4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同優(yōu)化策略研究

摘要：本文從實(shí)現(xiàn)4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的必要性出發(fā)，深入探討了4G/5G網(wǎng)絡(luò)在站址資源共享、天面共享、設(shè)備共享、頻譜資源共享等方面的關(guān)鍵技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)絡(luò)的高效協(xié)同建設(shè)提供了技術(shù)支撐。同時(shí)，文章針對(duì)4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同過(guò)程中可能產(chǎn)生的干擾問(wèn)題，開(kāi)展了干擾相關(guān)參數(shù)的協(xié)同配置策略研究，提出了有效降低網(wǎng)絡(luò)干擾的具體方法，為實(shí)際網(wǎng)絡(luò)部署提供了理論指導(dǎo)。不僅豐富了4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同優(yōu)化的理論體系，而且為運(yùn)營(yíng)商部署和優(yōu)化混合網(wǎng)絡(luò)提供了切實(shí)可行的解決方案，對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)性能，實(shí)現(xiàn)5G技術(shù)的高效應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：4G；5G；網(wǎng)絡(luò)協(xié)同優(yōu)化

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.02.011

中圖分類號(hào)：TN929.5" " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " " 文章編碼：1672-7274（2025）02-00-03

Research on Collaborative Optimization Strategies for 4G/5G Networks

YANG Lei， SUN Pengfei， MA Wenliang

（Liaoning Postal and Telecommunications Planning and Design Institute Co.， Ltd.， Shenyang 110179， China）

Abstract： Starting from the necessity of achieving 4G/5G network collaboration， this article deeply explores the key technologies of 4G/5G network in site resource sharing， sky surface sharing， device sharing， spectrum resource sharing， etc.， providing technical support for the efficient collaborative construction of the two networks. At the same time， the article conducted research on the collaborative configuration strategy of interference related parameters to address the interference issues that may arise during the 4G/5G network collaboration process， and proposed specific methods to effectively reduce network interference， providing theoretical guidance for practical network deployment. This study not only enriches the theoretical system of 4G/5G network collaborative optimization， but also provides practical and feasible solutions for operators to deploy and optimize hybrid networks， which has important practical significance for improving network performance and achieving efficient application of 5G technology.

Keywords： 4G; 5G; network collaborative optimization

當(dāng)今通信技術(shù)飛速發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為行業(yè)和用戶關(guān)注的焦點(diǎn)。相比于4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)具有更高的帶寬、更低的時(shí)延和更廣泛的連接能力，可以更好地支撐物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛等應(yīng)用場(chǎng)景。然而，從現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，4G網(wǎng)絡(luò)仍將在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位，與5G網(wǎng)絡(luò)共存并發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。在這種背景下，如何實(shí)現(xiàn)4G/5G網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同優(yōu)化，充分發(fā)揮兩種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

1" "4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同建設(shè)背景和必要性

從行業(yè)發(fā)展的角度來(lái)看，4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同發(fā)展是大勢(shì)所趨。4G網(wǎng)絡(luò)已基本覆蓋全國(guó)，為廣大用戶提供了較穩(wěn)定的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。然而，隨著用戶移動(dòng)數(shù)據(jù)需求的不斷增長(zhǎng)，以及新興應(yīng)用的興起，4G網(wǎng)絡(luò)已難以滿足未來(lái)需求。5G網(wǎng)絡(luò)憑借其超高速、超低時(shí)延、海量連接等特點(diǎn)，必將成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵力量。因此，4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)融合是必然選擇。

從用戶體驗(yàn)的角度來(lái)看，4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同建設(shè)也是必要的。目前4G網(wǎng)絡(luò)仍存在覆蓋盲區(qū)、網(wǎng)速不穩(wěn)定等問(wèn)題。而5G網(wǎng)絡(luò)將有效補(bǔ)充和增強(qiáng)4G網(wǎng)絡(luò)的不足，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體驗(yàn)。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來(lái)看，4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同建設(shè)具有重要的戰(zhàn)略意義。5G網(wǎng)絡(luò)將推動(dòng)通信行業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而4G網(wǎng)絡(luò)龐大的用戶基礎(chǔ)和成熟的應(yīng)用生態(tài)，也將成為5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同發(fā)展，有利于推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)發(fā)展，增強(qiáng)我國(guó)在全球通信技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中的話語(yǔ)權(quán)和影響力[1]。

2" "4G/5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋協(xié)同建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 站址資源共享技術(shù)

4G/5G站址資源共享是4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同建設(shè)的重要內(nèi)容之一。合理利用現(xiàn)有的4G站址資源，并將其與5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效集成，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用，降低建網(wǎng)成本。

站址資源共享主要包括天線、電源、機(jī)房等基礎(chǔ)設(shè)施的共享。首先，可以利用現(xiàn)有的4G天線資源，通過(guò)適當(dāng)?shù)奶炀€改造，實(shí)現(xiàn)4G和5G天線的共用。其次，充分利用4G機(jī)房和電源設(shè)施，降低5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入。此外，還可以采用公共管線、桿塔等基礎(chǔ)設(shè)施的共享，進(jìn)一步提高資源利用效率。

實(shí)現(xiàn)4G/5G站址資源共享需要解決一系列技術(shù)問(wèn)題。首先，需要對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)的頻率、功率等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置，確保兩種制式網(wǎng)絡(luò)之間的電磁兼容性。其次，在天線共享方面，需要采用先進(jìn)的天線陣列技術(shù)，如大規(guī)模天線陣列、動(dòng)態(tài)波束賦形等，以提高頻譜利用效率。再次，在電源設(shè)施共享方面，需要研究電源系統(tǒng)的功率分配和負(fù)荷均衡技術(shù)，確保穩(wěn)定可靠的供電。最后，在管線、桿塔等基礎(chǔ)設(shè)施共享方面，需要研究網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化、資源調(diào)度等技術(shù)，提高基礎(chǔ)設(shè)施的共享利用率。

2.2 天面共享技術(shù)

天面共享技術(shù)的核心思路是利用同一天面上的多個(gè)移動(dòng)通信基站協(xié)同工作，通過(guò)動(dòng)態(tài)分配和調(diào)度天面資源，提高總體網(wǎng)絡(luò)覆蓋效率。具體來(lái)說(shuō)，該技術(shù)包括以下幾個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新：

（1）基站間協(xié)調(diào)調(diào)度。通過(guò)建立基站間的通信接口和調(diào)度機(jī)制，基站可以實(shí)時(shí)感知周圍環(huán)境和用戶分布，動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射功率、天線參數(shù)等，達(dá)成對(duì)天面資源的協(xié)調(diào)利用。相比獨(dú)立工作的傳統(tǒng)基站，這種協(xié)調(diào)調(diào)度可以有效避免相鄰小區(qū)間的干擾，提升整體覆蓋性能。

（2）自適應(yīng)天線技術(shù)。天面共享技術(shù)要求基站天線具備靈活的調(diào)整能力，能夠根據(jù)用戶分布、業(yè)務(wù)需求等實(shí)時(shí)調(diào)整天線的方向、波束寬度等參數(shù)，確保有限天面資源的高效利用。這需要基站采用新型的可編程天線設(shè)計(jì)，并配合智能調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)優(yōu)化。

（3）異構(gòu)網(wǎng)協(xié)同。在天面共享的場(chǎng)景下，4G和5G基站不再獨(dú)立運(yùn)行，而是要實(shí)現(xiàn)跨代技術(shù)的協(xié)同工作。這需要在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、接口協(xié)議等方面進(jìn)行創(chuàng)新，使4G和5G基站能夠高效交換信息、協(xié)調(diào)調(diào)度，為用戶提供流暢的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

2.3 設(shè)備共享技術(shù)

4G/5G設(shè)備共享技術(shù)的核心思想是：在同一個(gè)通信基站或塔上共享4G和5G的無(wú)線接入設(shè)備，利用軟件定義無(wú)線電（SDR）技術(shù)以及虛擬化和云化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)4G基站和5G基站設(shè)備的靈活部署和動(dòng)態(tài)切換。具體來(lái)說(shuō)，這種技術(shù)可以讓4G基站和5G基站設(shè)備共享天線、射頻前端、基帶處理等關(guān)鍵硬件單元，通過(guò)軟件控制實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)切換和功能重配置。

這種共享技術(shù)不僅能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用效率，而且還能實(shí)現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫覆蓋和流暢切換，為用戶提供更加統(tǒng)一和連貫的通信體驗(yàn)。與此同時(shí)，這種技術(shù)還能夠提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可擴(kuò)展性，為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.4 頻率共享技術(shù)

頻率資源作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)支撐，其合理利用和優(yōu)化調(diào)配對(duì)于提升網(wǎng)絡(luò)性能至關(guān)重要。4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)作為當(dāng)前主導(dǎo)的兩大移動(dòng)通信技術(shù)，在頻率資源使用方面存在一定的重疊和沖突。4G/5G頻率共享技術(shù)的提出，正是為了解決此類問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)兩種網(wǎng)絡(luò)協(xié)同共享頻譜資源，提高頻率利用效率。

2.4.1 頻率復(fù)用技術(shù)

頻率復(fù)用技術(shù)的核心思想是，在不影響既有業(yè)務(wù)質(zhì)量的前提下，利用智能天線、功率控制等手段，將5G信號(hào)疊加至4G信號(hào)載波上，實(shí)現(xiàn)兩種制式的頻率資源共享。具體實(shí)現(xiàn)方式包括：

（1）基于波束賦形的頻率復(fù)用。利用智能天線技術(shù)，對(duì)5G信號(hào)波束進(jìn)行精確定向，避免對(duì)4G用戶造成干擾。同時(shí)，通過(guò)動(dòng)態(tài)波束賦形，動(dòng)態(tài)調(diào)整5G信號(hào)覆蓋范圍，最大化頻率復(fù)用效率。

（2）基于功率控制的頻率復(fù)用。通過(guò)精準(zhǔn)控制5G信號(hào)發(fā)射功率，確保其功率水平低于4G用戶的干擾門(mén)限，避免對(duì)4G業(yè)務(wù)造成影響。同時(shí)，結(jié)合用戶業(yè)務(wù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)整功率，進(jìn)一步提高頻率復(fù)用效率。

（3）基于用戶調(diào)度的頻率復(fù)用。利用5G網(wǎng)絡(luò)靈活的用戶調(diào)度機(jī)制，優(yōu)先選擇位于4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域邊緣的5G用戶共享4G頻率資源，減少對(duì)4G用戶的干擾。同時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)整4G和5G用戶在頻率資源上的分配比例，提高整體頻譜利用率。

2.4.2 動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)

動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)頻譜資源的高效利用，提升整體網(wǎng)絡(luò)性能。其主要包括以下幾個(gè)核心技術(shù)環(huán)節(jié)。

（1）頻譜感知：通過(guò)部署頻譜感知設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析網(wǎng)絡(luò)中的頻譜使用情況，獲取可用頻譜資源的動(dòng)態(tài)信息。

（2）智能調(diào)度：基于頻譜感知信息，采用復(fù)雜的優(yōu)化算法，對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源進(jìn)行智能調(diào)度，動(dòng)態(tài)分配給不同業(yè)務(wù)需求。

（3）資源協(xié)調(diào)：為確保網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)同，制定統(tǒng)一的頻譜資源管理政策，協(xié)調(diào)4G和5G網(wǎng)絡(luò)的頻譜共享。

（4）業(yè)務(wù)感知：根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)頻譜資源進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，確保關(guān)鍵業(yè)務(wù)質(zhì)量。

2.4.3 智能協(xié)調(diào)技術(shù)

頻率共享只是4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的一個(gè)方面，網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化還需要依賴于智能協(xié)調(diào)技術(shù)。智能協(xié)調(diào)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的自動(dòng)感知、智能決策和協(xié)同控制，提高網(wǎng)絡(luò)協(xié)同效率。

一方面，基于大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，4G/5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以感知用戶分布、業(yè)務(wù)需求、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷等狀況，智能預(yù)測(cè)未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和優(yōu)化需求。另一方面，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以根據(jù)感知數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整天線參數(shù)、功率分配、業(yè)務(wù)調(diào)度等，實(shí)現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同優(yōu)化。比如，在高峰時(shí)段，系統(tǒng)可自動(dòng)增加5G小區(qū)的覆蓋范圍，吸引更多用戶接入5G網(wǎng)絡(luò)，減輕4G網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。

3" "4G/5G干擾協(xié)同優(yōu)化策略研究

3.1 干擾相關(guān)參數(shù)的協(xié)同配置策略

（1）干擾信號(hào)檢測(cè)與監(jiān)測(cè)。針對(duì)4G/5G網(wǎng)絡(luò)之間的干擾問(wèn)題，首先需要建立完善的干擾信號(hào)檢測(cè)和監(jiān)測(cè)機(jī)制。一方面，可以利用先進(jìn)的信號(hào)分析技術(shù)，如頻譜分析、波形識(shí)別等，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的干擾信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與特征提取，動(dòng)態(tài)掌握干擾信號(hào)的發(fā)生情況。另一方面，可以在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部署專門(mén)的干擾監(jiān)測(cè)設(shè)備，持續(xù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的干擾水平，并將數(shù)據(jù)上報(bào)至集中的干擾管控系統(tǒng)，為后續(xù)的干擾分析和優(yōu)化提供可靠依據(jù)。

（2）干擾特性分析與建模。在掌握了干擾信號(hào)的基本情況后，需要進(jìn)一步深入分析4G/5G網(wǎng)絡(luò)中干擾的產(chǎn)生機(jī)理和傳播特性。可以采用仿真模擬、現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試等手段，結(jié)合信道傳播理論、調(diào)制解調(diào)原理等，構(gòu)建干擾信號(hào)的數(shù)學(xué)模型，刻畫(huà)不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹I(yè)務(wù)場(chǎng)景下干擾的發(fā)生概率、強(qiáng)度分布等特征。這為后續(xù)制定有針對(duì)性的干擾優(yōu)化對(duì)策提供理論基礎(chǔ)。

（3）干擾管控參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化。基于對(duì)干擾特性的深入分析，可以從網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、射頻參數(shù)配置、功率控制等多個(gè)維度，制定4G/5G網(wǎng)絡(luò)之間的干擾管控策略。例如，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段，可以合理規(guī)劃4G基站和5G基站的部署位置，盡量減少網(wǎng)絡(luò)重疊區(qū)域，降低干擾發(fā)生概率;在射頻參數(shù)配置中，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整4G和5G基站的發(fā)射功率、天線方向、工作頻段等，實(shí)現(xiàn)干擾的最小化；此外，還可以采用功率控制、干擾協(xié)調(diào)等技術(shù)手段，在用戶接入過(guò)程中動(dòng)態(tài)感知并調(diào)整4G/5G網(wǎng)絡(luò)之間的干擾水平，確保網(wǎng)絡(luò)性能的穩(wěn)定性。

3.2 有效降低網(wǎng)絡(luò)干擾的方法

4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源相互重疊，在部署和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生一定的干擾。針對(duì)這一問(wèn)題，我們需要采取有效的干擾協(xié)同優(yōu)化措施，最大限度地降低干擾對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響。

（1）頻譜復(fù)用技術(shù)。頻譜資源是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的稀缺資源，如何提高頻譜利用效率是關(guān)鍵所在。5G新空口技術(shù)如OFDMA、非正交多址（NOMA）等，可實(shí)現(xiàn)更高頻譜利用率，大幅提升系統(tǒng)容量。同時(shí)，動(dòng)態(tài)頻譜共享、載波聚合等技術(shù)也有助于緩解頻譜瓶頸，增強(qiáng)4G/5G網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同性。

（2）智能干擾協(xié)調(diào)。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，基于大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)的智能干擾協(xié)調(diào)方案也逐漸成熟。通信設(shè)備可實(shí)時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，利用AI算法自主調(diào)整發(fā)射功率、天線參數(shù)等，主動(dòng)避免或消除干擾，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。這種自適應(yīng)干擾協(xié)調(diào)機(jī)制不僅能夠有效降低4G/5G網(wǎng)絡(luò)的相互干擾，還可實(shí)現(xiàn)跨代技術(shù)的無(wú)縫切換，提升用戶體驗(yàn)。

（3）協(xié)議層優(yōu)化。在協(xié)議層面，4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)也需要進(jìn)行深度融合和優(yōu)化。例如，通過(guò)LTE-NR DC（Dual Connectivity）技術(shù)實(shí)現(xiàn)4G/5G協(xié)議棧的靈活組合，利用兩種接入技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)抗干擾能力和頻譜效率。另外，標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP也正在研究基于集中式/分布式SON（自組織網(wǎng)絡(luò)）的干擾協(xié)調(diào)機(jī)制，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化管理水平。這些協(xié)議層優(yōu)化措施有助于降低4G/5G網(wǎng)絡(luò)的交互復(fù)雜度，增強(qiáng)協(xié)同效果。

4" "結(jié)束語(yǔ)

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能、覆蓋范圍、連接體驗(yàn)等提出了更高的要求。單一的4G網(wǎng)絡(luò)或5G網(wǎng)絡(luò)已無(wú)法完全滿足未來(lái)海量連接、極致低時(shí)延等應(yīng)用需求。因此，如何實(shí)現(xiàn)4G/5G網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同建設(shè)和協(xié)同優(yōu)化，成為運(yùn)營(yíng)商迫切需要解決的問(wèn)題。本文立足于運(yùn)營(yíng)商面臨的實(shí)際需求，系統(tǒng)地研究了4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同優(yōu)化的必要性、關(guān)鍵技術(shù)以及干擾協(xié)同優(yōu)化策略。探討的內(nèi)容具有較強(qiáng)的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)于推動(dòng)4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展，提升用戶體驗(yàn)，具有重要的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭興軍，侯建民.4G/5G無(wú)線網(wǎng)融合和協(xié)同的規(guī)劃與建設(shè)分析[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2021（7）：115-116．

作者簡(jiǎn)介：楊" " 磊（1982-），男，回族，遼寧沈陽(yáng)人，高級(jí)工程師，本科，研究方向?yàn)闊o(wú)線通信。

孫鵬飛（1990-），男，漢族，遼寧沈陽(yáng)人，工程師，本科，研究方向?yàn)闊o(wú)線通信。

馬文良（1988-），男，漢族，遼寧大連人，工程師，本科，研究方向?yàn)闊o(wú)線通信。