聂 磊
(中国移动通信集团广东有限公司广州分公司,广东 广州 510000)
随着无线通信技术的不断发展,700 MHz 和2.6 GHz 频段因具有不同的传播特性和优势,成为长期演进(Long Term Evolution,LTE)网络中常用的频段。因此,开展700 MHz 和2.6 GHz 频段的多频协同优化工作,充分发挥两个频段的优点,能够提高网络性能、增强覆盖范围,进一步满足用户对高质量通信的需求。
使用700 MHz 频段的网络具有更好的信号覆盖范围和穿透建筑物能力。700 MHz 频段的频率较低,信号传播距离更远,且能够更好地穿透建筑物,适用于远离基站的场景,如农村地区或偏远地区。
使用2.6 GHz 频段的网络具有更高的频谱带宽和数据传输速率,信号传播距离相对较短,能够满足高峰期的网络需求,支持更多的用户同时进行高速数据传输,适用于城市、商业区或人口密集地区,以满足更高的数据需求和用户数[1]。
2.1.1 室内外覆盖协同
在700 MHz+2.6 GHz 的多频协同中,主要采用基于测量报告(Measurement Report,MR)的多维楼宇画像覆盖评估,以确定700 MHz 和2.6 GHz 网络在不同场景下的部署方案。通过收集建筑物结构信息、模拟仿真及数据分析来评估信号覆盖范围、强度、网络性能差异[2]。文章主要采用基于3D 电子地图、4G 或5G MR 的数据、UE 话务、4G 流量数据、4G/5G 工程参数、倒流数据以及建筑物信息点(Point of Information,PoI)信息,通过MR 覆盖评估、价值评估及建筑物PoI 信息等维度数据输出楼宇级室分画像,实现分室精准建设。其具体流程如图1 所示。
图1 基于MR 的多维楼宇画像覆盖评估流程
根据基于MR 的多维楼宇画像覆盖评估结果,可以制定具体的建设方案,在远离基站或需要穿透建筑物的区域使用700 MHz 频段,在城市或高密度区域使用2.6 GHz 频段。同时,考虑信号衰减模型、盲区分析及容量评估等因素,以确保提供稳定、高效的室内外覆盖协同方案。最终,现场调试优化验证模拟结果的准确性,并根据实际情况进行调整,以满足用户的无线通信需求。
2.1.2 TNR 覆盖协同
在700 MHz 和2.6 GHz 的太比特路由器(Terabit Network Router,TNR)覆盖智能优化中,大规模多进多出(Massive Multiple Input Multiple Output,Massive MIMO)是较传统的一种协同方案,但是其整网天线权值优化的覆盖面较大,对于人员处理需求高,基本一个小区每天需要160 人进行工作,且响应慢,对于人员专业性需求高。
为实现700 MHz+2.6 GHz 多频协同优化,使用TNR 覆盖协同方案,主要包括单域自治天线权值优化和自动天线模式控制(Automatic Antenna Pattern Control,AAPC)权值优化2 种方式。
在单域自治天线权值优化中会选择优化区域,即根据建筑物结构和用户分布等信息,确定需要优化的区域[3]。然后,利用多接收器到达方向角(Multiple Receiver Direction of Arrival,MR-DOA)测量技术收集用户设备的测量报告,确定信号的到达角度,以改善覆盖范围和信号质量。基于数据分析,计算最优权值,反映基站和天线在不同方向上的性能表现。将计算的最优权值配置于基站和天线,并与参数管控平台对接,实现权值的生效配置。通过监测和分析网络性能指标,如覆盖率、信号强度、干扰情况及数据速率等,以评估优化结果。根据评估结果,保留当前的权值配置方案或回退到之前的配置方案,以进一步优化和改进网络性能。
TNR 覆盖协同方案的AAPC 权值优化可以自动识别潮汐区域,执行潮汐权值优化,针对业务突变小区,执行区域覆盖调整。运营商在接收相关数据信息后会将其派单给一线工作人员进行现场处理,且AAPC 权值优化给出机械下倾、方位角调整优化建议。同时,方案自动识别覆盖问题并给出规划与优化建议,实施自动闭环处理。通过优化后的方法,每个小区每天只需3 人即可实现人工处理。
在700 MHz 和2.6 GHz 频段中,其容量协同优化方面可以采取新空口(New Radio,NR)多频负荷均衡策略,包括驻留态负荷均衡和连接态负荷均衡。
驻留态负荷均衡指分配空闲状态下的用户均匀地连接至不同频段的基站,以平衡网络负荷。该策略通过监测基站的负载情况,将空闲用户指派给相对空闲的基站,以减轻高负载基站的压力。
连接态负荷均衡指在用户处于连接状态(活动状态)时平衡基站之间的负载。该策略通过监测每个基站的负载情况和用户的需求,将连接中的用户动态地重新分配到其他基站上,以避免某个基站过载而导致网络拥塞和服务质量下降。这需要跟踪和管理用户连接,并根据网络负载状况、基站能力及用户需求进行智能调度。
在两种策略的使用过程中,物理资源块(Physical Resource Block,PRB)占用率均衡触发门限建议设置为60%,即当某一频段的PRB 占用率达到60%时,即被视为高负荷状态,可以触发负荷均衡策略。瞬时用户数门限建议设置为10%,当某一频段的瞬时用户数超过该频段总用户数的10%时,可作为负荷均衡触发门限。建议选择10 个用户作为测量样本,根据其所连接的频段和负荷情况进行负载均衡调整。同时,建议打开负荷均衡禁止频繁切换保护开关,以避免频繁的频段切换操作对网络性能和用户体验造成不利影响。
多频协同优化是在LTE 无线网络中通过合理规划和配置不同频段的基站提高网络性能和覆盖范围的一种策略,其中700 MHz 和2.6 GHz 频段是常用的LTE 频段。
站点规划是多频协同优化的第一步,它确定不同频段基站的部署位置和频段覆盖范围。根据现有网络布局、用户需求以及覆盖缺口等因素进行站点规划。例如,在城市区域,由于2.6 GHz 频段的传播特性适合室内覆盖,可以将2.6 GHz基站部署在高楼大厦周围,以提供更好的室内信号覆盖。而700 MHz 频段传播特性适合宽广的室外覆盖,可以在城市郊区或农村地区部署700 MHz 基站,以提供更好的室外覆盖。
天面替换与整合是站点协同的一项关键技术,它将低频段(如700 MHz)基站的天面设备替换为高频段(如2.6 GHz)基站的天面设备,以实现频段之间的协同。这样可以在不改变现有基站结构和布局的情况下,提升网络覆盖和容量。
按照站点协同策略,在城市中心区域布置10个2.6 GHz 基站,覆盖半径为500 m,每个基站的平均用户数为500 人;在城市郊区或农村地区布置5 个700 MHz 基站,覆盖半径为1 km,每个基站的平均用户数为200 人。经过700 MHz+2.6 GHz 多频协同优化后,使用天面替换与整合技术,城市中心区域的用户体验得到明显改善,容量提升到2 500 人,扩大了室内覆盖范围;城市郊区或农村地区的室外覆盖范围得到增加,用户数提升到1 000 人。这样就实现700 MHz 和2.6 GHz 频段基站间的协同优化。
在语数协同中,主要通过起呼阶段、呼叫阶段以及挂机阶段来实现多频协同通话。该过程可以实现空闲态和连接态中的分层互动。
协同优化主要依靠新空口承载语音(Voice over New Radio,VoNR)协同方案基于业务的频率分层来实现。该方案根据不同业务对频率的需求,将700 MHz 和2.6 GHz 频段划分为不同的层级,并针对每个层级进行优化和配置[4]。例如,将700 MHz 频段用于提供语音服务的基础层级,而将2.6 GHz 频段用于提供高速数据服务的增强层级。基于业务的频率分层方案可以根据不同业务对语音和数据的需求进行动态调整。例如,在高密度人群聚集的城市中心区域,可以将更多资源分配给语音服务的基础层级,以保证语音通话的稳定性和质量。而在数据密集的区域,可以将更多资源分配给数据服务的增强层级,以提供更高的数据速率和容量。在存在异频/异系统的网络中,数据业务和语音业务可以通过不同的A1/A2 门限和不同A3/A4/A5/B1/B2 门限来保障语音、数据业务性能。同时,为防止终端在VoNR 语音业务过程中尝试从VoNR 区域向非VoNR 区域切换,支持在边界区域站点中将非VoNR 邻区设置为不支持VoNR。
通过基于业务的频率分层方案,可以灵活调配700 MHz 和2.6 GHz 频段的资源,根据不同业务需求进行优化和配置,以充分利用700 MHz 和2.6 GHz 频段的优势,提供更好的语音和数据服务体验。
2.5.1 上行质量切换
700 MHz 和2.6 GHz 频段的语感知协同可以通过基于质量切换来实现,该切换是指根据网络质量的需求,在5G 和4G 之间进行切换,并采取措施防止频繁切换。基于质量的5G 向4G 切换是指当5G 网络的信号质量下降到一定程度时,自动切换到4G 网络以保证通信质量[5]。例如,当用户设备上行信号与干扰加噪声比低于质差门限时,启动对LTE 邻区的B2 测量;当收到用户设备(User Equipment,UE)测量报告,即NR 侧RSRP 低于B2_1 门限,且LTE 侧RSRP 高于B2_2 门限时,触发5G 到4G 切换,确保用户在网络切换过程中的无缝连接和良好的通话体验。
另外,为防止频繁的切换现象(称为乒乓效应),需要在4G 侧采取一些防乒乓效应策略。这些策略包括设置适当的切换门限、切换计数器及切换回退机制等,以减少不必要的切换并提高网络稳定性。可以设置一个切换门限,当5G 到4G 的质量达到门限值时才触发切换,避免发生频繁的切换现象。
2.5.2 大包切换
700 MHz 和2.6 GHz 频段的语感知协同可以基于大包切换来实现。大包切换的功能是通过下行缓冲区状态报告(Buffer Status Report,BSR)识别下行大包业务,然后将这些大包业务迁移至大带宽频点。在语感知协同中,当网络检测到用户正在进行大包业务如高质量视频流、大文件下载等,系统会通过下行BSR来获取缓冲区的状态信息。根据这些信息,网络可以识别出需要更高数据速率和更宽带宽的大包业务[6]。
文章深入地讨论了700 MHz 和2.6 GHz 的多频协同优化方案,通过对覆盖方案的分析与优化,提出基于MR 控制的覆盖技术和TNR 覆盖方案,同时结合语数协同、容量协同及感知协同方案优化,可以更好地满足用户对高质量通信的需求。未来,相关研究者需要进行进一步的研究,以提升网络性能和用户体验,为人们带来更加便捷和高效的通信服务。