及，借助LTE和已經(jīng)驗(yàn)證的5G技術(shù)，如大規(guī)模天線陣列技術(shù)、超密集組網(wǎng)技術(shù)、新型多址技術(shù)、全頻譜接入技術(shù)等，同時(shí)從網(wǎng)絡(luò)覆蓋深度、流量擴(kuò)容、網(wǎng)絡(luò)遲延、語音保障等方面逐漸向5G靠攏，通過不斷提升LTE網(wǎng)絡(luò)性能，對接5G的建設(shè)目標(biāo)，才能最終實(shí)現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)向5G的融合組網(wǎng)與向最終全5G網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)[1]。

在現(xiàn)有各大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商對LTE-5G融合網(wǎng)絡(luò)的組建過程中，往往根據(jù)網(wǎng)絡(luò)部署結(jié)構(gòu)，依照其功能元素的不同將其分為不同的數(shù)據(jù)接入與傳輸?shù)燃?jí)，在需要數(shù)據(jù)量時(shí)研短的網(wǎng)絡(luò)區(qū)段，重點(diǎn)包含接入等級(jí)、區(qū)域性等級(jí)、中心等級(jí)等設(shè)備中應(yīng)用更多的5G功能模塊，并在接入等級(jí)當(dāng)中重點(diǎn)涵蓋無線網(wǎng)絡(luò)的接入以及CU與DU等相關(guān)功能，在次級(jí)模塊中，則通過CEO功能的部署，在網(wǎng)絡(luò)的接入層當(dāng)中實(shí)現(xiàn)信息的高速傳輸，在整體網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同部署中，再加上應(yīng)用通過DU部署在5G網(wǎng)絡(luò)的用戶端當(dāng)中，通過DU和CU之間的相互配合工作，從而有效提高了整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸工作的效率。

2 LTE-5G融合網(wǎng)絡(luò)需解決的技術(shù)問題

LTE-5G網(wǎng)絡(luò)包含LTEFDD、LTETDD、5G多種網(wǎng)絡(luò)模式，融合網(wǎng)絡(luò)具有比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更高的數(shù)據(jù)速、傳輸質(zhì)量以及頻譜利用率，可以容納更多的用戶，支持多種業(yè)務(wù)以及全球范圍內(nèi)的多個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)間的無縫漫游，為此，該融合網(wǎng)絡(luò)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題包括：

2.1 高頻段傳輸技術(shù)

根據(jù)香農(nóng)定理，提高網(wǎng)絡(luò)速率最直接的方法就是增加帶寬，現(xiàn)在移動(dòng)通信使用的頻段主要集中在傳統(tǒng)速率以下，由于無線通信及其應(yīng)用的快速發(fā)展，低頻段資源已十分緊張，難以找到支撐LTE-5G發(fā)展所需要的大帶寬頻段。但是，為了保證未來5G技術(shù)的客戶良好體驗(yàn)，融合網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率必須具備更大的傳輸帶寬，必須向高頻段擴(kuò)展，尤其是ms等高毫米波頻段，其具有連續(xù)的大帶寬，頻譜資源豐富且干凈，可以滿足LTE-5G模式的高速傳輸需求，并在物理連接的基礎(chǔ)上打造該模式的深層應(yīng)用內(nèi)涵。

2.2 創(chuàng)建負(fù)載均衡的融合網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)用戶因?yàn)镕DD制式的滿意度下降，對LTE-5G的TDD制式需求量正不斷上升，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施需根據(jù)實(shí)際情況增加網(wǎng)絡(luò)厚度，建設(shè)基于5G-TDD制式的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，包括推進(jìn)LTE網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)，通過重復(fù)使用LTE天饋系統(tǒng)，在LTE基站擁有多個(gè)射頻模塊時(shí)，復(fù)用射頻模塊來加快建設(shè)速度降低生產(chǎn)成本，或者釆取新建5G制式模塊來提升雙網(wǎng)融合演進(jìn)的支持能力，通過在基礎(chǔ)基站與設(shè)施中新增射頻模塊，新增天饋系統(tǒng)來支撐后續(xù)演進(jìn)，而非全部推倒重建，從而為后一階段的5G-LTE融合發(fā)展提供源源不斷的動(dòng)力，并保障了各大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的投入成效比，能控制在預(yù)期利潤的可控范圍內(nèi)[2]。

2.3 頻分復(fù)用與軟件無線電技術(shù)

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)置主要運(yùn)作平臺(tái)為硬件，發(fā)展要點(diǎn)為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，但在LTE-5G的融合網(wǎng)絡(luò)中，可以在天線極短距離條件下讓模擬信號(hào)數(shù)字化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)軟件無線電技術(shù)，覆蓋了硬件無線電技術(shù)的傳統(tǒng)地位，并同時(shí)為系統(tǒng)升級(jí)提供了便利，大幅節(jié)省了傳輸網(wǎng)絡(luò)搭建的費(fèi)用，同時(shí)在其基礎(chǔ)上，將頻分復(fù)用包括正交頻分復(fù)用(OFDM)等技術(shù)，不斷拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，包括5G網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)WLAN、高清晰度電視HDTV以及數(shù)字音頻廣播DAB中，在無線網(wǎng)絡(luò)條件下達(dá)到高速傳輸數(shù)據(jù)目的的優(yōu)勢，并在此基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)為LTE-5G網(wǎng)絡(luò)中許多并行的低速子數(shù)據(jù)流，使其在子信道上傳播，提高效率并實(shí)現(xiàn)信道均衡。

3 LTE-5G融合網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)模式

在5G時(shí)代將是一個(gè)多網(wǎng)絡(luò)共存的局面，包括2G、3G、4G、5G、WLAN等多種制式，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將進(jìn)行重組，并將在傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)中布放大量微基站形成超密集立體分層異構(gòu)網(wǎng)，因此在當(dāng)前的LTE-5G融合網(wǎng)絡(luò)模式的建設(shè)過程中，可以通過以下的實(shí)現(xiàn)模式：

3.1 控制面雙連接架構(gòu)選擇

控制平面的多連接傳輸是指網(wǎng)絡(luò)通過多個(gè)小區(qū)為用戶提供控制信令的傳輸。對于傳統(tǒng)消息來說，版本中規(guī)定僅由MeNB控制RRC消息的處理工作，在5G-LTE系統(tǒng)中，可以考慮RRC的分集發(fā)送及多鏈路傳送等技術(shù)，以提高RRC信息傳送的可靠性，將分集傳輸在多個(gè)小區(qū)中傳送控制信令，并在切換過程中同時(shí)傳輸切換相關(guān)的信令，避免無線鏈路失敗及RRC連接重建過程，從而提高切換性能，同時(shí)由多連接服務(wù)小區(qū)組內(nèi)的多個(gè)小區(qū)向用戶發(fā)送信令，進(jìn)一步降低傳輸時(shí)延和回傳鏈路上的信令開銷，實(shí)現(xiàn)快速高效的RRc配置和對多連接鏈路的優(yōu)化管理。

3.2 MIMO技術(shù)引入

MIMO是LTE-5G的關(guān)鍵技術(shù)之一，使用類似雷達(dá)的陣列天線，信號(hào)可在水平和垂直兩個(gè)維度動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)方向，使能量更集中、方向更精準(zhǔn)，降低小區(qū)間干擾，支持更多用戶在相同資源上并行傳輸，從而達(dá)到提升小區(qū)吞吐量與邊緣用戶速率的效果，同時(shí)MIMO還可根據(jù)不同場景靈活調(diào)整覆蓋參數(shù)，既可用于城市高層樓宇的室外穿透室內(nèi)覆蓋，又可應(yīng)用于室外大容量需求的普通宏站場景，利用空間自由度空分多流，可以實(shí)現(xiàn)更大的垂直波瓣角，不論高低樓層均有明顯小區(qū)吞吐率提升[3]。

3.3 時(shí)分與頻分資源復(fù)用

在5G-LTE網(wǎng)絡(luò)模式中，如果傳統(tǒng)NR和LTE系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在相同的站址，或是使用相同的設(shè)備，則二者對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以集中管理共享資源，達(dá)到共享資源的資源復(fù)用協(xié)調(diào)，如果兩個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)置在不同的機(jī)站地址，則需要通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的接口提供必要的設(shè)備信號(hào)協(xié)調(diào)信息，傳統(tǒng)NR和LTE系統(tǒng)下行共享資源采用時(shí)分復(fù)用方式時(shí)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口之間需要協(xié)調(diào)小區(qū)配置信息、LTE系統(tǒng)MBSFN子幀配置信息，而當(dāng)傳統(tǒng)NR和LTE系統(tǒng)下行共享資源采用頻分復(fù)用方式時(shí)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口之間需要協(xié)調(diào)下上行的中心頻點(diǎn)和帶寬等信息，各網(wǎng)絡(luò)接口之間除協(xié)調(diào)避讓外，不同系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間還可以協(xié)調(diào)各自的資源調(diào)度來達(dá)到對共享頻譜資源正交復(fù)用，從而在5G-LTE網(wǎng)絡(luò)中合理確定調(diào)度資源，避免資源使用沖突、發(fā)送信號(hào)干擾等。

3.4 異構(gòu)密集組網(wǎng)

隨著5G-LTE更高容量和更深覆蓋需求的提出，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將從水平蜂窩網(wǎng)絡(luò)向立體分層的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，采用小區(qū)分裂的方式來減少小區(qū)半徑，但考慮到5G頻段較高導(dǎo)致的小區(qū)覆蓋范圍較小，往往更多進(jìn)一步的小區(qū)分裂很難實(shí)現(xiàn)，故需要在熱點(diǎn)區(qū)域部署大量低功率小微基站，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)就是指在傳統(tǒng)宏蜂窩的小區(qū)中增加布放更多的低功率節(jié)點(diǎn)，如更多小微站等來實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)區(qū)域熱點(diǎn)補(bǔ)熱、消除網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋、提高裝機(jī)系統(tǒng)容量的建設(shè)目的，異構(gòu)組網(wǎng)是解決5G-LTE網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量爆炸式增長的有效方案，隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的各區(qū)域快速推進(jìn)，越來越多的小微站被用于在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中補(bǔ)盲補(bǔ)弱，異構(gòu)理念目前已經(jīng)逐步應(yīng)用于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，并形成宏站、燈桿站、微分站、室內(nèi)分布系統(tǒng)共存的立體分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)來為整體5G-LTE網(wǎng)絡(luò)開展網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)服務(wù)[4]。

4 結(jié)束語

綜上所述，目前在國內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已處于從起步到快速發(fā)展的階段，在業(yè)務(wù)開展上可以使用LTE-5G的融合組網(wǎng)模式，以先建設(shè)的LTE網(wǎng)絡(luò)制式作為主覆蓋網(wǎng)絡(luò)，后建設(shè)的5G網(wǎng)絡(luò)制式由小規(guī)模逐步補(bǔ)足熱點(diǎn)與盲區(qū)向著全網(wǎng)規(guī)模部署的方向發(fā)展，并從末端業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)力方面去考量將網(wǎng)絡(luò)分為高速，中速，低速等不同場景類型，將中高速類型的業(yè)務(wù)通過5G、LTE-V、eMCT等5G無線技術(shù),已經(jīng)建設(shè)好的TD-LTE、FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造升級(jí)然后承接相關(guān)業(yè)務(wù)，將傳統(tǒng)loT技術(shù)適應(yīng)低速網(wǎng)絡(luò)的低耗能，超長待機(jī),成本低等公共服務(wù)領(lǐng)域，并針對經(jīng)濟(jì)科技發(fā)展格局，統(tǒng)籌把握好現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，在5G-LTE網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，更好更科學(xué)的部署寬帶網(wǎng)來搶占市場開展相關(guān)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營商、行業(yè)、用戶的多向雙贏。