廣電5G無線網絡覆蓋建設分析

龔健

中廣有線信息網絡有限公司啟東分公司 江蘇 南通 226200

引言

隨著信息技術的普及，對通信業務的要求也越來越多樣化，傳統4G已經不能適應日益多樣化的用戶需要，使得移動通信服務需要不斷地進行革新；5G的網絡服務開始出現。相對于傳統的網絡業務，5G網絡在性能上具有更低的時延、更快的優勢，而且還可以同時使用。在此背景下，中國廣播公司應抓住5G建設的需求，積極探討今后的網絡建設方案和規劃，以便更好地為用戶服務。在節能、降低成本等關鍵技術的構建上，還存在著諸多難題，所以要深入研究5G無線網絡的關鍵技術，達到5G無線網絡全覆蓋建設，并提出相應的對策。

1 5G網絡建設規劃的基本要求

1.1 網絡建設的基本原理

1.1.1 以技術發展的革新為先導。當前，5G移動網絡技術可以更好地指導新的產業服務方式，在網絡建設的規劃中，選擇潛力較大、基礎較好的區域作為重點，可以起到“以點帶面”的作用，產生示范效應，從而促進區域全覆蓋發展。

1.1.2 要有遠見。在5G網絡建設過程中，實驗網將面臨更大規模的組網運營計劃，所以有關部門要在充分考慮到組網連續性的前提下，結合今后的業務需求；掌握技術發展趨勢，預測未來5G技術的發展狀況，提升服務能力，確保網絡運行的連續性。

1.1.3 先進的思想。為了滿足廣播電視業務發展的需要，必須采取先進的5G技術，確保技術的靈活性和適應性。

1.2 以智慧廣電引領發展

“智慧廣電”是由廣電系統多層次、全系統的智能化升級改造而形成的一個完整的信息生態系統。智慧廣電是一項以提高廣播電視業務能力和服務水平為核心的新型技術，以人工智能、云計算、大數據等技術為基礎，以廣播電視智慧化傳播、智慧化生產以及智能型服務為標準，最終提供高質量的廣播電視服務。

在廣電發展的大背景下，5G網絡建設方案要從智能化發展的需求出發，尋求新的發展方向。智慧廣電對傳輸能力的需求是很大的，普通的社會上傳服務都是“1∶10”的，通常1Mbps就可以完成上傳服務，也就是480P的視頻上傳帶寬；5Mbps，既能保證上傳高清視頻，又能上傳1080P的視頻，滿足了大多數智慧廣電的需要。從業務處理的觀點出發，各個區段的業務處理必須圍繞5G業務的需要，當前主要是eMBB，以滿足基礎業務的需要，根據智慧廣電的服務要求，可以對其進行更多的定義，比如，在市郊的覆蓋，必須要達到2K以上的高清服務要求。

2 5G無線網技術建設的難點

2.1 超密度異構網絡

當前，我國的互聯網技術已進入了一個跨越式發展階段，5G時代的來臨預示著我國的互聯網發展將會朝著智能化、多元化、集成化這些新的方向發展。4G和3G的使用狀況，已經大大落后于網絡容量的增長，而傳統的網絡擴容方式一般都是通過分裂單元的方式來減少網絡的半徑，但這種方式提高了網絡的容量和覆蓋面；但隨著小區半徑的縮小，低功耗節點的數目也會隨之增長，從而導致網絡的分布密度增大，從而導致網絡的傳輸速度和質量下降。而5G無線網絡則是采用了中高頻段的通訊，因此需要更多的節點，而超密度的異構網絡可以有效地解決這個問題，但是在實際的建設中，會引起一系列的問題，例如移動端的管理難度，頻繁切換小區等。

2.2 大規模MIMO技術

在5G無線通信系統的建設中，要考慮到網絡全覆蓋的實際需求，選擇合適的天線結構，以提高網絡的承載能力。在未來，若能在5G無線網路的實際建設中加以運用，將會大大提高5G網路的整體性能[1]。目前MIMO技術的應用情況，已經在國內逐步推廣，但從理論上說，天線的安裝數目將會增加；它的信息傳遞的質量和安全也將得到提高。現在，華為、中興等公司研發了16T/R、32T/R、64T/R、128T/R的AAU設備。但是，在大規模MIMO技術的應用中，存在著許多問題。首先，MIMO技術對現有站點的經濟效益造成了一定的影響，以經濟效益為衡量網絡發展質量的主要指標，若出現下滑的趨勢，則說明這種技術在實際中的運用并不是很好。其次，由于5G技術的發展和應用，使得現有4G網絡的頻譜資源利用率不斷降低，而5G無線網絡的主要依賴于中、低波段的頻譜資源，而當前5G網絡的帶寬資源不足。第三，5G下行鏈路的正常運行是通過多根天線進行高功率的傳輸來實現的，但是，這樣的情況也會對上行鏈路的終端天線數目和發送功率產生一定的影響，從而進一步證明了MIMO技術在5G無線網絡中的應用；它的上行線路將受到限制。當前4G網站建設的覆蓋面很廣，即便是在密集地區，其站點間距也被嚴格限制在300m以內，因此，要達到5G的覆蓋范圍，光靠增加基站的數目是很困難的。從以上分析可知，要實現5G無線網絡全覆蓋，僅靠已有的族譜資源和站址，還遠遠不夠。

3 5G無線網絡技術建設中的難點及對策

3.1 宏觀和微觀的整合

5G無線網絡的建造流程比4G無線網絡要復雜得多，但是它的性能卻要比4G無線網絡好得多，因此，為了促進5G無線網絡的發展，必須通過科學、合理的方式來解決這一問題。5G無線網絡是一種集成了各種先進技術的集成技術，采用了許多先進的關鍵技術，有效地解決了原有網絡不完整的問題。在住宅小區，引入宏小區的概念，使宏小區周圍的鄰近的微型小區成為一個整體，而宏基站則是整個小區的無線網絡。這一結構的宏觀和微觀結構，進一步擴展了5G無線網絡的承載能力，實現了宏基站和微基站兩個單元之間的資源整合。在整個建筑結構的構建中，必須保證終端系統在小區的覆蓋范圍或在一定的容量范圍之內。

3.2 對低頻資源的合理使用

從以上幾個方面分析了5G無線網絡的關鍵技術，指出了其主要技術的應用，將會影響到系統的傳輸功率和天線數目，從而限制了系統的終端結構，使整個網絡的覆蓋范圍無法得到大幅提高。在5G網絡中，中低頻段是最常用的頻段，而在5G的上行鏈路覆蓋范圍中，中低頻段并不是最優的，因為中低頻段的使用會對上行鏈路設備的終端天線數目和傳輸功率造成不利的影響，因此要針對5G的實際情況，合理地選取5G的應用頻段；這是提高5G無線網絡總體運營質量的唯一途徑。隨著5G技術的不斷發展和日趨成熟，5G技術將取代之前的網絡模式，成為促進經濟、社會發展的重要手段。

3.3 合理建設容量小區

正如前面提到的，5G系統要優于4G。但同時，這種現象也變得更加復雜。為有效地解決以上問題，采用適當的電瓶結構是比較切實可行的方法。在國內，通過建立集中式小型微基站，可以有效地改善原有4G基站的工作效率。特別是，宏觀團體的概念可以被恰當地用于我國不同的居住區。

3.4 上下行解耦

在上述的基礎上，提出了對容量單元進行合理設計、對低頻資源的復用，以及對上行鏈路與下行鏈路的解耦。如前所述，3.5GHz是5G戶外頻率，典型地因為多種理由而受限。例如，它們的終端一般不能達到下行鏈路覆蓋的同一目標，這是因為傳輸功率或者天線的數目。可見，3.5GHz的上行鏈路覆蓋頻率的選取是不可取的。為解決此問題，我們可以不采用3.5GHz，而采用目前的頻率，如1.8GHz或2.5GHz。一般來說，1.8GHz可以得到大約10dB的增益，而3.5GHz與下行鏈路的覆蓋程度更加接近。這樣，下行鏈路與上行鏈路的解耦將會推動5G無線網絡的進一步發展。

4 5G網絡建設的實施

4.1 網絡構建要點

智慧廣電的建設體現了網絡、監管、終端等方面的需求，而在5G技術發展的全過程中，網絡建設是重中之重，因此，要適應未來的商業功能需要；在網絡建設方面，應進一步拓寬思路，擺脫傳統的管線和鏈路定位，而要結合有線、無線衛星進行網絡建設，利用智能技術來提升無線網絡的智能服務；建立5G綜合網絡架構。

4.2 載體網絡的實施

城市5G承載網由接入層、核心層和會聚層組成，核心層可以通過省干網與省級中心站相連，省級骨干則通過國家干線將核心網大區連通；承載網采用IPRAN技術，包括一層匯聚結構、接入環網等，為確保網絡的通訊功能，省級公司的核心節點通過省網OTN和國網OTN完成數據連接之后，共同并入核心網中[2]。

4.3 接入網的實施

根據國際上常用的 NGMN網絡帶寬規劃原理，將單個基站的峰值計算公式為：單個基站的峰值+平均/N-1；單位平均數=單位數；接入環路的帶寬是（N-1）×單個基地臺平均頻寬+單基地臺的最大頻段。在數據操作過程中，5G接入網設計的有關數據需求可以根據以上的計算方法來決定，在經過10GE鏈路訪問載體網絡的訪問節點之后，各承載網的接入節點上行和下行端都是10G帶寬。

5 重點技術的探討

廣電網5G網絡建設方案必須對其建設需求進行全面的評價，并在堅持“全國一張網”的原則下，對關鍵技術的應用途徑進行探討。

5.1 云服務

參考各大運營商的5G建設思路，可以在現有的“一省一云”基礎上，建立“廣電云”，以中央一級、省級二級平臺為核心，該平臺在本質上是各類資源共享的平臺，不僅代表了當前相關技術的發展趨勢，也對智慧廣電目標實現產生直接影響[3]。根據5G網絡建設的需要，在云計算平臺的實施上，可以根據目前5G功通信的特點，從5個層面進行搭建；分別是 IaaS、CaaS、PaaS、FaaS和SaaS五個級別，可以進行各種復雜的數據處理，包括對廣電業務的采集、存儲和挖掘，為5G的各項功能提供了重要的數據支撐。

5.2 應用軟件定義網絡（SDN）/網絡功能虛擬化（NFV）技術

網路切片的基本概念，就是在網絡上建立一個分隔的服務，以保證業者可以透過功能支援來完成這些服務。而作為網絡切片的基礎，軟件定義的網絡和網絡的功能虛擬化在技術系統中起著舉足輕重的作用，它是以開放協議將軟硬件分開的，同時，不同的網絡管理行為也會對虛擬資源進行更深入的界定；保證不同的切片可以為不同的使用者提供不同的服務。因此，從技術上講，通過軟件定義的網絡/網絡的功能虛擬化，可以把計算機機房的硬件設施改造成一個數據機房，并對主干網絡的流量進行控制，從而解決了傳統的技術結構復雜、運行效率低的問題。

5.3 廣電物聯網

廣電物聯網作為智能廣播系統的核心，它不僅要實現萬物互聯，還要在原有技術的基礎上，進一步提高數據的傳輸效率；廣電系統的應用保護，既可以實現無線網絡的自由通訊，又可以排除外界的干擾，充分利用5G技術的靈活通訊優勢。由于目前半雙工通信很難滿足廣電物聯網的要求，因此全雙工通信成為了實現無線通信功能的關鍵環節，因此，5G智能廣電的建設離不開全雙工的支撐；在網絡建設中，應當以全雙工通訊為主要通訊方式，建立基于數據業務和視頻業務的跨地域、跨行業的信息集群。

6 結束語

今后幾年，我國5G網絡將迎來一個快速發展時期，有關部門要進一步掌握廣電網絡5G網絡的規劃，積極探索新技術的應用途徑，為廣大市民提供優質的移動通信服務。