基于AI技术的5G无线网络规划研究

范石勇 方 泉 江西省邮电规划设计院有限公司 南昌市 330002

0 引言

5G网络经历从传统到智能化网络的变革，5G时代移动无线网络规划已面临诸多挑战。为应对网络复杂性的挑战，需要将AI（人工智能）技术和移动无线网络规划进行深度耦合，打造最佳用户体验的5G无线网络，响应市场需求，提升网络运营效率。5G网络时代的到来，带来了2G/3G/4G/5G网络“四代同堂”，无线网络规划管理复杂非人力所能及；同时MassiveMIMO、异构组网等新技术与架构给网络潜能的挖掘带来巨大挑战；5G的到来扩展了无线网络业务，多业务网络的用户体验管理也变得更为复杂。从以上可以看出5G网络的重要性，固然5G无线网络规划也亦然重要，网络规划的好坏会直接影响到网络的性能、网络的建设成本以及后期维护成本。本文将基于AI技术对5G无线网络规划方案进行深入研究，用于指导5G无线网络规划设计。

1 5G网络规划较4G的差异与挑战

1.1 新频段

（1）5G属于高频段，注重波束规划能力，更多的在于利用3D立体仿真进行覆盖预测，而4G主要为利用2D仿真进行覆盖预测。

（2）5G利用的是Rayce射线追踪模型，而4G用的是Cost-Hata传播模型。

（3）进行链路预算时，相较于4G，5G频段更高，穿透损耗更大，需要进行传模校正，与此同时，需要考虑人体遮挡损耗、雨衰和树衰。

1.2 新空口

（1）相较于4G，5G新增Pattern规划内容；

（2）新增Rank规划。

1.3 新业务

相较于4G，5G新增较多业务，不同的业务需要制定不同的标准。

1.4 新挑战

（1）5G频段属于高频段，需要更高更准确的规划仿真，并需要同时考虑多频段多网络间协同规划。较4G规划，C-band/mmWave传播模型更难以统计，需要高精度3D场景建模，考虑建筑材质、植被、雨衰等损耗。

（2）5G规划空口考虑Massive MIMO覆盖或容量的仿真建模，需要场景化Massive MIMO波束设计。在动态TDD/上下行带宽不对称情况下，考虑不同TDD时隙配比，规避上下行干扰。

2 结合垂直行业应用的5G规划目标

2.1 行业应用需求分析

5G行业应用场景在建网初期主要分为：eMBB、mMTC、uRLLC。建网初期主要聚焦eMBB业务，包括高清视频、VR、上网和宽带。业务不同，标准不同，并且同国家区域方针相关。

◎VR：虚拟现实，更多关注下行速率的要求，是目前最为热门的业务；

◎单眼2K/双眼4K-典型下行带宽100Mbps；（最低要求，随时随地100Mbps）；

◎单眼4K/双眼8K-典型下行带宽500Mbps；

◎全视角12K-典型下行带宽1Gbps。

2.2 规划目标分析

5G建网初期，主要围绕eMBB业务，视频主要为1路4K 3D或者1路8K视频。对于4K，下行50Mbps即能满足基本业务需求；对于8K，下行速率至少需要达到100Mbps。而对于上行业务，现在较多的主要为1080P现场直播，上行速率5Mbps即可。

因此，对于建网标准，下行100Mbps，上行3-5Mbps即可。具体对于精品路线，需要下行平均速率1Gbps，上行平均速率50Mbps。对于精品区域，需要满足下行随时随地100Mbps，上行平均速率20Mbps。

上行1Mbps->3Mbps->5Mbps速率标准变化：对应下行100Mbps，在确认包满足的情况下，上行至少需要达到1.33Mbps，在当前情况下，要开展1：1建网，综合站间距情况，上行需要达到3Mbps，又基于1080P业务适当领先，上行需要达到5Mbps。

速率标准的制定要考虑：

（1）业务体验。

（2）与4G、其他运营商的竞争。

（3）因地制宜，利旧现网4G宏站。

（4）协议规范规定50Mbps。

目前的仿真平台在进行速率仿真时候有进行相应的Rank规划，仿真平台相应的Rank策略大概如下：①根据信道质量和RANK之间的映射表，获得不同的SINR值下的RANK值，SINR质差，获得的RANK值较低，基本上为1，如SINR质好，则获得的RANK值较大；②根据Rank和速率之间的解调性能曲线，获得相应的速率。

（1）云VR：云VR对通信演进需求。

表1 云VR网络带宽需求表

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（2）AR：增强现实，对于上行速率要求较高，当前网络关注较少。

（3）家庭宽带：主要用于海外，海外房屋多为独栋，通过光纤接入存在入户问题，因此采用无线家庭宽带，4G已经在用，但由于负荷越来越高，用户要求越来越高，对5G提出更高需求，需要达到300Mbps。

（4）自动驾驶：平均速率基于视频质量规划设计，上行速率要求高，需要实时传送各种高清图像，下行速率要求正常，仅需要传送控制命令。

表2 视频传输带宽需求的典型计算公式表

表3 高清图像的带宽需求表

3 覆盖场景规划

对于目标网，无法判断热点区域、高价值用户区域，需要对数据进行地理化呈现，判断出高价值区域。并通过SEQ大数据平台，获取O域和B域数据，进行评估分析利用。

SEQ：用户体验感知管理平台。可以整合各种底层数据（用户面和信令面，核心网和无线侧等），然后将这些数据通过AI算法，将既有的KPI改为KQI。

O域：维护侧数据。主要包括核心网的用户面、信令面数据以及无线网MR数据。对于普通KPI，如掉话率、接通率等，通过相关算法，可使其转化为上层容易应用的KQI。通过O域数据，可以对容量等数据进行做相应的数据分析，并借助相关CWR平台进行地理化呈现。

B域：网络侧数据、市场类数据。包括用户套餐数据（由于涉及用户隐私问题，客户一般不愿提供，一线较难获取），可以通过CWR（CWR直接部署在客户系统），将客户侧的B域数据打通，从而进行呈现。CWR侧重建设和派单，结合各种平台，实现规建维优一体化。

5G建设初期，投资有限，需要进行精准建站，通过O+B域数据分析，可以较准确获取价值区域，解决建站区域问题。如图1所示。

图1 5G网络规划场景选择

4 规划方案输出

5G建网初期是基于现有4G网络来建设5G，往往会面临一张网规划，多制式协同的问题，在新建5G后，需要考虑如何在保证现网质量的情况下，进行现网改造。如何最大化价值建网，使建网投资最省。要做好场景化匹配，确保方案快速准确落地。覆盖场景规划后，需要考虑如何快速并且按照规划方案准确落地，以节省时间成本。

制定方案时应遵循按需建设、体验牵引、平滑演进、精准规划的原则。结合当地的实际情况，以及根据不同的需求，开展相应的业务，建立相应的无线网建网标准；对于特定的业务需求，需要明确用户体验目标，从而制定相应的网络建设标准，以保证业务需求；4/5G同步演进，保证规划方案前后一致，落地方案同规划方案准确匹配。

4.1 区域选择：瞄准价值，合理投资

六大口碑场景，主要根据2/3/4G网络的相关经验，以及后期5G的推广方案，进行名单制部署。主要基于O域和B域数据进行定位三高用户，同4G结合OTT数据和MR，判断高流量和高价值终端，借助B域数据，对高套餐、高价值、VIP用户进行地理化呈现。

4.2 建网标准：先行一步，适度领先

5G建网初期，主要是eMBB业务，如监控、直播、高清视频、VR等，当前统一的建网标准是下行100Mb‐ps，上行3-5Mbps。建网标准主要基于业务体验、行业发展、品牌竞争几个方面进行考虑。

4.3 协同规划：降低TCO、最优化性能

应以现有4G存量站址为基础，基于电联现有站点资源，充分利用5G技术，进行5G无线网络规划。现有的天馈是新增还是整合，每新增一个，铁塔会增收租金，既要考虑融合的可行性，又要保证网络质量。如图2所示。

图2 以现有存量站址为基础的5G站址规划

4.4 精准规划：场景化3D规划快准落地

5G有3D仿真立体规划、Pattern寻优、ASP站点规划等，同步孵化六大场景：高铁、无人机、高速场景、居民区（宏微杆立体协同，4/5G立体方案）、地铁、场馆等。详见图3三步走快速精准站址规划。

图3 三步走快速精准站址规划

5 结束语

当前，运营商已完成全国范围内的5G规模部署及商用。5G作为全新的移动通信网络，5G无线网络部署初期势必缺乏相应的网络数据进行精准规划，这在一定程度上影响了网络建设步伐，滞后国家战略。为此，本文通过研究基于AI及网优大数据平台的5G无线网络规划方案，以及其中的规划目标、方案制定、需求分析、规划参数设置等，最大化提升5G无线网络规划效益性与精准性。