對面向城市復雜環境的5G移動網絡優化設計技術的幾點探討

王 琦

（廣東郵電職業技術學院，廣東 廣州 510630）

1 5G移動通信網絡構架的相關概述

5G移動通信技術屬于第五代網絡通信技術，它是在4G移動通信網絡的技術上而發展起來的網絡構建，5G移動通信網絡主要包括場景部署、5G核心網絡與接入網等幾大技術。

1.1 5G網絡部署場景

在進行5G場景部署時，需要綜合分析室內和室外的場景分布情況進行分析。5G網絡主要應用于如下三種場景：第一，增強移動寬帶（eMBB）應用，主要功能是為用戶提供互聯網通信業務，提高用戶在大型場景中體驗效果，以滿足大型場館中的超高清視頻、社交網絡、AR、VR虛擬現實技術以及侵入式游戲、網絡全息視頻業務、其他移動通信業務的需求，方便用戶能夠隨時隨地的接入網絡，參與不同類型的業務活動中，同時還能用戶提供無縫對接的高速數據傳輸業務；第二，低時延高可靠（uRLL）應用，主要功能是滿足大型場館內的各種物聯網及其垂直應用的業務要求，例如車聯網、智能交通、遠程工業控制、遠程醫療手術、遠程實驗與教育活動，這些場景往往都是產生海量的數據，要能為用戶提供毫秒級的面對面、端到端的時延，接近100%的網絡數據業務通信，才能保證網絡通信的可靠性；第三，海量大連接（mMTC）的數據通信業務，主要功能是面向智慧城市、智慧農業、森林防火等大型數據業務，一般都是以傳感和數據采集為目標的數據控制業務，同時還具有小書包、低功耗的數據業務，而且還存在著海量數據連接的特點，針對城市的復雜環境，需要采用合適的技術來部署5G網絡。

1.2 5G核心網

5G網絡技術的不斷成熟，運營商也開始利用5G技術進行組網，以實現大規模數據的應用，服務商開始將前期的NSA模式向SA或NSA/SA網絡升級，以滿足復雜通信的需要，并采用邊緣計算技術，提高5G網絡的通信效率，將eMBB業務向5G核心網分流，在5G網絡邊緣對信號進行處理。核心網絡時5G網絡部署的關鍵，它具有SDN和網絡功能虛擬化技術驅動，物理硬件與邏輯分離等特征，具有靈活組網的功能。具體的5G核心網結構如圖1所示。5G承載網絡的數據中心建設主要包括邊緣、本地與區域網絡建設等，根據通信環境的需要，可以在不同的數據中心可以提供邊緣計算MEC，并將虛擬化技術、云技術等融合在一起，將城域網、骨干網等連接在一起，來構建光網絡、IP通信網絡，實現網絡數據傳輸的互聯互通。

圖1 5G核心接入網的架構

數據中心通過專用的出口路由器實現與區域網、骨干網等連接在一起，由于不同的區域網與數據中心存在的距離不同，為了保證IP網的互聯互通，采用路由器直連的方式進行通信傳輸，以減少信號的衰減，然后通過OTN傳輸設備互聯或者其他設備將企業數據中心連接在一起，而數據中心的出口連接主要采用路由器與以太網結構、OTN網絡機芯連接，在具體的通信過程中，要求OTN網絡能夠支持lOGE、25GE、50GE、100GE等不同數據速率的接口連接。

1.3 5G接入網

在5G承載網絡中，可以利用ROADM技術來構建MESH網絡作為接入網絡，一般將ROADM的設備建設在骨干匯聚和一級匯聚機房，便于網絡進行統一管理，同時也用于完成5G承載網絡的數據中心業務的處理，來優化5G的網絡結構，并能根據需要完成數據的傳輸，并采取OLP為主的網絡保護機制，來提高ROADM對網絡數據處理的效率。根據ROADM建網結構的要求，將省級骨干核心、市區級骨干網絡以及城域級接入層連接在一起，在城域核心層中運用云匯聚中心將下級網絡連接在一起，各個不同的網絡之間可以采用路由直連的方式進行連接，形成三層結構的5G網絡架構，利用ROADM技術來實現5G通信接入，也有利于網絡信號的優化。在5G網絡中的應用，一般采用多層管理結構，即兩級骨干網絡中心和城域接入層，在利用ROADM技術進行組網時，要能夠覆蓋所有的通信區域，網絡拓撲根據網絡覆蓋區域中連接的設備進行統計后分配資源，將光纜網絡結構、節點數量以及節點間的業務關系，以便于快速的分配網絡資源，從而才能做好網絡的架構設計。

2 城市復雜環境5G移動網絡優化技術

針對城市復雜的環境，5G移動網絡需要提供海量數據、大寬帶、低時延、服務種類多樣的服務，充分將4G/5G網絡融合在一起，采用5G切片技術，利用統一的網絡資源，針對不同環境的數據業務類型與場景的需求，來優化網絡設計。

2.1 語音話務負載均衡優化技術

城市復雜環境的原因主要是人口密度較大，通信規模比較集中，在5G網絡使用的過程中，容易出現基站超載的情況，進而導致網絡通信擁塞的情況，從而會影響用戶享受優質的語音通信服務，這時就需要利用評價工具對基站的容量進行分析，以判斷基站是否超載運行，信號的傳輸性能是否滿足要求，通過評估軟件分析之后，就可以采用語音話務負載均衡技術，合理的對各個基站的通信任務量、容量進行分析判斷，保證每一個基站都能力合理的承載信息數據傳輸，同時利用統計軟件對每一個基站的話務承載量進行統計與趨勢分析，合理地分配每一個基站的負載均衡。

2.2 移動信號干擾控制優化技術

由于城市的環境比較復雜，對5G移動通信容易造成干擾，不僅有城市的高樓大廈，一些無線設備、空調、官網設備、地鐵、體育館等外界的干擾，都容易造成5G移動網絡信號的中斷。因此，在5G移動網絡部署的過程中，需要采用干擾控制技術，對基站周圍環境的電磁波信號進行判斷，必要時可以采用先進的屏蔽設備增加5G發射基站，解決5G信號的干擾問題，以保證5G網絡部署的信號覆蓋能滿足要求。

2.3 覆蓋優化技術

5G網絡信號的覆蓋是否滿足要求，關鍵技術是對5G信號進行優化處理，才能有效的實現5G信號的無縫對接，實現4G、5G信號平滑過渡，以保證5G信號的全覆蓋。在城市復雜的環境中，為提高5G網絡的部署效果，提高通信效率，需要注意如下問題：第一，如果5G網絡信號覆蓋的范圍比較小，那么5G信號的覆蓋就會存在盲區；第二，如果5G網絡信號的覆蓋范圍比較大，而不同基站之間的信號傳輸又會產生相互干擾，這就需要降低信號之間的相互干擾。利用5G信號網絡覆蓋技術，首先需要解決5G基站的周圍的環境，分析基站部署的高度，并合理調整智能天線的方位角與天線的發射功率，減少不同基站之間的信號干擾，提高5G信號的覆蓋率。

2.4 切換性能優化技術

為了保證復雜環境中的5G信號的強度，可以采用5G移動網絡切換性能優化技術對5G信號的強度進行控制，借助切換管理機制，通過天線在不同方向上的切換，優化信號的傳輸性能，依據模糊邏輯的層次分析技術，來提高移動通信網絡的信息傳輸質量。由于5G網絡的頻譜資源比較短缺，如果控制不好就容易導致網絡的性能比較差，而且5G網絡的信號穿透能力較弱，容易造成5G信號的中斷，采用5G信號的切換性能優化技術，可以有效解決5G網絡信號的中斷問題，還能進一步提高了5G移動無線網絡質量。

3 結束語

雖然5G移動通信網絡在技術上運用了SDN、D2D、MEC、異構超密集部署分析和SDN等先進技術，但是由于5G網絡信號頻譜資源短缺、穿透能力弱等問題，還需要利用話務均衡、性能優化、覆蓋優化等技術，來提高5G信號的覆蓋率，也能進一步解決城市復雜環境的信號覆蓋問題，滿足大密度用戶的需求。