面向5G 移动通信技术的网络优化研究

叶 剑，张 鹏

（中国移动通信集团重庆有限公司 永川分公司，重庆 402160）

0 引 言

4G 网络通信技术的发展奠定了移动互联网的基础，快速、便捷的移动通信逐渐成为人们生产生活的一种基本资源。5G 移动通信技术的兴起将移动通信的发展带入新纪元，5G不再仅仅追求超快的通信速度，它拥有强大的速率优势和广袤的组网链接，在物联网、边缘计算、行业应用等场景有着更多、更复杂的应用，强调让生活和生产更智能[1]。

目前，5G 网络正处于大规模建设，各大运营商都各自制定了5G 的发展策略。中国移动通信集团公司以快速实现5G 网络的全面覆盖为主要目标，近年来其5G 基站建设的数量最多，规模最大，用户数量也远高于其他运营商[2]。而随着大量5G 网络站点被投入使用，越来越多的问题也逐渐暴露出来，大量针对网络优化的策略被提出。虽然许多优化方案还需要进行探索与尝试，整体的推广建设还有很长的路要走，但是5G 网络通信技术的整体发展还是非常有前景的[3]。从中国移动5G 网络的推广建设出发，针对其2.6 GHz 频谱的优势，对5G 网络的优化进行了分析研究。

1 5G 移动网络组网技术及方案

1.1 超密集组网技术

由于网络用户数量和终端设备数量不断增长，单位区域内的数据流量需求也随之快速增加。为了提高系统的整体容量，网络运营商通常运用异构网络技术部署信号基站，在原有的高功率（5 ～40 W）宏基站覆盖范围内，按异构拓扑的方式部署若干个低功率（100 mW ～2 W）传输节点，在相同的覆盖范围内形成由不同类型节点组成的异构系统。这种异构的部署方式减小了小区半径，提高了无线网络基础设施的密度和低功率节点的数量，增大了单位区域内的系统容量，在一些场所甚至可以提升几十上百倍数量级的系统容量。这种方法对于写字楼、学校、社区公寓等用户密集度高的场所尤为有效，被普遍应用于这类场景。超密集组网技术就是异构网络技术的继承与发展，随着网络技术与通信技术的进步，超密集组网的网络部署方式将会成为快速移动通信的首要选择[4]。

1.2 组网方案

5G 移动网络的组网方案规划分为频谱规划和立体组网站点。

（1）频谱规划。在当前5G 移动通信技术高速发展的时代背景下，网络运营商呈现出你追我赶的竞争形势，在实施频谱建设时，中国移动的2.6 GHz 频谱具有天然的优势。相比中国电信和中国联通的3.5 GHz 频谱，2.6 GHz 频谱的网络覆盖效果更佳，小区覆盖半径得到大幅提升。另外，2.6 GHz 频谱的带宽较大，经过一段时间的发展后，160 MHz 的全频谱新空口（New Radio，NR）仍然可以为用户提供更好的使用体验。2.6 GHz 为巩固4G 网络的频段，这个频段同时满足了4G 和5G 的覆盖要求，因此在网络建设的过程中，4G 网络和5G 网络可以同步推广建设，在推进移动网络的全面部署上有着显著优势[5]。

（2）立体组网站点。终端用户数量的增长使得流量需求快速增加，站点负载过高会导致网络质量下降，采用宏站、杆站和室分3 层立体组网结构可以有效解决这一问题，如图1 所示。宏站主要部署在室外，负责室外场景的大部分覆盖区域，并满足室内浅层的覆盖；杆站以分布式的方式设立，针对室外场景中宏站无法覆盖到区域，如道路、民房等，对这些场景进行补充覆盖；室分则针对商场、写字楼等特殊的商业场景，对这些区域的内部进行覆盖。将“宏、杆、室”立体组网的互补优势全面发挥出来，搭建先进的无线网络覆盖系统[6]。

图1 移动宏、杆、室3 层立体组网示意

2 5G 移动网络优化

2.1 宏站覆盖优化

在对5G移动通信技术进行大范围推广的过程中，宏站的信号覆盖不足是必须解决的问题之一。现阶段，中国电信的3.5 GHz 和1.8 GHz 频段已经可以实现共同覆盖，但中国移动的2.6 GHz 频段的信号覆盖效果将会更好，因为这一频段支持32TR。如图2 所示，从16TR 到32TR，再到64TR 设备，随着通道数量的增加，宏站的覆盖效果越来越好，采用高通道的设备可以明显提高5G 信号的覆盖效果。64TR 一般是密集城区的主力覆盖站型，32TR 的上下行速率可以达到64TR 的80%左右，因此在多层城区且话务量低的场景中，32TR 在性价比上优于64TR。32TR 通过不断试点、验证，能够有效实现站点共同覆盖，其在站点覆盖的普适性上将会优于16 TR。因此，在5G 宏站覆盖的规划上，可以采用2.6 GHz 64TR/32TR 和1.9 GHz 8T8R 站点进行同时覆盖，提高5G 信号辐射区域，解决覆盖不足问题[7]。

图2 16TR、32TR 和64TR 宏站的覆盖效果

2.2 网络容量优化

网络容量不足也是制约5G 网络全面推广的另一个问题。相较于16TR，32TR 和64TR 有着明显的优势，可以实现更多的功能。通过调整32TR 和64TR的垂直波束，使得在网络的规划和改进上更加简单方便，有效解决网络容量不足的问题。垂直波束调整后，32TR 和64TR 上行容量提升和下行容量提升如图3所示。首先，在网络规划时使用32TR 或64TR，其3D波束可同时照顾到塔下边缘，性能优于16TR。其次，使用32TR 或64TR 对网络性能进行优化后，在场景匹配上将会更加灵活，随着5G 网络在不同行业和领域的广泛使用，可以轻松适应各种智能应用场景，在灵活性和前瞻性上优于16TR[8]。

图3 下行和上行容量提升

2.3 TDD 流量优化

5G 移动通信技术推广的另一个问题是当时分双工（Time Division Duplexing，TDD）流量饱和后，负载分担不佳会对用户的网络体验产生不良影响。一般采用1 800 MHz 加速重耕来对基础容量层进行构筑，通过对流量进行分担来解决这个问题，可以显著提高用户的满意度。1 800 MHz 构筑基础容量层分担流量如图4 所示，通过这种流量分担的方式，网络整体的日均总流量增加73.89%，有效提升了网络容量的承载能力[9]。另外，在5G 网络建设的第一阶段时，在5G 网络规划的核心城市重耕15 ～20 MHz，在成片的区域完成频分双工（Frequency Division Duplexing，FDD）部署来应对TDD 流量饱和的问题。而在5G 网络规划核心城市外一些面积较小的县城和乡镇，则要考虑网络容量的需求，可以首先针对1 800 MHz 进行重耕，然后调整方案并变化组合，控制使用范围使得FDD 1 800 MHz 能够达到更优的峰值、更大的带宽，从而提高用户的网络体验[10]。

图4 1 800 MHz 构筑基础容量层分担流量

3 结 论

本文分析了中国移动5G 移动网络的超密集组网技术和组网规划方案，针对其5G 移动通信技术推广过程中宏站覆盖、网络容量和TDD 流量存在的问题，提出了优化方案。采用2.6 GHz 64TR/32TR 和1.9 GHz 8T8R 站点进行同时覆盖，可以提高5G 信号辐射区域，解决覆盖不足问题。通过调整32TR 和64TR 的垂直波束，可以让网络的规划更轻松，有效解决网络容量不足问题。采用1 800 MHz 加速重耕对基础容量层进行构筑，对流量进行分担，解决TDD 流量饱和问题。