LTE-5G融合組網設計與研究

毛柯平

寧波職業技術學院 浙江 寧波 315800

1 LTE-5G網絡發展與組網現狀

隨著5G技術的不斷發展，5G寬帶網絡試點基本初見成效，大規模地市級5G網絡組網完成已將觸手可及，借助LTE和已經驗證的5G技術，如大規模天線陣列技術、超密集組網技術、新型多址技術、全頻譜接入技術等，同時從網絡覆蓋深度、流量擴容、網絡遲延、語音保障等方面逐漸向5G靠攏，通過不斷提升LTE網絡性能，對接5G的建設目標，才能最終實現LTE網絡向5G的融合組網與向最終全5G網絡的平滑演進[1]。

在現有各大網絡運營商對LTE-5G融合網絡的組建過程中，往往根據網絡部署結構，依照其功能元素的不同將其分為不同的數據接入與傳輸等級，在需要數據量時研短的網絡區段，重點包含接入等級、區域性等級、中心等級等設備中應用更多的5G功能模塊，并在接入等級當中重點涵蓋無線網絡的接入以及CU與DU等相關功能，在次級模塊中，則通過CEO功能的部署，在網絡的接入層當中實現信息的高速傳輸，在整體網絡的協同部署中，再加上應用通過DU部署在5G網絡的用戶端當中，通過DU和CU之間的相互配合工作，從而有效提高了整個數據傳輸工作的效率。

2 LTE-5G融合網絡需解決的技術問題

LTE-5G網絡包含LTEFDD、LTETDD、5G多種網絡模式，融合網絡具有比傳統網絡更高的數據速、傳輸質量以及頻譜利用率，可以容納更多的用戶，支持多種業務以及全球范圍內的多個移動網絡間的無縫漫游，為此，該融合網絡需要解決的關鍵技術問題包括：

2.1 高頻段傳輸技術

根據香農定理，提高網絡速率最直接的方法就是增加帶寬，現在移動通信使用的頻段主要集中在傳統速率以下，由于無線通信及其應用的快速發展，低頻段資源已十分緊張，難以找到支撐LTE-5G發展所需要的大帶寬頻段。但是，為了保證未來5G技術的客戶良好體驗，融合網絡的傳輸速率必須具備更大的傳輸帶寬，必須向高頻段擴展，尤其是ms等高毫米波頻段，其具有連續的大帶寬，頻譜資源豐富且干凈，可以滿足LTE-5G模式的高速傳輸需求，并在物理連接的基礎上打造該模式的深層應用內涵。

2.2 創建負載均衡的融合網絡

傳統網絡用戶因為FDD制式的滿意度下降，對LTE-5G的TDD制式需求量正不斷上升，網絡基礎設施需根據實際情況增加網絡厚度，建設基于5G-TDD制式的異構網絡，包括推進LTE網絡的平滑演進，通過重復使用LTE天饋系統，在LTE基站擁有多個射頻模塊時，復用射頻模塊來加快建設速度降低生產成本，或者釆取新建5G制式模塊來提升雙網融合演進的支持能力，通過在基礎基站與設施中新增射頻模塊，新增天饋系統來支撐后續演進，而非全部推倒重建，從而為后一階段的5G-LTE融合發展提供源源不斷的動力，并保障了各大網絡運營商的投入成效比，能控制在預期利潤的可控范圍內[2]。

2.3 頻分復用與軟件無線電技術

傳統網絡平臺的基礎設置主要運作平臺為硬件，發展要點為數字信號處理技術，但在LTE-5G的融合網絡中，可以在天線極短距離條件下讓模擬信號數字化目標實現軟件無線電技術，覆蓋了硬件無線電技術的傳統地位，并同時為系統升級提供了便利，大幅節省了傳輸網絡搭建的費用，同時在其基礎上，將頻分復用包括正交頻分復用(OFDM)等技術，不斷拓寬應用領域，包括5G網絡、無線局域網WLAN、高清晰度電視HDTV以及數字音頻廣播DAB中，在無線網絡條件下達到高速傳輸數據目的的優勢，并在此基礎上，將傳統網絡高速數據信號轉為LTE-5G網絡中許多并行的低速子數據流，使其在子信道上傳播，提高效率并實現信道均衡。

3 LTE-5G融合網絡的實現模式

在5G時代將是一個多網絡共存的局面，包括2G、3G、4G、5G、WLAN等多種制式，網絡架構將進行重組，并將在傳統蜂窩網中布放大量微基站形成超密集立體分層異構網，因此在當前的LTE-5G融合網絡模式的建設過程中，可以通過以下的實現模式：

3.1 控制面雙連接架構選擇

控制平面的多連接傳輸是指網絡通過多個小區為用戶提供控制信令的傳輸。對于傳統消息來說，版本中規定僅由MeNB控制RRC消息的處理工作，在5G-LTE系統中，可以考慮RRC的分集發送及多鏈路傳送等技術，以提高RRC信息傳送的可靠性，將分集傳輸在多個小區中傳送控制信令，并在切換過程中同時傳輸切換相關的信令，避免無線鏈路失敗及RRC連接重建過程，從而提高切換性能，同時由多連接服務小區組內的多個小區向用戶發送信令，進一步降低傳輸時延和回傳鏈路上的信令開銷，實現快速高效的RRc配置和對多連接鏈路的優化管理。

3.2 MIMO技術引入

MIMO是LTE-5G的關鍵技術之一，使用類似雷達的陣列天線，信號可在水平和垂直兩個維度動態調整信號方向，使能量更集中、方向更精準，降低小區間干擾，支持更多用戶在相同資源上并行傳輸，從而達到提升小區吞吐量與邊緣用戶速率的效果，同時MIMO還可根據不同場景靈活調整覆蓋參數，既可用于城市高層樓宇的室外穿透室內覆蓋，又可應用于室外大容量需求的普通宏站場景，利用空間自由度空分多流，可以實現更大的垂直波瓣角，不論高低樓層均有明顯小區吞吐率提升[3]。

3.3 時分與頻分資源復用

在5G-LTE網絡模式中，如果傳統NR和LTE系統的網絡設備在相同的站址，或是使用相同的設備，則二者對應的網絡設備可以集中管理共享資源，達到共享資源的資源復用協調，如果兩個系統的網絡設備設置在不同的機站地址，則需要通過網絡設備之間的接口提供必要的設備信號協調信息，傳統NR和LTE系統下行共享資源采用時分復用方式時，網絡設備接口之間需要協調小區配置信息、LTE系統MBSFN子幀配置信息，而當傳統NR和LTE系統下行共享資源采用頻分復用方式時，網絡設備接口之間需要協調下上行的中心頻點和帶寬等信息，各網絡接口之間除協調避讓外，不同系統的網絡設備之間還可以協調各自的資源調度來達到對共享頻譜資源正交復用，從而在5G-LTE網絡中合理確定調度資源，避免資源使用沖突、發送信號干擾等。

3.4 異構密集組網

隨著5G-LTE更高容量和更深覆蓋需求的提出，網絡建設將從水平蜂窩網絡向立體分層的異構網絡轉變，采用小區分裂的方式來減少小區半徑，但考慮到5G頻段較高導致的小區覆蓋范圍較小，往往更多進一步的小區分裂很難實現，故需要在熱點區域部署大量低功率小微基站，異構網絡就是指在傳統宏蜂窩的小區中增加布放更多的低功率節點，如更多小微站等來實現熱點區域熱點補熱、消除網絡盲點、加強網絡深度覆蓋、提高裝機系統容量的建設目的，異構組網是解決5G-LTE網絡數據流量爆炸式增長的有效方案，隨著5G網絡建設的各區域快速推進，越來越多的小微站被用于在傳統網絡中補盲補弱，異構理念目前已經逐步應用于現有網絡，并形成宏站、燈桿站、微分站、室內分布系統共存的立體分層異構網絡來為整體5G-LTE網絡開展網絡節點服務[4]。

4 結束語

綜上所述，目前在國內5G網絡應用已處于從起步到快速發展的階段，在業務開展上可以使用LTE-5G的融合組網模式，以先建設的LTE網絡制式作為主覆蓋網絡，后建設的5G網絡制式由小規模逐步補足熱點與盲區向著全網規模部署的方向發展，并從末端業務驅動力方面去考量將網絡分為高速，中速，低速等不同場景類型，將中高速類型的業務通過5G、LTE-V、eMCT等5G無線技術,已經建設好的TD-LTE、FDD-LTE網絡進行改造升級然后承接相關業務，將傳統loT技術適應低速網絡的低耗能，超長待機,成本低等公共服務領域，并針對經濟科技發展格局，統籌把握好現有的網絡資源，在5G-LTE網絡的基礎上，更好更科學的部署寬帶網來搶占市場開展相關業務，實現運營商、行業、用戶的多向雙贏。