对面向城市复杂环境的5G移动网络优化设计技术的几点探讨

2021-08-04王琦

数字通信世界 2021年7期

关键词：数据中心基站部署

王琦

（广东邮电职业技术学院，广东广州 510630）

1 5G移动通信网络构架的相关概述

5G移动通信技术属于第五代网络通信技术，它是在4G移动通信网络的技术上而发展起来的网络构建，5G移动通信网络主要包括场景部署、5G核心网络与接入网等几大技术。

1.1 5G网络部署场景

在进行5G场景部署时，需要综合分析室内和室外的场景分布情况进行分析。5G网络主要应用于如下三种场景：第一，增强移动宽带（eMBB）应用，主要功能是为用户提供互联网通信业务，提高用户在大型场景中体验效果，以满足大型场馆中的超高清视频、社交网络、AR、VR虚拟现实技术以及侵入式游戏、网络全息视频业务、其他移动通信业务的需求，方便用户能够随时随地的接入网络，参与不同类型的业务活动中，同时还能用户提供无缝对接的高速数据传输业务；第二，低时延高可靠（uRLL）应用，主要功能是满足大型场馆内的各种物联网及其垂直应用的业务要求，例如车联网、智能交通、远程工业控制、远程医疗手术、远程实验与教育活动，这些场景往往都是产生海量的数据，要能为用户提供毫秒级的面对面、端到端的时延，接近100%的网络数据业务通信，才能保证网络通信的可靠性；第三，海量大连接（mMTC）的数据通信业务，主要功能是面向智慧城市、智慧农业、森林防火等大型数据业务，一般都是以传感和数据采集为目标的数据控制业务，同时还具有小书包、低功耗的数据业务，而且还存在着海量数据连接的特点，针对城市的复杂环境，需要采用合适的技术来部署5G网络。

1.2 5G核心网

5G网络技术的不断成熟，运营商也开始利用5G技术进行组网，以实现大规模数据的应用，服务商开始将前期的NSA模式向SA或NSA/SA网络升级，以满足复杂通信的需要，并采用边缘计算技术，提高5G网络的通信效率，将eMBB业务向5G核心网分流，在5G网络边缘对信号进行处理。核心网络时5G网络部署的关键，它具有SDN和网络功能虚拟化技术驱动，物理硬件与逻辑分离等特征，具有灵活组网的功能。具体的5G核心网结构如图1所示。5G承载网络的数据中心建设主要包括边缘、本地与区域网络建设等，根据通信环境的需要，可以在不同的数据中心可以提供边缘计算MEC，并将虚拟化技术、云技术等融合在一起，将城域网、骨干网等连接在一起，来构建光网络、IP通信网络，实现网络数据传输的互联互通。

图1 5G核心接入网的架构

数据中心通过专用的出口路由器实现与区域网、骨干网等连接在一起，由于不同的区域网与数据中心存在的距离不同，为了保证IP网的互联互通，采用路由器直连的方式进行通信传输，以减少信号的衰减，然后通过OTN传输设备互联或者其他设备将企业数据中心连接在一起，而数据中心的出口连接主要采用路由器与以太网结构、OTN网络机芯连接，在具体的通信过程中，要求OTN网络能够支持lOGE、25GE、50GE、100GE等不同数据速率的接口连接。

1.3 5G接入网

在5G承载网络中，可以利用ROADM技术来构建MESH网络作为接入网络，一般将ROADM的设备建设在骨干汇聚和一级汇聚机房，便于网络进行统一管理，同时也用于完成5G承载网络的数据中心业务的处理，来优化5G的网络结构，并能根据需要完成数据的传输，并采取OLP为主的网络保护机制，来提高ROADM对网络数据处理的效率。根据ROADM建网结构的要求，将省级骨干核心、市区级骨干网络以及城域级接入层连接在一起，在城域核心层中运用云汇聚中心将下级网络连接在一起，各个不同的网络之间可以采用路由直连的方式进行连接，形成三层结构的5G网络架构，利用ROADM技术来实现5G通信接入，也有利于网络信号的优化。在5G网络中的应用，一般采用多层管理结构，即两级骨干网络中心和城域接入层，在利用ROADM技术进行组网时，要能够覆盖所有的通信区域，网络拓扑根据网络覆盖区域中连接的设备进行统计后分配资源，将光缆网络结构、节点数量以及节点间的业务关系，以便于快速的分配网络资源，从而才能做好网络的架构设计。

2 城市复杂环境5G移动网络优化技术

针对城市复杂的环境，5G移动网络需要提供海量数据、大宽带、低时延、服务种类多样的服务，充分将4G/5G网络融合在一起，采用5G切片技术，利用统一的网络资源，针对不同环境的数据业务类型与场景的需求，来优化网络设计。

2.1 语音话务负载均衡优化技术

城市复杂环境的原因主要是人口密度较大，通信规模比较集中，在5G网络使用的过程中，容易出现基站超载的情况，进而导致网络通信拥塞的情况，从而会影响用户享受优质的语音通信服务，这时就需要利用评价工具对基站的容量进行分析，以判断基站是否超载运行，信号的传输性能是否满足要求，通过评估软件分析之后，就可以采用语音话务负载均衡技术，合理的对各个基站的通信任务量、容量进行分析判断，保证每一个基站都能力合理的承载信息数据传输，同时利用统计软件对每一个基站的话务承载量进行统计与趋势分析，合理地分配每一个基站的负载均衡。

2.2 移动信号干扰控制优化技术

由于城市的环境比较复杂，对5G移动通信容易造成干扰，不仅有城市的高楼大厦，一些无线设备、空调、官网设备、地铁、体育馆等外界的干扰，都容易造成5G移动网络信号的中断。因此，在5G移动网络部署的过程中，需要采用干扰控制技术，对基站周围环境的电磁波信号进行判断，必要时可以采用先进的屏蔽设备增加5G发射基站，解决5G信号的干扰问题，以保证5G网络部署的信号覆盖能满足要求。

2.3 覆盖优化技术

5G网络信号的覆盖是否满足要求，关键技术是对5G信号进行优化处理，才能有效的实现5G信号的无缝对接，实现4G、5G信号平滑过渡，以保证5G信号的全覆盖。在城市复杂的环境中，为提高5G网络的部署效果，提高通信效率，需要注意如下问题：第一，如果5G网络信号覆盖的范围比较小，那么5G信号的覆盖就会存在盲区；第二，如果5G网络信号的覆盖范围比较大，而不同基站之间的信号传输又会产生相互干扰，这就需要降低信号之间的相互干扰。利用5G信号网络覆盖技术，首先需要解决5G基站的周围的环境，分析基站部署的高度，并合理调整智能天线的方位角与天线的发射功率，减少不同基站之间的信号干扰，提高5G信号的覆盖率。

2.4 切换性能优化技术

为了保证复杂环境中的5G信号的强度，可以采用5G移动网络切换性能优化技术对5G信号的强度进行控制，借助切换管理机制，通过天线在不同方向上的切换，优化信号的传输性能，依据模糊逻辑的层次分析技术，来提高移动通信网络的信息传输质量。由于5G网络的频谱资源比较短缺，如果控制不好就容易导致网络的性能比较差，而且5G网络的信号穿透能力较弱，容易造成5G信号的中断，采用5G信号的切换性能优化技术，可以有效解决5G网络信号的中断问题，还能进一步提高了5G移动无线网络质量。