5G移動(dòng)性管理解決方案分析

賴光何

（中睿通信規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510630）

0 引 言

5G移動(dòng)性管理方案就是通過(guò)技術(shù)切換來(lái)保障通信設(shè)備在移動(dòng)過(guò)程中通信的連續(xù)性和穩(wěn)定性。和2G/3G/4G移動(dòng)通信技術(shù)相比，5G移動(dòng)通信技術(shù)的移動(dòng)效率和通信能力相對(duì)較高。

1 5G技術(shù)的概念分析

2G/3G/4G移動(dòng)通信技術(shù)多采用較為單一的通信網(wǎng)絡(luò)信道。雖然單一的通信網(wǎng)絡(luò)可在一定程度上保障通信質(zhì)量，但是難以滿足用戶多樣化的通信需求。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，5G通信技術(shù)已經(jīng)成為主流。如圖1所示，5G通信技術(shù)采用多元化的通信網(wǎng)絡(luò)，不僅可以滿足用戶傳統(tǒng)制式的網(wǎng)絡(luò)需求，還可以滿足其他類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)需求。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不會(huì)隨著用戶個(gè)體的位置移動(dòng)發(fā)生改變，即無(wú)論用戶個(gè)體的位置如何變化，用戶的網(wǎng)絡(luò)需求都不會(huì)被中斷。此外，和普通的制式網(wǎng)絡(luò)上下行傳輸速度相比，5G通信技術(shù)可以自由選擇系統(tǒng)切換控制方案，從而有效縮短網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間。

2 5G移動(dòng)性管理中需要注意的問(wèn)題

在針對(duì)5G技術(shù)進(jìn)行移動(dòng)性方案管理的過(guò)程中，為保障網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的正常使用和用戶的通信質(zhì)量，需要注意以下問(wèn)題[1]。一方面，5G技術(shù)的基站還沒(méi)有做到全國(guó)大面積普及，一些用戶在使用5G技術(shù)的過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，從而影響用戶的使用感受。因此，要按照區(qū)域?qū)嶋H情況進(jìn)行移動(dòng)性管理，從而保障用戶的通信質(zhì)量。另一方面，移動(dòng)性管理過(guò)程中要做好移動(dòng)性測(cè)量工作。測(cè)量工作越細(xì)致，后期的技術(shù)普及將越便利。

3 5G移動(dòng)性管理解決方案

3.1 5G移動(dòng)性測(cè)量與報(bào)告技術(shù)

5G移動(dòng)性測(cè)量過(guò)程中，無(wú)線信道衰落期較早，不能保證移動(dòng)測(cè)量報(bào)告的連續(xù)性，影響最終的測(cè)量結(jié)果，而測(cè)量報(bào)告的精確性會(huì)對(duì)無(wú)線信道的鏈路質(zhì)量產(chǎn)生影響。鑒于此，為增強(qiáng)用戶的使用感受，確保通信質(zhì)量，在實(shí)際的移動(dòng)性測(cè)量過(guò)程中，一定要進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。

實(shí)際的移動(dòng)測(cè)量要合理控制測(cè)量時(shí)間。測(cè)量時(shí)間越短，鏈路的切換速度和反應(yīng)時(shí)間就越短，進(jìn)而影響實(shí)際的測(cè)量效果。一般情況下，5G通信系統(tǒng)支持交換機(jī)的速度不得低于500 km/h。如果低于該速度閾值，則會(huì)產(chǎn)生切換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題。用戶在一個(gè)信號(hào)區(qū)域內(nèi)停留時(shí)，如果切換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則通信系統(tǒng)很難獲取相對(duì)精確的測(cè)量報(bào)告，將增加用戶上網(wǎng)業(yè)務(wù)中斷頻率。為有效減少切換時(shí)間，可利用一些大規(guī)模天線減少無(wú)線信道的衰弱速度。大規(guī)模天線技術(shù)如圖2所示。

圖1 5G基站主控軟件構(gòu)成

圖2 5G通信中采用的多天線技術(shù)

5G技術(shù)的測(cè)量報(bào)告方案中，僅網(wǎng)絡(luò)切換控制方式必須采用終端上報(bào)測(cè)量報(bào)告。在終端自動(dòng)控制切換模式的過(guò)程中，用戶可根據(jù)自己的喜好選擇合適的測(cè)量報(bào)告，而終端系統(tǒng)也會(huì)通過(guò)自動(dòng)分析用戶選擇合適的目標(biāo)小區(qū)。這一過(guò)程不耗費(fèi)額外的切換時(shí)間，保障用戶能夠正常使用通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。

3.2 5G下行同步技術(shù)

2G/3G/4G移動(dòng)通信技術(shù)在不同區(qū)域內(nèi)難以同步，只有用戶的個(gè)體位置發(fā)生變化后，終端系統(tǒng)才會(huì)接收到網(wǎng)絡(luò)切換要求，然后再進(jìn)行下行同步。5G技術(shù)不同，該技術(shù)使用的信道是多樣的，雖然不同區(qū)域內(nèi)接入的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不同，但連接熱點(diǎn)的過(guò)程仍然可以實(shí)現(xiàn)同步。相比傳統(tǒng)的移動(dòng)通信技術(shù)，5G下行同步技術(shù)省略了不同通信小區(qū)內(nèi)部的下行同步環(huán)節(jié)，為提高用戶的通信質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

3.3 5G隨機(jī)接入技術(shù)

在5G移動(dòng)性測(cè)量方案中，隨機(jī)接入技術(shù)屬于重要的一部分。5G通信接入技術(shù)，如圖3所示。一般情況下，5G通信接入技術(shù)有兩種類(lèi)型：一種是有競(jìng)爭(zhēng)性的隨機(jī)接入技術(shù)；另一種是無(wú)競(jìng)爭(zhēng)性的隨機(jī)接入技術(shù)[2]。前者主要是指在用戶有網(wǎng)絡(luò)需求而周邊無(wú)網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)，可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)獲取網(wǎng)絡(luò)傳輸許可。雖然這類(lèi)技術(shù)會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)信道接入的穩(wěn)定性，但是可以保證用戶隨時(shí)隨地使用網(wǎng)絡(luò)資源。

實(shí)際的使用和操作過(guò)程中，當(dāng)用戶產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)使用需求時(shí)，5G系統(tǒng)的原始基站會(huì)隨機(jī)為用戶保留相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接入通道，然后通過(guò)“競(jìng)爭(zhēng)”方式幫助用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切換。同時(shí)，為保障網(wǎng)絡(luò)終端成功切換，原始基站為用戶保留的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接入通道采用非競(jìng)爭(zhēng)接入方式。這樣即便用戶接入失敗，也會(huì)迅速自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)保留的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)通道中，從而確保用戶切換成功。此外，5G通信技術(shù)系統(tǒng)會(huì)利用上行同步的方式將目標(biāo)切換小區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送給終端系統(tǒng)，有效減短網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接入的時(shí)間，為用戶帶來(lái)良好的上網(wǎng)體驗(yàn)。

圖3 5G通信接入技術(shù)圖

3.4 5G鏈路失敗與重新接入解決方案

使用5G通信系統(tǒng)的過(guò)程中，信道質(zhì)量容易受到各類(lèi)因素的影響，可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)切換失敗。如果在連接過(guò)程中出現(xiàn)如切換失敗、鏈路失敗以及無(wú)線配置失敗等現(xiàn)象，則需要進(jìn)行鏈路接入[3]。在進(jìn)行鏈路接入的過(guò)程中，系統(tǒng)進(jìn)行承載恢復(fù)操作的同時(shí)，為確保上行數(shù)據(jù)不丟失，會(huì)二次激活已經(jīng)傳輸或正在傳輸?shù)陌踩珨?shù)據(jù)。只有完成以上兩步驟，才會(huì)進(jìn)行后續(xù)的鏈路重新接入。需要用戶注意，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)以上兩步驟直接進(jìn)行鏈路重接，終端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至空閑狀態(tài)，此時(shí)需要循環(huán)上述鏈路恢復(fù)接入步驟。因?yàn)?G通信技術(shù)和其他普通的移動(dòng)通信技術(shù)存在本質(zhì)區(qū)別，所以實(shí)際使用過(guò)程中應(yīng)采用多種方式降低鏈路接入失敗的概率。

例如，通過(guò)改善網(wǎng)絡(luò)控制切換方式提高接入質(zhì)量。當(dāng)5G終端系統(tǒng)收到用戶端發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)切換要求時(shí)，在不考慮其他因素干擾的情況下，只要目標(biāo)小區(qū)可以正常接入，則表示鏈路接入成功。但是，因?yàn)?G移動(dòng)通信技術(shù)有非競(jìng)爭(zhēng)態(tài)和競(jìng)爭(zhēng)態(tài)兩種接入方式，所以網(wǎng)絡(luò)切換過(guò)程中一旦出現(xiàn)鏈路質(zhì)量下降現(xiàn)象，必須調(diào)整和優(yōu)化數(shù)據(jù)的傳輸編碼方式。此外，可以通過(guò)優(yōu)化終端切換方式降低鏈路接入失敗概率。雖然不能選擇網(wǎng)絡(luò)切換控制方式，但是可以自由選擇終端系統(tǒng)的自動(dòng)切換控制方式。鑒于此，用戶可以先向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)小區(qū)發(fā)送切換命令，然后利用獲取的接入許可完成終端系統(tǒng)的切換。需要注意，在實(shí)際切換過(guò)程中，目標(biāo)接入小區(qū)可以根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)信道情況選擇是否接收用戶的系統(tǒng)切換需求。因此，為有效縮短命令接納時(shí)間并降低鏈路接入失敗概率，一定要合理選擇目標(biāo)接入小區(qū)的接納控制方案，以此提高鏈路質(zhì)量和鏈路穩(wěn)定性。鑒于影響無(wú)線通信環(huán)境的因素繁多，不能完全保障鏈路接入效果，所以當(dāng)鏈路接入失敗后，終端系統(tǒng)一定要敏銳地捕捉到鏈路接入失敗的原因，并在最短的時(shí)間內(nèi)重新進(jìn)行鏈路連接。同時(shí)，為有效降低因鏈路接入失敗對(duì)用戶產(chǎn)生的影響，縮短延遲時(shí)間，相關(guān)技術(shù)部門(mén)一定要做好鏈路備份工作。這樣即便發(fā)生鏈路接入失敗，也可以迅速轉(zhuǎn)移上下行信道的目標(biāo)小區(qū)。

4 結(jié) 論

綜合來(lái)看，針對(duì)5G通信技術(shù)進(jìn)行移動(dòng)性管理的過(guò)程，為提高用戶的通信質(zhì)量和通信體驗(yàn)，一定要采取多種有效措施降低切換延遲時(shí)間，可借助移動(dòng)性測(cè)量數(shù)據(jù)報(bào)告和鏈路重新接入方案等，有效減少終端系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)間。