面向5G 移動通信技術的網絡優化研究

葉 劍，張 鵬

（中國移動通信集團重慶有限公司 永川分公司，重慶 402160）

0 引 言

4G 網絡通信技術的發展奠定了移動互聯網的基礎，快速、便捷的移動通信逐漸成為人們生產生活的一種基本資源。5G 移動通信技術的興起將移動通信的發展帶入新紀元，5G不再僅僅追求超快的通信速度，它擁有強大的速率優勢和廣袤的組網鏈接，在物聯網、邊緣計算、行業應用等場景有著更多、更復雜的應用，強調讓生活和生產更智能[1]。

目前，5G 網絡正處于大規模建設，各大運營商都各自制定了5G 的發展策略。中國移動通信集團公司以快速實現5G 網絡的全面覆蓋為主要目標，近年來其5G 基站建設的數量最多，規模最大，用戶數量也遠高于其他運營商[2]。而隨著大量5G 網絡站點被投入使用，越來越多的問題也逐漸暴露出來，大量針對網絡優化的策略被提出。雖然許多優化方案還需要進行探索與嘗試，整體的推廣建設還有很長的路要走，但是5G 網絡通信技術的整體發展還是非常有前景的[3]。從中國移動5G 網絡的推廣建設出發，針對其2.6 GHz 頻譜的優勢，對5G 網絡的優化進行了分析研究。

1 5G 移動網絡組網技術及方案

1.1 超密集組網技術

由于網絡用戶數量和終端設備數量不斷增長，單位區域內的數據流量需求也隨之快速增加。為了提高系統的整體容量，網絡運營商通常運用異構網絡技術部署信號基站，在原有的高功率（5 ～40 W）宏基站覆蓋范圍內，按異構拓撲的方式部署若干個低功率（100 mW ～2 W）傳輸節點，在相同的覆蓋范圍內形成由不同類型節點組成的異構系統。這種異構的部署方式減小了小區半徑，提高了無線網絡基礎設施的密度和低功率節點的數量，增大了單位區域內的系統容量，在一些場所甚至可以提升幾十上百倍數量級的系統容量。這種方法對于寫字樓、學校、社區公寓等用戶密集度高的場所尤為有效，被普遍應用于這類場景。超密集組網技術就是異構網絡技術的繼承與發展，隨著網絡技術與通信技術的進步，超密集組網的網絡部署方式將會成為快速移動通信的首要選擇[4]。

1.2 組網方案

5G 移動網絡的組網方案規劃分為頻譜規劃和立體組網站點。

（1）頻譜規劃。在當前5G 移動通信技術高速發展的時代背景下，網絡運營商呈現出你追我趕的競爭形勢，在實施頻譜建設時，中國移動的2.6 GHz 頻譜具有天然的優勢。相比中國電信和中國聯通的3.5 GHz 頻譜，2.6 GHz 頻譜的網絡覆蓋效果更佳，小區覆蓋半徑得到大幅提升。另外，2.6 GHz 頻譜的帶寬較大，經過一段時間的發展后，160 MHz 的全頻譜新空口（New Radio，NR）仍然可以為用戶提供更好的使用體驗。2.6 GHz 為鞏固4G 網絡的頻段，這個頻段同時滿足了4G 和5G 的覆蓋要求，因此在網絡建設的過程中，4G 網絡和5G 網絡可以同步推廣建設，在推進移動網絡的全面部署上有著顯著優勢[5]。

（2）立體組網站點。終端用戶數量的增長使得流量需求快速增加，站點負載過高會導致網絡質量下降，采用宏站、桿站和室分3 層立體組網結構可以有效解決這一問題，如圖1 所示。宏站主要部署在室外，負責室外場景的大部分覆蓋區域，并滿足室內淺層的覆蓋；桿站以分布式的方式設立，針對室外場景中宏站無法覆蓋到區域，如道路、民房等，對這些場景進行補充覆蓋；室分則針對商場、寫字樓等特殊的商業場景，對這些區域的內部進行覆蓋。將“宏、桿、室”立體組網的互補優勢全面發揮出來，搭建先進的無線網絡覆蓋系統[6]。

圖1 移動宏、桿、室3 層立體組網示意

2 5G 移動網絡優化

2.1 宏站覆蓋優化

在對5G移動通信技術進行大范圍推廣的過程中，宏站的信號覆蓋不足是必須解決的問題之一。現階段，中國電信的3.5 GHz 和1.8 GHz 頻段已經可以實現共同覆蓋，但中國移動的2.6 GHz 頻段的信號覆蓋效果將會更好，因為這一頻段支持32TR。如圖2 所示，從16TR 到32TR，再到64TR 設備，隨著通道數量的增加，宏站的覆蓋效果越來越好，采用高通道的設備可以明顯提高5G 信號的覆蓋效果。64TR 一般是密集城區的主力覆蓋站型，32TR 的上下行速率可以達到64TR 的80%左右，因此在多層城區且話務量低的場景中，32TR 在性價比上優于64TR。32TR 通過不斷試點、驗證，能夠有效實現站點共同覆蓋，其在站點覆蓋的普適性上將會優于16 TR。因此，在5G 宏站覆蓋的規劃上，可以采用2.6 GHz 64TR/32TR 和1.9 GHz 8T8R 站點進行同時覆蓋，提高5G 信號輻射區域，解決覆蓋不足問題[7]。

圖2 16TR、32TR 和64TR 宏站的覆蓋效果

2.2 網絡容量優化

網絡容量不足也是制約5G 網絡全面推廣的另一個問題。相較于16TR，32TR 和64TR 有著明顯的優勢，可以實現更多的功能。通過調整32TR 和64TR的垂直波束，使得在網絡的規劃和改進上更加簡單方便，有效解決網絡容量不足的問題。垂直波束調整后，32TR 和64TR 上行容量提升和下行容量提升如圖3所示。首先，在網絡規劃時使用32TR 或64TR，其3D波束可同時照顧到塔下邊緣，性能優于16TR。其次，使用32TR 或64TR 對網絡性能進行優化后，在場景匹配上將會更加靈活，隨著5G 網絡在不同行業和領域的廣泛使用，可以輕松適應各種智能應用場景，在靈活性和前瞻性上優于16TR[8]。

圖3 下行和上行容量提升

2.3 TDD 流量優化

5G 移動通信技術推廣的另一個問題是當時分雙工（Time Division Duplexing，TDD）流量飽和后，負載分擔不佳會對用戶的網絡體驗產生不良影響。一般采用1 800 MHz 加速重耕來對基礎容量層進行構筑，通過對流量進行分擔來解決這個問題，可以顯著提高用戶的滿意度。1 800 MHz 構筑基礎容量層分擔流量如圖4 所示，通過這種流量分擔的方式，網絡整體的日均總流量增加73.89%，有效提升了網絡容量的承載能力[9]。另外，在5G 網絡建設的第一階段時，在5G 網絡規劃的核心城市重耕15 ～20 MHz，在成片的區域完成頻分雙工（Frequency Division Duplexing，FDD）部署來應對TDD 流量飽和的問題。而在5G 網絡規劃核心城市外一些面積較小的縣城和鄉鎮，則要考慮網絡容量的需求，可以首先針對1 800 MHz 進行重耕，然后調整方案并變化組合，控制使用范圍使得FDD 1 800 MHz 能夠達到更優的峰值、更大的帶寬，從而提高用戶的網絡體驗[10]。

圖4 1 800 MHz 構筑基礎容量層分擔流量

3 結 論

本文分析了中國移動5G 移動網絡的超密集組網技術和組網規劃方案，針對其5G 移動通信技術推廣過程中宏站覆蓋、網絡容量和TDD 流量存在的問題，提出了優化方案。采用2.6 GHz 64TR/32TR 和1.9 GHz 8T8R 站點進行同時覆蓋，可以提高5G 信號輻射區域，解決覆蓋不足問題。通過調整32TR 和64TR 的垂直波束，可以讓網絡的規劃更輕松，有效解決網絡容量不足問題。采用1 800 MHz 加速重耕對基礎容量層進行構筑，對流量進行分擔，解決TDD 流量飽和問題。