基于4G网络数据的5G协同规划研究

2020-05-07

广东通信技术 2020年4期

1 引言

随着工信部2019年6月6日发布5G商用牌照，5G网络的建设再次加速，进入到规模部署阶段。由于5G网络频段较高，短期内很难形成覆盖完善的独立网络，因此4G网络将和5G网络长期并存，协同发展。尤其是对采用NSA网络架构进行组网的5G网络，其信令是通过4G网络进行传输，核心网也是共用的4G核心网，语音也是通过4G的VoLTE网络进行承载，5G网络与4G网络形成有机整体，提供覆盖完善、用户体验佳的网络服务。

5G网络除了面对个人客户（ToC），还要面对行业客户（ToB），如何利用现有4G网络数据进行4G/5G协同规划，建设满足客户需求的优质网络是目前网络规划研究的重点。

2 5G网络规划面临新的挑战

5G网络采用了新的网络架构、新的空口技术、新的频谱，业务也从传统的移动通信业务拓展为eMBB、uRLLC、mMTC三大业务，因此5G网络规划面临很多挑战。

2.1 新业务、新场景对网络规划的挑战

根据业务类型的体验需求特征，不同的5G业务要求不同。

①eMBB业务：对网络速度、容量要求较高。eMBB业务速率向100 Mbit/s及以上发展，人群的聚集和移动会带来大量的热点场景，面临超密组网场景的网络规划方案。

②uRLLC业务：对时延和可靠性的要求很高。uRLLC业务典型场景，如自动驾驶、工业自动化等，对时延、可靠性、安全性要求高，需要在网络架构层面就进行调整，如采用MEC、网络切片等方式进行保障。

③mMTC业务：对连接数量和耗电/待机的要求较高。mMTC面向各种垂直行业的物联新业务，如智慧城市、智能穿戴等，其应用范围广，对网络覆盖广度和深度要求高。

2.2 新架构对网络规划的挑战

网络规划已从“以网络为中心的覆盖容量规划”走向“以用户为中心的体验规划”，网络架构也相应地走向云化。一方面，通过网络切片快速提供新业务编排和部署；另一方面，进行实时的资源配置和调度，这些也给网络规划领域提出了很多新的挑战。

①基于网络切片的网络规划方法，单个切片和多个切片叠加的网络规划方法。

②以用户为中心的动态网络拓扑的组网设计与规划仿真。

③以用户为中心的信道资源云化建模、超密集网络的动态拓扑和协同特性规划。

2.3 新频谱对网络规划的挑战

为满足海量连接、超高速率需求，5G网络可用频谱除了Sub 6G外，还包括毫米波等高频段。与低频无线传播特性相比，高频段对无线传播路径上的建筑物材质、植被、雨衰等更敏感，衰减更大，导致基站覆盖范围更小。

对低频4G和5G而言，其频率差异导致链路预算的差异可如表1所示。

表1 4G/5G频率差异导致的链路差异

2.4 新空口对网络规划的挑战

为适应新业务的引入，5G采用了新空口技术，尤其是无线侧采用了Massive MIMO，与3G/4G网络差别较大。Massive MIMO不再是扇区级的固定宽波束，而是采用用户级的动态窄波束以提升覆盖能力；同时，为了提升频谱效率，波束相关性较低的多个用户可以同时使用相同的频率资源，从而提升网络容量。新空口对网络规划的挑战体现在： ①Massive MIMO天线的3D建模较难，SSB和CSI信道的波束工作模式差异较大。②网络性能与MM Pattern密切相关，需针对不同场景设定不同的MM Pattern。③网络覆盖和速率受电平、小区间干扰、移动速度、SU-MIMO等多因素影响，确定规划指标需考虑多方面因素。

3 4G/5G协同规划的方法研究

在进行4G/5G协同规划时可充分利用现有4G网络数据，在现有4G网络基础上进行5G网络的规划，在规划时重点考虑以下几个方面。

3.1 4G/5G建设策略协同

在进行4G/5G协同规划时宜先从建网策略上进行协同，包括频率协同、覆盖策略协同、站址协同等。从4G的成功经验来看，采用高低频组网会很好地保证网络覆盖的广度和深度，同时也能兼顾热点区域的容量，因此，在进行5G网络规划时，除了采用n41/n78/n79频段外，还可以考虑在现有4G频段上采用动态频谱共享技术实现4G/5G共享频谱资源，从而实现覆盖策略的协同。

在站址规划时，可进行室外、室内覆盖协同，宏站与微站协同，形成5G和4G站址同步规划建设，同步预留配套的原则。