DSS技術在聯通電信5G基站建設規劃中的應用及發展

蘆佐楠　譚賡　張釗偉

【摘要】? ? 本文通過DSS技術在聯通電信建設規劃中的地位引入，闡述了DSS技術在運營商建設中的應用原理，分析了DSS技術的發展方向，提出了DSS技術的展望，最后給出了頻譜最終部署建議。

【關鍵詞】? ? 動態頻譜共享（Dynamic Spectrum Sharing，DSS）? ? 4G/5G? ? 聯通電信? ? 規劃

引言：

根據十四五規劃的國家戰略要求，加快數字化發展建設數字中國，無論是提供智慧便捷的公共服務，還是加快推動數字產業化，對聯通電信運營商的第五代網絡建設從速度和質量上都產生更高的要求。自2019年的下半年伊始，針對5G網絡建設聯通和電信兩家運營商采取共建共享的方式，雙方現有的站址和頻段資源如何能充分利用和整合，在保證雙方需求的下，規劃并建設出一張高質量高滿意度的網絡，能達到1+1>2的效果，成為近幾年雙方建設和規劃中重要組成部分。

一、DSS在建設規劃中的地位

5G網絡規劃中，無論是設備參數規劃，頻段規劃，站址規劃，傳輸資源規劃等，還是針對ToB，ToC的重點目標，都要分階段分步驟的實施，為最終目標：打造一張速率更快、體驗更好、覆蓋更寬、口碑更優的精品第五代通信網絡。

在針對頻段規劃中，目前多采用固定頻段分配策略，為了避免用戶之間的互相干擾，可能會存在頻段被單獨占用形成的頻段閑置等不能充分利用的問題。隨著近幾年的5G網絡大規?？焖俨渴鸾ㄔO，用戶業務對于頻段資源的需求也隨著快速增長，再根據國家規劃及運營商建設網絡頻段的規劃，需要運營商的移動網絡能夠采取先進的頻段資源管理方法來滿足隨著建設增長的業務需求增長。

動態頻譜共享（DSS）技術的應用及發展，能夠提高頻段利用率，在有限的頻段內實現資源的充分利用，進而為以后的頻率分配智能化和設備集成化提供技術保證。

二、DSS在現有建設規劃中的應用原理

在建設規劃中通常DSS應用于2.1GHz LTE FDD & NR 動態頻譜共享，2.1GHz LTE和NR動態頻譜共享是指將LTE和NR兩種制式共享在2.1GHz的20M頻譜中，根據業務量的需求兩種制式使用相同的頻譜資源。根據瞬時的需求將兩種制式動態分配在相同頻譜里，利用eNodeB和gNodeB的配合來實現LTE和NR兩種制式對共享頻譜的協調與配合。在技術層面上講，4G協議是5G協議的底層基礎和底層邏輯，這是4G和5G可以共享前提，所以它們具有很好的相關性和承接性。

在2.1GHz的頻譜里，首先，NR和LTE擁有基本相同的幀結構：solt（1ms子幀）、10ms幀，其中包含OFDM符號14個，傳輸時間間隔相同，調度一次的時長都是毫秒級;其次，4G和5G擁有相同的子波間隔：15Hz;再次，4G和5G多址方式的兼容：下行為CP-OFDM，上行為DFT-S-OFDM（4G/5G）和CP-OFDM（5G）可以共存，共享方式如圖1所示。

動態頻率的共享流程方式，一般采用負荷需求計算：根據上行PUSCH利用率，下行PDSCH/PDCCH利用率，上/下行流量等指標進行綜合計算負荷。頻率共享的判決方式如表1所示。

三、DSS的技術發展方向

雖然動態頻譜共享技術很有發展潛力和技術吸引力，但是在技術層面上的完全共享動態頻譜，依然有很大困難。首先是如何避免4/5G之間的信號干擾與信道相互沖突，其次是實現4/5G用戶需求的最優調配、讓資源最優使用，其實現方法為系統廠商資源分配算法實現調配。一般需要設計成4G優先，5G適時介入占用。其中原因主要是4G信號對應匹配機制和物理通道信號相對寬松，對于信道的控制和參考信號的提取都為全頻段映射。而5G與4G存在相似和相同的各種物理信道與控制信號，這對于4/5G不同制式的信號沖突提供了不確定因素。從整體來看，動態頻譜共享技術，對于整體頻譜的總容量是有一定損失的，因為無論是否只有4G或5G獨占共享頻段，都要保證另一空閑制式基本信令需求通道，來保證有新需求的信令能夠順利接入系統。另一方面，對于動態共享頻譜實現的敏感度也是技術的保證，動態頻譜共享系統對于不同網絡制式的調配及時程度，來保證5G和4G的低時延要求，基本要在1-100ms內的響應敏感度才能保證不同制式流量的變化要求，快速的接入新增用戶和平穩的切換4/5G制式。

動態頻譜共享研究的技術方向的關鍵點包括：射頻原理技術，各場景下的組網技術，無線接口，高層優先級技術，物理層技術，網絡架構等。

（一）射頻原理技術

通過研究射頻原理技術，在市場主流芯片為多頻多模制式前提下，對于支持共享頻譜射頻新型技術進行合理預測分析，使其能夠處理同時工作和多個通道間的互處理，能夠靈活準確的調制針對不同系統制式間的相同或相似頻率，能夠精準地在射頻上支持更瑣碎的帶寬，能夠支撐和整合未來更寬廣的頻率范圍，能夠寬頻譜檢測達到壓縮感知和多通路檢測等效果，達到重新設計射頻參考結構和參數的目的。

（二）各場景下的組網技術

通過研究共建共享的規劃和建設實施方案，根據實際情況以建設最終精品網絡為目的，分步驟分階段的實施組網計劃。針對覆蓋區域：人口十分稠密或一般稠密的城區、發達或一般發達的縣城、重點或非重點鄉鎮、重點或普通農村等劃分覆蓋頻段及制式，結合雙方資源明確各個制式的部署和帶寬，目前雙方的頻譜及制式部署方式如圖2所示。

針對專網行業場景：教育、電力、工業、醫療、媒體、港口、高鐵等明確需求速率，需求時延，需求頻率，明確覆蓋頻率和制式，如表2所示，進行最優組網架構。

針對不用的城市制定不同階段的建設規劃組網任務，對于直轄市、一線城市、二線城市、其他城市等制定不同建設覆蓋要求，穩步完成組網任務。反向針對市場牽引，投訴驅動等感知反饋，完善網絡架構。E25030CA-B760-4F99-B7D0-08DEC667473C

（三）高層優先級技術

通過研究共享頻譜高層優先級技術，解決由共享頻譜帶來的資源頻譜動態變動以及多個優先級網絡共同存在的問題。根據不同的網絡架構，對于所獲得大量并且零散的頻譜資源進行高效管理與分析，對于多個共享節點間頻譜進行合理和最優的選擇，對于臨界切換時能夠合理預測和分析代價權衡，能夠進行接入控制和跨層設計等，能夠分析對現有網絡接入，現有業務管理，現有移動性的判斷等流程的影響準確分析。具體應用部署4/5G時，可以支持默認4G優先或者支持5G優先，無論哪種制式優先，另外的制式的基礎信令通道頻譜要保證，并且能夠在到達條件時增加共享頻譜需求，此門限和條件可以根據運營商需求進行動態調整。在跨運營商共建共享時，可以設置成制式優先，在共建的制式內部可采用運營商的共建共享方案。

舉例，聯通可以設置成聯通4G業務優先，在4G業務內部可以按共享方案共享4G網絡;之后再分配電聯5G共享頻譜資源。推薦使用次策略，能夠將DSS業務對于原有4G業務的影響降到最低。

（四）物理層技術

通過研究共享頻譜的物理層技術，從時域（time domain）、頻域（frequency domain）、碼域（code domain）等多個層面進行解讀，檢測出頻譜使用狀況，研究測量和反饋技術，信道和參考信號等，為了防止4G LTE和5GNR信道的接入和信號的參考產生沖突反饋，4G LTE的下行信號有小區參考信號（CRS）等，5G NR的下行信號有單邊帶（SSB）、解調參考信號（DMRS）、信道狀態信息參考信號（CSI-RS）等。研究5G NR技術的演進過程和4G LTE的上行信號：上行控制物理信道（PUCCH）、信道探測參考信號（SRS）、物理隨機接入信道（PRACH）的功能和信號配置，用來達成能夠合理配置頻譜資源和準確及時上報共享頻譜結果的目的，研究主動干擾等干擾的管理，以及對于頻譜共享環境變化的適應，用來分析更多可能的多址方式。

（五）網絡架構與無線接口

以集中式架構為主，分布式架構為輔，變更網絡架構，部署共享節點間接口和新增節點接口。新增高級頻譜管理權限接口應用在現有共享節點之上，對于頻譜進行更合理的分配與調度，對于共享節點的需求可以更精準的獲得，以及公共資源池的維護管理。對于節點內部的資源進行重新配置，對于系統針對頻譜分配結果的執行，以及對各個共享節點需求統計和測量。

此外還有頻譜共享系統間共存技術，多系統整合的安全技術等發展方向。

四、結束語及展望

隨著5G的持續發展，聯通電信建設規劃的日益明確，頻譜資源的合理利用，快速實現低成本建設5G基礎覆蓋，DSS技術提供了技術支持。隨著頻段飽和，如何能有效地智能調度共享更廣頻譜和制式，成為建設高效精品網絡的目標和前提。

本文針對DSS技術在聯通電信建設規劃中的地位，闡述了在現有建設規劃中的應用原理，分析了DSS的技術發展方向。針對共享頻譜的優化和資源的合理分配提供了明確方向，并對聯通電信建設規劃的發展，如何能更好地使用戶由LTE向NR平滑過渡，提升5G的用戶感知給予建議。

參? 考? 文? 獻

[1] 3GPP.3GPP TS 23.501：System architecture for the 5G systemV15.2.0[S].2018.

[2] 3GPP.3GPPTS 37.340：Evolved universal terrestrial radio access（E-UTRA） and NR V15.7.0（release 15）[S].2019.

[3] 3GPP.3GPP TS 37.340：Evolved universal terrestrial radio access（E-UTRA）and NR V16.1.0（release 16）[s].2020.

[4] 戴振光，劉玉龍，姚萬立 .5G 網絡切片技術在智能電網中的應用分析 [J].廣西電力，2019（5）

[5] 王學靈 . 頻譜共享技術及其在 5G 網絡中的應用建議 [J]. 郵電設計技術 ，2019（12）：52-55.

蘆佐楠（1986-），男，學士，工程師，多年來負責并參與遼寧、北京、內蒙古等多地市多運營商的設計和規劃工作;

譚賡（1993-），男，學士，工程師，近年來參與規劃、設計了多項通信工程建設項目，具有豐富的通信工程規劃設計資歷;

張釗偉（1987-），男，學士，工程師，主要從事LTE/5G移動通信網絡技術研究、網絡規劃優化及工程咨詢設計工作;

李明（1980-），男，學士，高級工程師。E25030CA-B760-4F99-B7D0-08DEC667473C