中國聯(lián)通5G無線網(wǎng)演進策略研究

何江濤

（中國聯(lián)通陜西咸陽市分公司，咸陽 712000）

1 引言

隨著通信技術的不斷發(fā)展，目前中國聯(lián)通4G網(wǎng)絡的應用已呈現(xiàn)出了規(guī)?；内厔?。但在網(wǎng)絡用戶數(shù)量不斷增多的情況下，4G網(wǎng)絡很難長久的滿足用戶的需求。為解決上述問題，中國聯(lián)通提出了建設5G無線網(wǎng)的構想。面向2020年及未來，推出了具有更高交互性、更高數(shù)據(jù)傳輸速率的網(wǎng)絡發(fā)展規(guī)劃。為我國通信領域整體技術水平的提高，奠定了堅實的基礎。

2 中國聯(lián)通5G無線網(wǎng)及其優(yōu)勢

5G網(wǎng)絡為第五代通信網(wǎng)絡的簡稱，是繼4G網(wǎng)絡后的最新網(wǎng)絡技術。理論上講，5G網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸速率可較4G網(wǎng)絡速率提高數(shù)百倍。28GHz波段下，網(wǎng)絡的傳輸速率能夠達到1Gb/s[1]。中國聯(lián)通研發(fā)5G無線網(wǎng)的主要目標，在于使網(wǎng)絡用戶能夠持續(xù)處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)。除傳輸速率高外，5G無線網(wǎng)同樣具有兼容性強的優(yōu)勢。用戶既可通過移動手機及平板電腦連接網(wǎng)絡，也可通過智能手表獲取網(wǎng)絡。與4G網(wǎng)絡相比，用戶使用5G無線網(wǎng)的便利性，將顯著增強。5G無線網(wǎng)的兼容性，同樣體現(xiàn)在能夠與2G、3G及4G兼容方面。在多項網(wǎng)絡技術的支持下，用戶將能夠順利接入WiFi及Bluetooth。綜合上述優(yōu)勢可知，未來，5G無線網(wǎng)具有極佳的應用前景。

3 中國聯(lián)通5G無線網(wǎng)的應用場景及關鍵指標

3.1 網(wǎng)絡應用場景

5G無線網(wǎng)的應用場景包含傳統(tǒng)場景、新型場景兩方面內容。傳統(tǒng)場景以“云辦公”、“游戲”、“視頻業(yè)務”、“語音業(yè)務”為主[2]。近些年來，隨著社會各領域智能化水平的提高，城市工業(yè)、服務業(yè)等行業(yè)的智能化水平，同樣得到了明顯的提升。除傳統(tǒng)場景外，5G無線網(wǎng)在上述領域，同樣有所應用。具體的新型場景，包括“智能家居”、“智能城市”、“自動駕駛”等多種。上述場景的實現(xiàn)，對網(wǎng)絡流量密度、移動性等性能的要求較高。且必須最大程度縮短網(wǎng)絡時延，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。目前，移動通信領域針對5G無線網(wǎng)的標準、部署以及路徑問題，已經達成了共識。將5G無線網(wǎng)滲透到eMBB、URLLC以及mMTC中，對各領域通信質量的提高，將能夠起到極大的促進作用。而為達到上述目的，對5G無線網(wǎng)的關鍵能力指標進行調整極其重要。

3.2 網(wǎng)絡關鍵指標

5G無線網(wǎng)的關鍵指標，包括流量密度、時延、能效、速率、頻譜效率等多項指標。目前，4G網(wǎng)絡的流量密度為0.1Mb/（s·m2）、時延為空口10、能效及頻譜效率，均為1倍[3]。當用戶用網(wǎng)時，其體驗速率可達到10Mbit/s。與4G網(wǎng)絡相比，5G無線網(wǎng)的各項指標均得到了優(yōu)化。中國聯(lián)通的5G無線網(wǎng)流量密度為10Mb/（s·m2），為4G網(wǎng)絡的100倍。5G無線網(wǎng)時延為空口1、能效及頻譜效率，分別為100倍及3-5倍。當用戶用網(wǎng)時，體驗速率可達到0.1-1Gb/s。對比可以發(fā)現(xiàn)，5G無線網(wǎng)的性能更加完善。但需注意的是，5G無線網(wǎng)研發(fā)所借助的理論，以32載波聚合理論為主。雖可有效滿足峰值速率的要求，但一旦寬帶＞640MHz，其價值則很難完全發(fā)揮。

4 中國聯(lián)通5G無線網(wǎng)的演進策略

4.1 5G無線網(wǎng)關鍵技術

5G無線網(wǎng)的關鍵技術，包括D2D技術、MIMO技術兩種。以D2D為例：設備到設備通信（Device-to-Device，D2D）技術，最早為UMTS網(wǎng)絡下的中繼協(xié)議。目前，該技術已經被應用到了LTEAdvanced中，且在提高網(wǎng)絡傳輸速率、降低基站負荷方面，發(fā)揮了巨大的價值。D2D通信需以LTE-FDD系統(tǒng)為基礎而實現(xiàn)，構架中包含MME/S-GW、eNB兩大內容。以D2D為關鍵技術所研發(fā)的5G無線網(wǎng)，將繼承LTE扁平化網(wǎng)絡構架的優(yōu)勢。eNodeB之間，將能夠通過X2接口實現(xiàn)交互。除此之外，SAE構架的存在，還可有效降低UE及Serving Gateway之間的IP連接難度。中國聯(lián)通可借助D2D技術，對5G無線網(wǎng)進行優(yōu)化，使其演進速度得以加快。

4.2 5G無線網(wǎng)的部署

5G無線網(wǎng)的部署策略，包括獨立組網(wǎng)與非獨立組網(wǎng)兩種。前者簡稱SA，后者簡稱NSA。根據(jù)SA部署策略的要求，中國聯(lián)通需建立新的基站、核心網(wǎng)，使其構成新的網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡將獨立于現(xiàn)有的4G基礎設施，單獨負責5G無線網(wǎng)的運行。根據(jù)NSA部署策略的要求，中國聯(lián)通需依賴現(xiàn)有的4G基礎設施，建立5G小基站。使基站處于高業(yè)務密度的區(qū)域，以確保4G網(wǎng)絡與5G網(wǎng)絡能夠共同服務于用戶。兩種部署方式對比，SA的優(yōu)勢在于規(guī)模經濟性強。對5G無線網(wǎng)與4G基礎設施進行整合的過程，操作往往較為復雜。而建立獨立的網(wǎng)絡，則無需面臨上述難題。但SA同樣具有成本高的缺陷，需中國聯(lián)通予以解決。NSA的優(yōu)勢，在于建設效率高，但部署規(guī)模較小。聯(lián)通應根據(jù)5G無線網(wǎng)的建設需求，對兩種部署模式進行優(yōu)化選擇。

4.3 5G無線網(wǎng)的業(yè)務

5G無線網(wǎng)的業(yè)務，包含于eMBB、URLLC以及mMTC三大場景中。就目前的情況看，將LPWA技術、2G、3G、4G以及eMTC技術共同應用到各大場景中，均能夠使“自動駕駛”等業(yè)務得以實現(xiàn)。但如無5G無線網(wǎng)的支持，網(wǎng)絡的時延及連接規(guī)模，則很難得到優(yōu)化。5G無線網(wǎng)建設過程中，eMBB、URLLC以及mMTC三大場景難以同時實現(xiàn)。網(wǎng)絡發(fā)展初期，建議首先保證eMBB業(yè)務，滿足網(wǎng)絡用戶基本的用網(wǎng)需求。當5G無線網(wǎng)發(fā)展至中期時，可將業(yè)務拓展至URLLC以及mMTC場景中。使“自動駕駛”、“移動醫(yī)療”等業(yè)務得以實現(xiàn)。待5G無線網(wǎng)發(fā)展至成熟期時，應將業(yè)務發(fā)展重點轉移至“擴容”方面。確保網(wǎng)絡中所包含的業(yè)務，能夠充分滿足用戶的多方面需求，改善用戶的用網(wǎng)體驗。

4.4 5G無線網(wǎng)的語音

近些年來，語音業(yè)務在互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務中所占的比例逐漸下降。但該業(yè)務仍屬于網(wǎng)絡通信的基礎業(yè)務。5G無線網(wǎng)建設過程中，中國聯(lián)通應對語音業(yè)務給予足夠的重視。4G網(wǎng)絡時代，中國聯(lián)通的語音解決方案，以GSFB方案為主。用戶與用戶之間的通信，均需以LTE為基礎而實現(xiàn)。因5G無線網(wǎng)建設難度較大，復雜度較高。應將VoIP以及3G語音解決方案，共同應用到語音通信過程中。以提高語音通信質量，降低用戶的投訴率。以VoIP方案為例：中國聯(lián)通可將信號覆蓋深度，控制在900M左右。在此基礎上，將L900作為VoIP的承載。并將NB-IoT 900M，與LTE 900M進行同步部署，使語音業(yè)務的質量得以提升。

4.5 CU-DU分離策略

5G無線網(wǎng)的網(wǎng)絡構架，以CU-DU構架為主。如采用SA模式對網(wǎng)絡進行部署，該構架能夠有效滿足5G無線網(wǎng)的通信需求。但如部署模式以NSA模式為主，5G無線網(wǎng)與4G網(wǎng)絡的融合，將成為中國聯(lián)通網(wǎng)絡建設的難點?！癈U-DU分離構架的演進”，為該問題的主要解決方案。對此，中國聯(lián)通可以采用Cloud RAN方式，對LTE進行部署。在此基礎上，將Split bearer via MCG納入到5G網(wǎng)絡中，減少LTE的硬件更換量，確保5G無線網(wǎng)的通信功能能夠有效實現(xiàn)。需注意的是，該方案同樣具有一定的缺陷，主要體現(xiàn)在對CU服務器需求高方面。未來，需重點對該問題進行解決。

4.6 5G無線網(wǎng)干擾處理

減少通信干擾，是5G無線網(wǎng)建設的重點之一。加強智能干擾管理、應用干擾遷移技術，是解決上述問題的主要途徑。以智能干擾管理為例：5G無線網(wǎng)建設過程中，中國聯(lián)通可構建智能干擾管理體系。將網(wǎng)絡干擾數(shù)據(jù)，均納入到數(shù)據(jù)庫當中。利用數(shù)據(jù)庫的功能，對干擾管理需求及網(wǎng)絡特征進行匹配。根據(jù)用戶的反饋，對5G無線網(wǎng)進行調整。在減少干擾的同時，提高網(wǎng)絡通信質量。此外，根據(jù)干擾程度的不同，建立“輕干擾區(qū)”與“重干擾區(qū)”，同樣能夠有效減輕干擾。將干擾分區(qū)后，干擾分布的均勻性將明顯提升。此時，中國聯(lián)通對5G無線網(wǎng)的管理難度也將有所下降。

5 結束語

綜上所述，5G無線網(wǎng)的出現(xiàn)，有效解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸速率低、兼容性差的缺陷。為用戶用網(wǎng)體驗的改善，提供了一定的支持。目前，中國聯(lián)通對5G無線網(wǎng)的研發(fā)，已經取得了顯著的成果，但仍存在改進的空間。未來，中國聯(lián)通應從網(wǎng)絡的部署、業(yè)務的拓展以及語音問題的解決等多方面出發(fā)，進一步對網(wǎng)絡進行完善，全面提高網(wǎng)絡通信質量。