5G+4G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同規(guī)劃方法及策略研究

本文基于某運(yùn)營商 5G+4G 業(yè)務(wù)協(xié)同預(yù)測(cè)方法、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同規(guī)劃流程和方法進(jìn)行研究分析，針對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)指標(biāo)、鏈路預(yù)算和規(guī)劃仿真等進(jìn)行了進(jìn)一步闡述，提出與 4G 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的 5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略，包括價(jià)值建網(wǎng)、頻率、覆蓋和容量等協(xié)同，為 5G 商用網(wǎng)絡(luò)規(guī)模建設(shè)提供參考。

為應(yīng)對(duì)未來快速增長(zhǎng)的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量、超量的物聯(lián)設(shè)備連接和不斷出現(xiàn)的各種新業(yè)務(wù)新應(yīng)用場(chǎng)景，5G 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。隨著 5G 技術(shù)和產(chǎn)品的逐步發(fā)展和成熟，海內(nèi)外 5G 牌照先后陸續(xù)發(fā)放，5G 網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)一觸即發(fā)。如何精準(zhǔn)進(jìn)行業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)，高起點(diǎn)規(guī)劃 5G 網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn) 5G+4G 有效協(xié)同，形成一套成熟有效的 5G+4G 協(xié)同規(guī)劃流程、規(guī)劃方法和規(guī)劃策略，為 5G 大規(guī)模建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，是當(dāng)前面臨的迫切問題。

1、5G+4G 流量協(xié)同預(yù)測(cè)方法

1.1 傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法

通常，針對(duì)流量的預(yù)測(cè)方法有以下幾種。

（1）基于時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)測(cè)，該預(yù)測(cè)方法通過歷史數(shù)據(jù)的收集，常采用趨勢(shì)外推等預(yù)測(cè)模型。

（2）基于用戶消費(fèi)特征進(jìn)行預(yù)測(cè)，該預(yù)測(cè)方法基于單用戶消費(fèi)模型建立。

（3）基于投入產(chǎn)出進(jìn)行預(yù)測(cè)，該預(yù)測(cè)方法基于生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)。

（4）基于用戶使用分層進(jìn)行預(yù)測(cè)，該方法在流量預(yù)測(cè)中應(yīng)用較多。

以上幾種預(yù)測(cè)方法都主要基于較為傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型及方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，在常規(guī)市場(chǎng)策略下預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性尚能接受，但在不限量套餐等市場(chǎng)策略情況下，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性就存在較大的偏差。換句話說，傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法不考慮不限量套餐推進(jìn)節(jié)奏，不能很好與無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求相匹配。

1.2  基于 5G 建設(shè)策略的分層用戶預(yù)測(cè)方法

該預(yù)測(cè)模型的核心是“推進(jìn)模型加分層模型”，即基于 5G 建設(shè)策略的推進(jìn)（網(wǎng)絡(luò)側(cè)），對(duì)市場(chǎng)側(cè)是基于 5G 建設(shè)策略的用戶遷轉(zhuǎn)，加分區(qū)域（市區(qū)、縣城、農(nóng)村）分層的預(yù)測(cè)模型，其中網(wǎng)絡(luò)策略與市場(chǎng)發(fā)展的聯(lián)合推演，就是通過不同的推進(jìn)或遷轉(zhuǎn)比例還實(shí)現(xiàn)的。

首先，判斷 5G 用戶兩大來源，一是新增 5G 用戶，一是來自 4G 用戶的遷轉(zhuǎn)；5G 初期主流的 5G 用戶來自 4G 用戶的遷轉(zhuǎn)。

其次，5G 用戶包括市區(qū) 5G 用戶、縣城 5G 用戶、鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村 5G 用戶；本文以市區(qū)為例，市區(qū) 5G 用戶由遷轉(zhuǎn)來的 5G 用戶、新增 5G 用戶兩部分構(gòu)成。

第三，分層模型預(yù)測(cè)是基于每一個(gè) ARPU 值區(qū)間尋找用戶段。

第四，用 5G 目標(biāo)網(wǎng)建成度來表示 5G 網(wǎng)絡(luò)的推進(jìn)節(jié)奏。5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)度等于已建成 5G 基站規(guī)模除以 5G 目標(biāo)網(wǎng)建設(shè)總體規(guī)模。

最后，匯總各層級(jí)和各場(chǎng)景的遷轉(zhuǎn)用戶，匯總形成預(yù)測(cè)結(jié)論。

1.3  分場(chǎng)景差異化的用戶流量預(yù)測(cè)模型

對(duì)業(yè)務(wù)量，如流量的預(yù)測(cè)，業(yè)界最通行的辦法是單用戶消費(fèi)模型法，流量等于用戶乘以單個(gè)用戶消費(fèi)模型 DOU（Dataflow of Usage）?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)不限量流量的預(yù)測(cè)和分層用戶的預(yù)測(cè)有過較多的研究，對(duì)于本次討論的重點(diǎn)，一是考慮 5G 套餐對(duì)高負(fù)荷（改善特定用戶的感知）、對(duì)高價(jià)值（帶來新的收入來源）的升級(jí)，因此要區(qū)分這兩類用戶的 DOU 增長(zhǎng)因子；二是考慮視頻業(yè)務(wù)對(duì)用戶 DOU 的占比，在 5G 時(shí)代必須單獨(dú)考慮這部分需求和習(xí)慣變化對(duì)流量的影響。流量增長(zhǎng)受到用戶習(xí)慣變化和用戶結(jié)構(gòu)變化的影響，基于 5G 套餐用戶市場(chǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展目標(biāo)，面向不同用戶習(xí)慣，本文提出一種分場(chǎng)景用戶差異化的用戶流量預(yù)測(cè)模型，如圖 1 所示。

圖 1 分場(chǎng)景差異化的用戶流量預(yù)測(cè)模型

2、5G+4G 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同規(guī)劃方法

2.1 總體規(guī)劃思路及流程

根據(jù) 5G 牌照發(fā)放頻段許可，某運(yùn)營商 4G/5G 將共同使用 2.6G 頻段。5G 建網(wǎng)初期主要聚焦 eMBB 場(chǎng)景，與 4G 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景類型相吻合，那么 5G 網(wǎng)絡(luò)必須與 4G 進(jìn)行協(xié)同規(guī)劃，有效確保 4G/5G 業(yè)務(wù)感知。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃目標(biāo)是在有限的建網(wǎng)條件和成本下，按照業(yè)務(wù)服務(wù)要求目標(biāo)，建設(shè)一個(gè)在容量和覆蓋方面都盡可能優(yōu)良的無線網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)具有滿足網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期演進(jìn)和后續(xù)靈活擴(kuò)容的能力。高質(zhì)量的 5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是精準(zhǔn)建網(wǎng)的前提，主要包括前期需求分析、基站站址初步規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)軟件仿真和站址參數(shù)規(guī)劃等階段，規(guī)劃流程如圖 2 所示。

圖 2  5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程示意圖

2.2 鏈路預(yù)算方法及設(shè)置

2.2.1 鏈路預(yù)算方法

Friis 方程是鏈路預(yù)算的計(jì)算基礎(chǔ)，也稱功率傳輸方程，具體公式形式為：PR=PT+GT+GR+LP。該公式，未考慮噪聲和干擾等因素影響。在實(shí)際鏈路預(yù)算時(shí)，還需要綜合考慮系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、無線環(huán)境、其他各種余量等因素影響。再通過分別通過上下行鏈路預(yù)算分別計(jì)算基站上下行覆蓋半徑。最后基站覆蓋半徑取上下行覆蓋半徑中的最小值，如圖 3 所示。

圖 3   5G 基站覆蓋半徑計(jì)算方法示意圖

2.2.2 鏈路預(yù)算參數(shù)設(shè)置

鏈路預(yù)算中參數(shù)較多，主要包括使用頻段、使用帶寬、發(fā)射功率、干擾余量、負(fù)荷水平、MCS 方式、分配的 PRB 數(shù)和網(wǎng)絡(luò)邊緣速率等。以某運(yùn)營商 2.6G 頻段 100M 帶寬為例，滿足邊緣速率 UL 1Mbit/s 和 DL 93Mbit/s 的要求情況下，5G NR 上下行鏈路預(yù)算參數(shù)設(shè)置參考見表 1。

表 1  2.6G 頻段 5G NR 上下行鏈路預(yù)算參數(shù)設(shè)置參考表

2.3 規(guī)劃仿真

根據(jù)初步的站址方案和校正后的傳播模型，采用專業(yè)的仿真軟件進(jìn)行基本參數(shù)配置，在三維地圖進(jìn)行規(guī)劃仿真模擬，并將仿真結(jié)果與規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，分析站址規(guī)劃與網(wǎng)絡(luò)設(shè)置是否滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。通過不斷調(diào)整站址規(guī)劃和參數(shù)設(shè)置，直至達(dá)到規(guī)劃設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。公共信道的規(guī)劃仿真結(jié)果須達(dá)到要求，見表 2。

表 2   2.6GHz NR 64 通道公共信道仿真結(jié)果及指標(biāo)要求表

3、5G+4G 協(xié)同規(guī)劃策略

3．1 價(jià)值建網(wǎng)協(xié)同

5G 建網(wǎng)初期，應(yīng)以品牌宣傳，口碑建設(shè)，以重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)用等場(chǎng)景覆蓋為抓手，聚焦 4G 高價(jià)值用戶聚集和 4G 網(wǎng)絡(luò)高流量區(qū)域，一網(wǎng)兩用，反哺 4G，解決 4G 網(wǎng)絡(luò)高負(fù)荷，體驗(yàn)差等問題。

（1）口碑建設(shè)場(chǎng)景：交通樞紐、大型場(chǎng)館、三甲醫(yī)院、重點(diǎn)高校和核心商圈等口碑場(chǎng)景，同時(shí)結(jié)合 4G 高價(jià)值用戶聚集和 4G 網(wǎng)絡(luò)高流量區(qū)域進(jìn)行熱點(diǎn)識(shí)別，按照口碑影響度進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)建網(wǎng)。

（2）行業(yè)應(yīng)用示范場(chǎng)景：重點(diǎn)在具備業(yè)務(wù)應(yīng)用示范條件和業(yè)務(wù)應(yīng)用基礎(chǔ)，同時(shí)具有良好的示范效應(yīng)的產(chǎn)業(yè)園和工業(yè)園等區(qū)域。

（3）品牌宣傳場(chǎng)景：重點(diǎn)在黨政機(jī)關(guān)、交通樞紐、CBD 等區(qū)域。

3．2 頻率規(guī)劃協(xié)同

為滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和業(yè)務(wù)體驗(yàn)的需求，5G 網(wǎng)絡(luò)通常按照 100 MHz 連續(xù)帶寬進(jìn)行規(guī)劃部署。由于 5G 頻段與 4G D 頻段（2575~2635MHz）部分進(jìn)行重疊，需充分考慮 D 頻段的移頻方案和現(xiàn)有設(shè)備的替換。

為同時(shí)確保 4G/5G 的網(wǎng)絡(luò)性能,宜采用 LTE 移頻方案，將 D 頻段 3 個(gè)頻點(diǎn)從 2575~2635MHz 移到 2615~2675MHz，供 TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)使用。2.6G 頻譜的使用建議如圖 4 所示。

圖 4  2.6G 頻段 4G/5G 協(xié)同規(guī)劃示意圖

另外，考慮到 4G 終端頻點(diǎn)實(shí)際支持能力，需按照優(yōu)先級(jí)和容量需求進(jìn)行逐步開啟，原則上優(yōu)先級(jí)可參照以下方式進(jìn)行：優(yōu)先采用頻點(diǎn)（2615-2635MHz），其次采用頻點(diǎn)（2635-2655MHz），最后采用頻點(diǎn)（2655-2675MHz）。

3．3 網(wǎng)絡(luò)覆蓋協(xié)同

3.3.1 通過 4G 網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)預(yù)估 5G 覆蓋

充分利用頻率相同的特點(diǎn)，基于 4G D 頻段覆蓋情況進(jìn)行 5G 覆蓋預(yù)估。具體可采用 4G D 頻段遍歷性路測(cè)和 MR 大數(shù)據(jù)分析等手段，進(jìn)行 5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型精確校準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn) 5G 網(wǎng)絡(luò)精確規(guī)劃和精準(zhǔn)建設(shè)。

3.3.2 基于場(chǎng)景差異化進(jìn)行 5G+4G 協(xié)同覆蓋

城區(qū)可利用 5G 的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋，大幅提升網(wǎng)絡(luò)性能。農(nóng)村可利用 4G 網(wǎng)絡(luò) FDD 900M 低頻廣覆蓋優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)低成本網(wǎng)絡(luò)覆蓋。新增場(chǎng)景直接進(jìn)行 5G+4G 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同覆蓋。

3．4 網(wǎng)絡(luò)容量協(xié)同

一方面，可基于 4G 高負(fù)荷場(chǎng)景預(yù)測(cè)未來 5G 容量需求。另一方面，在 5G 覆蓋區(qū)域內(nèi)，可利用 5G 反向升級(jí) 4G 3D-MIMO 大幅提升網(wǎng)絡(luò)容量。在非 5G 覆蓋區(qū)域可通過 F 頻段擴(kuò)容、A 頻段重耕、FDD 1800M 建設(shè)等方式實(shí)現(xiàn) 4G 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村區(qū)域，可利舊拆除的 D 頻段資源實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容。網(wǎng)絡(luò)容量協(xié)同可采用技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景如圖 5 所示。

圖 5 網(wǎng)絡(luò)容量協(xié)同各類技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景示意圖

4、結(jié)束語

2.6G 頻段的 5G 規(guī)劃初期需重點(diǎn)關(guān)注與 4G 網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值、頻率、覆蓋和容量等方面協(xié)同。在 5G 網(wǎng)絡(luò)高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的同時(shí)，協(xié)同解決 4G 覆蓋和容量面臨的實(shí)際問題，實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)兩用、投資效益最大化。

參考文獻(xiàn)

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Research on the method and strategy of 5G+4G network collaborative planning

XU Yong，CAO Huan，LIU Gang，WU Xian

（China Mobile Group Design Institute Co.,Ltd.Sichuan Branch,Chengdu 610045，China）

Abstract  In this paper, based on China Mobile 5G+4G collaborative forecasting method, network collaborative planning process and methods for research and analysis, for the planning and design indicators, further elaborated link budget, planning and simulation, etc, put forward with 5G+4G network planning strategy, including how to build a value, synergy, such as frequency, coverage and capacity for 5G commercial network scale construction to provide the reference.

Keywords  prediction model；business coordination；network coordination