4G/5G无线网融合和协同的规划与建设研究

2020-01-01狄文远

数字通信世界 2020年8期

王伟，狄文远

（中国移动通信集团陕西有限公司，陕西西安 710077）

1 建设4G/5G协同组网方案分析

1.1 核心网切换

现阶段5G运行模式主要采用Standalone模式，为避免业务出现中断情况，需要借助核心网相互切换操作的方式，实现4G/5G融合组网。在此过程中，合并设置网元时，需间EPC当中的各网元包括HSS以及PCRF等，与5GC当中的网元如UDM等进行合并设置。网元合设并不会影响EPC与5GC分别与LTE及NR进行有效连接。在选择接口时，需要将Nx接口设置在AMF中，AMF位于MME、5GC之间，在核心网互切操作当中，Nx接口始终处于可选状态。从直接映射角度看，4G/5G协同组网中，5GC和EPC中主要利用PCF+PCR直接映射各项信息，包括UE信息以及Qos信息等，实现对交互频率的有效控制[1]。

1.2 无线网双连接

当5G网络技术在我国已经实现广泛普及应用，覆盖面相对较广时，其可以在无线网双连接的基础上，实现4G与5G的协同组网。在此过程中，4G基站负责分担少部分业务流量。结合具体控制方案，以无线网双连接形式为基础的4G/5G协同组网中的控制方式，主要包括EPC与5GC控制，工作人员需要立足实际情况对其进行合理选择。例如在NR Standalone方案中，采用无线网双连接下的4G/5G协同组网方案时，首先需要为eMBB提供所需的支持服务。即采用5GC控制方式对核心网进行有效控制，并借助5G NAS信令将核心网和UE进行相互连接，再经由5G gNB信令实现与网络的相互连接，从而有效形成LTE、5GRAN双连接的效果。其次，该协同组网方案要求对4G容量进行及时补充。为此，相关工作人员需要及时升级原4G基站eNB，利用Evolved eNB将其和5GC进行相互连接。在使用N3接口下令5GC接入其中即可，另外工作人员也可根据实际情况，借助N3接口，实现Evolved eNB、gNB和5GC的相互连接。

2 4G/5G无线网融合与协同规划建设分析

2.1 无线网规划融合与协同

在实现4G/5G无线网规划的相互融合与有机协同的过程中，工作人员首先需要对4G与5G的网络定位进行统一明确。前者的网络定位为4G容量层与VoLTE基础覆盖层相互结合，同时结合窄带物联网NB-IoT，后者的网络定位主要为室外主力承载层，其更多被应用在对信息数据传输速率要求极高的行业如航天、军事等行业中。因此工作人员需要在对5G与4G网络业务需求进行充分了解下，确定目标市场并进行精准定位，以此为基础有针对性地建设即可。其次，为防止二次回落情况的出现，而影响5G用户的语音体验，要求5G语音需回落至4G VoLTE，以此有效控制语音接通的时间延迟。

2.2 无线网建设融合与协同

2.2.1 室内

在我国网络技术水平的逐步提升下，室分网络开始由以往的无源和光分形式逐渐过渡至有源数字化微站，其支持的频段越来越多样化，并有效避免出现额外衰减的情况。在直接依托既有有源数字化微站的基础上便可以进行扩容，在实现端端有效控制与室内精准定位的同时，可为ICT服务提供具有较高开放性的网络增长业务。因此在4G/5G室内无线网建设融合与协同中，采用数字化室分网络部署方式，可以在有效提升网络部署灵活性，为移动通信用户提供便利之余，也有助于其进一步优化业务体验。在此过程中，对于原本已有的4G RRU，工作人员可级联加入5G RRU，若原本不存在4G RRU或是有且仅有无源器件，则工作人员需要直接间5G RRU加入其中即可。在高密场景中，建议部署4T4R PRRU即分布式皮基站，日后根据实际需要可演进至虚拟8T8R。其余场景则进行2T2R PRRU的科学部署即可。

2.2.2 室外

对于4G/5G室外无线网建设融合与协同，工作人员可立足实际，将上下行解耦引入至5G NR当中，在高频段如3.5/4.9GHz等传输当中，对下行数据进行统一定义，在与基站相邻近的区域内，采用具有高速传输优势特性的5G网络技术。低频段如1.8GHz等当中则主要负责进行上行数据传输，使得上行覆盖能够在一定范围内得到有效提高。在上下行解耦的作用下，密集城区内的5G站点总数可以得到明显控制，进而有效节约5G网络建设初期的成本费用。上下行解耦站点在4G/5G室外无线网建设的融合与协同当中，具有部署简便、成本可控等优势特点，该方案可有效省略新增基带板，对现有4G BBU进行充分利用，且并不会对现网硬件运行产生实质性的影响。

2.3 无线网工程协同建设

2.3.1 天面协同

在无线网工程协同建设时，首先需要实现天面协同。5G AAU独占天面，将面临点位多、空间紧等问题，能够利用的资源有限。如果选择新增天面，由于理想位置已经被占据，将造成工程建设效果受到影响。考虑到现网天面天线技术发展成熟，同时结合降本增效要求，可以对现有资源进行整合利用。针对D频段、1800MHz等频段拥有不同站址密度和覆盖能力的情况，需要使制式天线完成不同方位角和下倾角设置。在单小区，可以配备FDD、5G和TDD三幅天面，对4G FDD和TDD进行整合。如果使用的TD-LTE拥有相同厂家，可以将D频段与5G共模，F频段保持独立，完成FDD整合。如果厂家不同，分别对TDD和FDD进行整合，使5G保持独立。在基站天面占据的空间有限的情况下，应采用两幅天面，使4G和5G各自使用一幅，其中4G利用全频天线进行整合。在厂家相同的情况下，完成FDD和TDL-F整合，使D频段与5G共模。在厂家不同的情况下，使5G保持独立，对TDD和FDD进行整合。在4G现有无线网络中，使用D频段频率总共60MHz。在5G建设过程中，原本4G频段中的D1和D2将被占据，设备难以为移频提供支持。因此在同站址对5G的NR频段和4G的D频段进行配置时，如果采用共模AAU，需要将4G的3D-MIMO反向开通，并将原本D频段设备关闭。如果更换新D频段设备和天线，5G AAU只需要将100M开通。如果不对设备和天线进行调整，需要退出被占用的频点，然后将D3开通，5G则仅对100M NR进行开通。相比较而言，使用共模AAU可以使无线网容量增加，为后续升级5G奠定基础。对原本设备进行拆除后，可以直接在非5G覆盖区使用。但在低容量场景，还应选择退出被占用频点的方式降低投资，如果遇到容量瓶颈可以进行FDD 1800M新建。

2.3.2 天馈建设

在保护增加天面的情况下建设5G天馈，需要结合配套资源情况和现有网络结构等合理进行天馈部署。如果现有天馈能够满足设计要求，需要确认天馈数量，大于1组需要进一步确认是否存在独立D或3D-MIMO天线，存在替换为5G AAU，否则需要完成整合，在腾退的空间中进行5G AAU安装。如果无法满足5G设计要求或天馈数小于1组，需要新建天馈。在天馈整合方面，应采用多频多端口电调天线，使各系统保持独立。在天馈覆盖目标存在较大差距的情况下，应尽量避免整合。天馈建设应同时体现经济性和科学性，在满足同期其他工程天馈需求的同时，避免因过度整合造成网络优化的灵活性受到影响。在900M和1800M为独立天线时，针对单制式的GSM，应拆除腾退天面，单制式的FDD应做好天面位置优选，GSM和FDD均应进行天面腾退处理。在TD-LTE FA和D频段独立的情况下，厂家相同可以直接将D频段替换为共模AUU，不同需要完成天线优选与整合。在上述频段全部共存的情况下，可以采用一低三高天线等实现频段整合，使各种技术制式得到融合。各系统拥有较大的覆盖目标差距，应分别对TDD和FDD进行整合，可以采用独立电调天线，使各系统得到独立优化。在频段有较高独立优化要求时，可以对其中三组天线进行保留，并加强比例控制。通过合理处理4G和5G的关系，能够使网络协同问题得到解决，实现优势互补。