基于AI技術(shù)的5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃研究

范石勇 方 泉 江西省郵電規(guī)劃設計院有限公司 南昌市 330002

0 引言

5G網(wǎng)絡經(jīng)歷從傳統(tǒng)到智能化網(wǎng)絡的變革，5G時代移動無線網(wǎng)絡規(guī)劃已面臨諸多挑戰(zhàn)。為應對網(wǎng)絡復雜性的挑戰(zhàn)，需要將AI（人工智能）技術(shù)和移動無線網(wǎng)絡規(guī)劃進行深度耦合，打造最佳用戶體驗的5G無線網(wǎng)絡，響應市場需求，提升網(wǎng)絡運營效率。5G網(wǎng)絡時代的到來，帶來了2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡“四代同堂”，無線網(wǎng)絡規(guī)劃管理復雜非人力所能及；同時MassiveMIMO、異構(gòu)組網(wǎng)等新技術(shù)與架構(gòu)給網(wǎng)絡潛能的挖掘帶來巨大挑戰(zhàn)；5G的到來擴展了無線網(wǎng)絡業(yè)務，多業(yè)務網(wǎng)絡的用戶體驗管理也變得更為復雜。從以上可以看出5G網(wǎng)絡的重要性，固然5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃也亦然重要，網(wǎng)絡規(guī)劃的好壞會直接影響到網(wǎng)絡的性能、網(wǎng)絡的建設成本以及后期維護成本。本文將基于AI技術(shù)對5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃方案進行深入研究，用于指導5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃設計。

1 5G網(wǎng)絡規(guī)劃較4G的差異與挑戰(zhàn)

1.1 新頻段

（1）5G屬于高頻段，注重波束規(guī)劃能力，更多的在于利用3D立體仿真進行覆蓋預測，而4G主要為利用2D仿真進行覆蓋預測。

（2）5G利用的是Rayce射線追蹤模型，而4G用的是Cost-Hata傳播模型。

（3）進行鏈路預算時，相較于4G，5G頻段更高，穿透損耗更大，需要進行傳模校正，與此同時，需要考慮人體遮擋損耗、雨衰和樹衰。

1.2 新空口

（1）相較于4G，5G新增Pattern規(guī)劃內(nèi)容；

（2）新增Rank規(guī)劃。

1.3 新業(yè)務

相較于4G，5G新增較多業(yè)務，不同的業(yè)務需要制定不同的標準。

1.4 新挑戰(zhàn)

（1）5G頻段屬于高頻段，需要更高更準確的規(guī)劃仿真，并需要同時考慮多頻段多網(wǎng)絡間協(xié)同規(guī)劃。較4G規(guī)劃，C-band/mmWave傳播模型更難以統(tǒng)計，需要高精度3D場景建模，考慮建筑材質(zhì)、植被、雨衰等損耗。

（2）5G規(guī)劃空口考慮Massive MIMO覆蓋或容量的仿真建模，需要場景化Massive MIMO波束設計。在動態(tài)TDD/上下行帶寬不對稱情況下，考慮不同TDD時隙配比，規(guī)避上下行干擾。

2 結(jié)合垂直行業(yè)應用的5G規(guī)劃目標

2.1 行業(yè)應用需求分析

5G行業(yè)應用場景在建網(wǎng)初期主要分為：eMBB、mMTC、uRLLC。建網(wǎng)初期主要聚焦eMBB業(yè)務，包括高清視頻、VR、上網(wǎng)和寬帶。業(yè)務不同，標準不同，并且同國家區(qū)域方針相關(guān)。

◎VR：虛擬現(xiàn)實，更多關(guān)注下行速率的要求，是目前最為熱門的業(yè)務；

◎單眼2K/雙眼4K-典型下行帶寬100Mbps；（最低要求，隨時隨地100Mbps）；

◎單眼4K/雙眼8K-典型下行帶寬500Mbps；

◎全視角12K-典型下行帶寬1Gbps。

2.2 規(guī)劃目標分析

5G建網(wǎng)初期，主要圍繞eMBB業(yè)務，視頻主要為1路4K 3D或者1路8K視頻。對于4K，下行50Mbps即能滿足基本業(yè)務需求；對于8K，下行速率至少需要達到100Mbps。而對于上行業(yè)務，現(xiàn)在較多的主要為1080P現(xiàn)場直播，上行速率5Mbps即可。

因此，對于建網(wǎng)標準，下行100Mbps，上行3-5Mbps即可。具體對于精品路線，需要下行平均速率1Gbps，上行平均速率50Mbps。對于精品區(qū)域，需要滿足下行隨時隨地100Mbps，上行平均速率20Mbps。

上行1Mbps->3Mbps->5Mbps速率標準變化：對應下行100Mbps，在確認包滿足的情況下，上行至少需要達到1.33Mbps，在當前情況下，要開展1：1建網(wǎng)，綜合站間距情況，上行需要達到3Mbps，又基于1080P業(yè)務適當領(lǐng)先，上行需要達到5Mbps。

速率標準的制定要考慮：

（1）業(yè)務體驗。

（2）與4G、其他運營商的競爭。

（3）因地制宜，利舊現(xiàn)網(wǎng)4G宏站。

（4）協(xié)議規(guī)范規(guī)定50Mbps。

目前的仿真平臺在進行速率仿真時候有進行相應的Rank規(guī)劃，仿真平臺相應的Rank策略大概如下：①根據(jù)信道質(zhì)量和RANK之間的映射表，獲得不同的SINR值下的RANK值，SINR質(zhì)差，獲得的RANK值較低，基本上為1，如SINR質(zhì)好，則獲得的RANK值較大；②根據(jù)Rank和速率之間的解調(diào)性能曲線，獲得相應的速率。

（1）云VR：云VR對通信演進需求。

表1 云VR網(wǎng)絡帶寬需求表

?

（2）AR：增強現(xiàn)實，對于上行速率要求較高，當前網(wǎng)絡關(guān)注較少。

（3）家庭寬帶：主要用于海外，海外房屋多為獨棟，通過光纖接入存在入戶問題，因此采用無線家庭寬帶，4G已經(jīng)在用，但由于負荷越來越高，用戶要求越來越高，對5G提出更高需求，需要達到300Mbps。

（4）自動駕駛：平均速率基于視頻質(zhì)量規(guī)劃設計，上行速率要求高，需要實時傳送各種高清圖像，下行速率要求正常，僅需要傳送控制命令。

表2 視頻傳輸帶寬需求的典型計算公式表

表3 高清圖像的帶寬需求表

3 覆蓋場景規(guī)劃

對于目標網(wǎng)，無法判斷熱點區(qū)域、高價值用戶區(qū)域，需要對數(shù)據(jù)進行地理化呈現(xiàn)，判斷出高價值區(qū)域。并通過SEQ大數(shù)據(jù)平臺，獲取O域和B域數(shù)據(jù)，進行評估分析利用。

SEQ：用戶體驗感知管理平臺?？梢哉细鞣N底層數(shù)據(jù)（用戶面和信令面，核心網(wǎng)和無線側(cè)等），然后將這些數(shù)據(jù)通過AI算法，將既有的KPI改為KQI。

O域：維護側(cè)數(shù)據(jù)。主要包括核心網(wǎng)的用戶面、信令面數(shù)據(jù)以及無線網(wǎng)MR數(shù)據(jù)。對于普通KPI，如掉話率、接通率等，通過相關(guān)算法，可使其轉(zhuǎn)化為上層容易應用的KQI。通過O域數(shù)據(jù)，可以對容量等數(shù)據(jù)進行做相應的數(shù)據(jù)分析，并借助相關(guān)CWR平臺進行地理化呈現(xiàn)。

B域：網(wǎng)絡側(cè)數(shù)據(jù)、市場類數(shù)據(jù)。包括用戶套餐數(shù)據(jù)（由于涉及用戶隱私問題，客戶一般不愿提供，一線較難獲?。?，可以通過CWR（CWR直接部署在客戶系統(tǒng)），將客戶側(cè)的B域數(shù)據(jù)打通，從而進行呈現(xiàn)。CWR側(cè)重建設和派單，結(jié)合各種平臺，實現(xiàn)規(guī)建維優(yōu)一體化。

5G建設初期，投資有限，需要進行精準建站，通過O+B域數(shù)據(jù)分析，可以較準確獲取價值區(qū)域，解決建站區(qū)域問題。如圖1所示。

圖1 5G網(wǎng)絡規(guī)劃場景選擇

4 規(guī)劃方案輸出

5G建網(wǎng)初期是基于現(xiàn)有4G網(wǎng)絡來建設5G，往往會面臨一張網(wǎng)規(guī)劃，多制式協(xié)同的問題，在新建5G后，需要考慮如何在保證現(xiàn)網(wǎng)質(zhì)量的情況下，進行現(xiàn)網(wǎng)改造。如何最大化價值建網(wǎng)，使建網(wǎng)投資最省。要做好場景化匹配，確保方案快速準確落地。覆蓋場景規(guī)劃后，需要考慮如何快速并且按照規(guī)劃方案準確落地，以節(jié)省時間成本。

制定方案時應遵循按需建設、體驗牽引、平滑演進、精準規(guī)劃的原則。結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，以及根據(jù)不同的需求，開展相應的業(yè)務，建立相應的無線網(wǎng)建網(wǎng)標準；對于特定的業(yè)務需求，需要明確用戶體驗目標，從而制定相應的網(wǎng)絡建設標準，以保證業(yè)務需求；4/5G同步演進，保證規(guī)劃方案前后一致，落地方案同規(guī)劃方案準確匹配。

4.1 區(qū)域選擇：瞄準價值，合理投資

六大口碑場景，主要根據(jù)2/3/4G網(wǎng)絡的相關(guān)經(jīng)驗，以及后期5G的推廣方案，進行名單制部署。主要基于O域和B域數(shù)據(jù)進行定位三高用戶，同4G結(jié)合OTT數(shù)據(jù)和MR，判斷高流量和高價值終端，借助B域數(shù)據(jù)，對高套餐、高價值、VIP用戶進行地理化呈現(xiàn)。

4.2 建網(wǎng)標準：先行一步，適度領(lǐng)先

5G建網(wǎng)初期，主要是eMBB業(yè)務，如監(jiān)控、直播、高清視頻、VR等，當前統(tǒng)一的建網(wǎng)標準是下行100Mb‐ps，上行3-5Mbps。建網(wǎng)標準主要基于業(yè)務體驗、行業(yè)發(fā)展、品牌競爭幾個方面進行考慮。

4.3 協(xié)同規(guī)劃：降低TCO、最優(yōu)化性能

應以現(xiàn)有4G存量站址為基礎(chǔ)，基于電聯(lián)現(xiàn)有站點資源，充分利用5G技術(shù)，進行5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃?，F(xiàn)有的天饋是新增還是整合，每新增一個，鐵塔會增收租金，既要考慮融合的可行性，又要保證網(wǎng)絡質(zhì)量。如圖2所示。

圖2 以現(xiàn)有存量站址為基礎(chǔ)的5G站址規(guī)劃

4.4 精準規(guī)劃：場景化3D規(guī)劃快準落地

5G有3D仿真立體規(guī)劃、Pattern尋優(yōu)、ASP站點規(guī)劃等，同步孵化六大場景：高鐵、無人機、高速場景、居民區(qū)（宏微桿立體協(xié)同，4/5G立體方案）、地鐵、場館等。詳見圖3三步走快速精準站址規(guī)劃。

圖3 三步走快速精準站址規(guī)劃

5 結(jié)束語

當前，運營商已完成全國范圍內(nèi)的5G規(guī)模部署及商用。5G作為全新的移動通信網(wǎng)絡，5G無線網(wǎng)絡部署初期勢必缺乏相應的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行精準規(guī)劃，這在一定程度上影響了網(wǎng)絡建設步伐，滯后國家戰(zhàn)略。為此，本文通過研究基于AI及網(wǎng)優(yōu)大數(shù)據(jù)平臺的5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃方案，以及其中的規(guī)劃目標、方案制定、需求分析、規(guī)劃參數(shù)設置等，最大化提升5G無線網(wǎng)絡規(guī)劃效益性與精準性。