4G/5G無(wú)線網(wǎng)融合和協(xié)同的規(guī)劃與建設(shè)研究

王 偉，狄文遠(yuǎn)

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)陜西有限公司，陜西 西安 710077）

1 建設(shè)4G/5G協(xié)同組網(wǎng)方案分析

1.1 核心網(wǎng)切換

現(xiàn)階段5G運(yùn)行模式主要采用Standalone模式，為避免業(yè)務(wù)出現(xiàn)中斷情況，需要借助核心網(wǎng)相互切換操作的方式，實(shí)現(xiàn)4G/5G融合組網(wǎng)。在此過(guò)程中，合并設(shè)置網(wǎng)元時(shí)，需間EPC當(dāng)中的各網(wǎng)元包括HSS以及PCRF等，與5GC當(dāng)中的網(wǎng)元如UDM等進(jìn)行合并設(shè)置。網(wǎng)元合設(shè)并不會(huì)影響EPC與5GC分別與LTE及NR進(jìn)行有效連接。在選擇接口時(shí)，需要將Nx接口設(shè)置在AMF中，AMF位于MME、5GC之間，在核心網(wǎng)互切操作當(dāng)中，Nx接口始終處于可選狀態(tài)。從直接映射角度看，4G/5G協(xié)同組網(wǎng)中，5GC和EPC中主要利用PCF+PCR直接映射各項(xiàng)信息，包括UE信息以及Qos信息等，實(shí)現(xiàn)對(duì)交互頻率的有效控制[1]。

1.2 無(wú)線網(wǎng)雙連接

當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)廣泛普及應(yīng)用，覆蓋面相對(duì)較廣時(shí)，其可以在無(wú)線網(wǎng)雙連接的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)4G與5G的協(xié)同組網(wǎng)。在此過(guò)程中，4G基站負(fù)責(zé)分擔(dān)少部分業(yè)務(wù)流量。結(jié)合具體控制方案，以無(wú)線網(wǎng)雙連接形式為基礎(chǔ)的4G/5G協(xié)同組網(wǎng)中的控制方式，主要包括EPC與5GC控制，工作人員需要立足實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行合理選擇。例如在NR Standalone方案中，采用無(wú)線網(wǎng)雙連接下的4G/5G協(xié)同組網(wǎng)方案時(shí)，首先需要為eMBB提供所需的支持服務(wù)。即采用5GC控制方式對(duì)核心網(wǎng)進(jìn)行有效控制，并借助5G NAS信令將核心網(wǎng)和UE進(jìn)行相互連接，再經(jīng)由5G gNB信令實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的相互連接，從而有效形成LTE、5GRAN雙連接的效果。其次，該協(xié)同組網(wǎng)方案要求對(duì)4G容量進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充。為此，相關(guān)工作人員需要及時(shí)升級(jí)原4G基站eNB，利用Evolved eNB將其和5GC進(jìn)行相互連接。在使用N3接口下令5GC接入其中即可，另外工作人員也可根據(jù)實(shí)際情況，借助N3接口，實(shí)現(xiàn)Evolved eNB、gNB和5GC的相互連接。

2 4G/5G無(wú)線網(wǎng)融合與協(xié)同規(guī)劃建設(shè)分析

2.1 無(wú)線網(wǎng)規(guī)劃融合與協(xié)同

在實(shí)現(xiàn)4G/5G無(wú)線網(wǎng)規(guī)劃的相互融合與有機(jī)協(xié)同的過(guò)程中，工作人員首先需要對(duì)4G與5G的網(wǎng)絡(luò)定位進(jìn)行統(tǒng)一明確。前者的網(wǎng)絡(luò)定位為4G容量層與VoLTE基礎(chǔ)覆蓋層相互結(jié)合，同時(shí)結(jié)合窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT，后者的網(wǎng)絡(luò)定位主要為室外主力承載層，其更多被應(yīng)用在對(duì)信息數(shù)據(jù)傳輸速率要求極高的行業(yè)如航天、軍事等行業(yè)中。因此工作人員需要在對(duì)5G與4G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行充分了解下，確定目標(biāo)市場(chǎng)并進(jìn)行精準(zhǔn)定位，以此為基礎(chǔ)有針對(duì)性地建設(shè)即可。其次，為防止二次回落情況的出現(xiàn)，而影響5G用戶的語(yǔ)音體驗(yàn)，要求5G語(yǔ)音需回落至4G VoLTE，以此有效控制語(yǔ)音接通的時(shí)間延遲。

2.2 無(wú)線網(wǎng)建設(shè)融合與協(xié)同

2.2.1 室內(nèi)

在我國(guó)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平的逐步提升下，室分網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始由以往的無(wú)源和光分形式逐漸過(guò)渡至有源數(shù)字化微站，其支持的頻段越來(lái)越多樣化，并有效避免出現(xiàn)額外衰減的情況。在直接依托既有有源數(shù)字化微站的基礎(chǔ)上便可以進(jìn)行擴(kuò)容，在實(shí)現(xiàn)端端有效控制與室內(nèi)精準(zhǔn)定位的同時(shí)，可為ICT服務(wù)提供具有較高開(kāi)放性的網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)業(yè)務(wù)。因此在4G/5G室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)建設(shè)融合與協(xié)同中，采用數(shù)字化室分網(wǎng)絡(luò)部署方式，可以在有效提升網(wǎng)絡(luò)部署靈活性，為移動(dòng)通信用戶提供便利之余，也有助于其進(jìn)一步優(yōu)化業(yè)務(wù)體驗(yàn)。在此過(guò)程中，對(duì)于原本已有的4G RRU，工作人員可級(jí)聯(lián)加入5G RRU，若原本不存在4G RRU或是有且僅有無(wú)源器件，則工作人員需要直接間5G RRU加入其中即可。在高密場(chǎng)景中，建議部署4T4R PRRU即分布式皮基站，日后根據(jù)實(shí)際需要可演進(jìn)至虛擬8T8R。其余場(chǎng)景則進(jìn)行2T2R PRRU的科學(xué)部署即可。

2.2.2 室外

對(duì)于4G/5G室外無(wú)線網(wǎng)建設(shè)融合與協(xié)同，工作人員可立足實(shí)際，將上下行解耦引入至5G NR當(dāng)中，在高頻段如3.5/4.9GHz等傳輸當(dāng)中，對(duì)下行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一定義，在與基站相鄰近的區(qū)域內(nèi)，采用具有高速傳輸優(yōu)勢(shì)特性的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。低頻段如1.8GHz等當(dāng)中則主要負(fù)責(zé)進(jìn)行上行數(shù)據(jù)傳輸，使得上行覆蓋能夠在一定范圍內(nèi)得到有效提高。在上下行解耦的作用下，密集城區(qū)內(nèi)的5G站點(diǎn)總數(shù)可以得到明顯控制，進(jìn)而有效節(jié)約5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期的成本費(fèi)用。上下行解耦站點(diǎn)在4G/5G室外無(wú)線網(wǎng)建設(shè)的融合與協(xié)同當(dāng)中，具有部署簡(jiǎn)便、成本可控等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，該方案可有效省略新增基帶板，對(duì)現(xiàn)有4G BBU進(jìn)行充分利用，且并不會(huì)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)硬件運(yùn)行產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。

2.3 無(wú)線網(wǎng)工程協(xié)同建設(shè)

2.3.1 天面協(xié)同

在無(wú)線網(wǎng)工程協(xié)同建設(shè)時(shí)，首先需要實(shí)現(xiàn)天面協(xié)同。5G AAU獨(dú)占天面，將面臨點(diǎn)位多、空間緊等問(wèn)題，能夠利用的資源有限。如果選擇新增天面，由于理想位置已經(jīng)被占據(jù)，將造成工程建設(shè)效果受到影響?？紤]到現(xiàn)網(wǎng)天面天線技術(shù)發(fā)展成熟，同時(shí)結(jié)合降本增效要求，可以對(duì)現(xiàn)有資源進(jìn)行整合利用。針對(duì)D頻段、1800MHz等頻段擁有不同站址密度和覆蓋能力的情況，需要使制式天線完成不同方位角和下傾角設(shè)置。在單小區(qū)，可以配備FDD、5G和TDD三幅天面，對(duì)4G FDD和TDD進(jìn)行整合。如果使用的TD-LTE擁有相同廠家，可以將D頻段與5G共模，F(xiàn)頻段保持獨(dú)立，完成FDD整合。如果廠家不同，分別對(duì)TDD和FDD進(jìn)行整合，使5G保持獨(dú)立。在基站天面占據(jù)的空間有限的情況下，應(yīng)采用兩幅天面，使4G和5G各自使用一幅，其中4G利用全頻天線進(jìn)行整合。在廠家相同的情況下，完成FDD和TDL-F整合，使D頻段與5G共模。在廠家不同的情況下，使5G保持獨(dú)立，對(duì)TDD和FDD進(jìn)行整合。在4G現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，使用D頻段頻率總共60MHz。在5G建設(shè)過(guò)程中，原本4G頻段中的D1和D2將被占據(jù)，設(shè)備難以為移頻提供支持。因此在同站址對(duì)5G的NR頻段和4G的D頻段進(jìn)行配置時(shí)，如果采用共模AAU，需要將4G的3D-MIMO反向開(kāi)通，并將原本D頻段設(shè)備關(guān)閉。如果更換新D頻段設(shè)備和天線，5G AAU只需要將100M開(kāi)通。如果不對(duì)設(shè)備和天線進(jìn)行調(diào)整，需要退出被占用的頻點(diǎn)，然后將D3開(kāi)通，5G則僅對(duì)100M NR進(jìn)行開(kāi)通。相比較而言，使用共模AAU可以使無(wú)線網(wǎng)容量增加，為后續(xù)升級(jí)5G奠定基礎(chǔ)。對(duì)原本設(shè)備進(jìn)行拆除后，可以直接在非5G覆蓋區(qū)使用。但在低容量場(chǎng)景，還應(yīng)選擇退出被占用頻點(diǎn)的方式降低投資，如果遇到容量瓶頸可以進(jìn)行FDD 1800M新建。

2.3.2 天饋建設(shè)

在保護(hù)增加天面的情況下建設(shè)5G天饋，需要結(jié)合配套資源情況和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等合理進(jìn)行天饋部署。如果現(xiàn)有天饋能夠滿足設(shè)計(jì)要求，需要確認(rèn)天饋數(shù)量，大于1組需要進(jìn)一步確認(rèn)是否存在獨(dú)立D或3D-MIMO天線，存在替換為5G AAU，否則需要完成整合，在騰退的空間中進(jìn)行5G AAU安裝。如果無(wú)法滿足5G設(shè)計(jì)要求或天饋數(shù)小于1組，需要新建天饋。在天饋整合方面，應(yīng)采用多頻多端口電調(diào)天線，使各系統(tǒng)保持獨(dú)立。在天饋覆蓋目標(biāo)存在較大差距的情況下，應(yīng)盡量避免整合。天饋建設(shè)應(yīng)同時(shí)體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性和科學(xué)性，在滿足同期其他工程天饋需求的同時(shí)，避免因過(guò)度整合造成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的靈活性受到影響。在900M和1800M為獨(dú)立天線時(shí)，針對(duì)單制式的GSM，應(yīng)拆除騰退天面，單制式的FDD應(yīng)做好天面位置優(yōu)選，GSM和FDD均應(yīng)進(jìn)行天面騰退處理。在TD-LTE FA和D頻段獨(dú)立的情況下，廠家相同可以直接將D頻段替換為共模AUU，不同需要完成天線優(yōu)選與整合。在上述頻段全部共存的情況下，可以采用一低三高天線等實(shí)現(xiàn)頻段整合，使各種技術(shù)制式得到融合。各系統(tǒng)擁有較大的覆蓋目標(biāo)差距，應(yīng)分別對(duì)TDD和FDD進(jìn)行整合，可以采用獨(dú)立電調(diào)天線，使各系統(tǒng)得到獨(dú)立優(yōu)化。在頻段有較高獨(dú)立優(yōu)化要求時(shí)，可以對(duì)其中三組天線進(jìn)行保留，并加強(qiáng)比例控制。通過(guò)合理處理4G和5G的關(guān)系，能夠使網(wǎng)絡(luò)協(xié)同問(wèn)題得到解決，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，我國(guó)在實(shí)現(xiàn)4G/5G無(wú)線網(wǎng)融合與協(xié)同規(guī)劃、建設(shè)的過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要立足實(shí)際情況，并認(rèn)真依照國(guó)家相關(guān)規(guī)定要求，在對(duì)4G與5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)定位等進(jìn)行統(tǒng)一明確下，制定出科學(xué)合理的無(wú)線網(wǎng)融合規(guī)劃與建設(shè)協(xié)同方案，為移動(dòng)通信用戶提供更加優(yōu)質(zhì)便捷的服務(wù)。