LabsIntroduction本文从分析5G+4G无线网络协同建设的背景和必要性入手，指出5G+4G协同建设自然有频率、设备和场地等优势。在此基础上，分析了5G+4G无线网络覆盖协同和容量协同的关键技术，提出了协同组网方案。基于该方案，不仅可以应对当前4G网络容量挑战，还可以构建5G领先的竞争优势。无线网络演进基础设施，同时实现降本增效建设5G优质网络的目标。一、5G+4G协同建设有利条件5G网络建设是我国网络强国的国家战略，5G网络是产业创新升级的关键基础设施，意义重大。经过多年积累，中国运营商已经拥有全球最多的无线基站站点。同时，不同于1G/2G/3G/4G无线网络技术的升级，运营商从4G网络升级到5G网络具有先天的巨大优势。除了分享丰富的站内资源外，还包括以下分享能力。频率共享：5G网络为多个频段分配了牌照。其中，2.6GHz频段由5G和4G共享，共有2515至2675MHz的160MHz频谱资源。这不仅可以让运营商拥有无线链路损耗更低的优势，从而节省网络建设投资，在此基础上，还可以充分利用现有的4G2.6GHz频段运营经验来管理5G网络。同时，还可以充分发挥产业链的带动能力，实现设备能力和终端能力共模最大化。设备共享：基于频谱资源和带宽共享，开发5G+4G通用硬件设备，实现基带具备不同制式切换能力（也称为模式转换），建设5G网络同时兼顾丰富的网络能力和4G业务需求，最大限度地实现设备利用效率。服务能力：4G网络整体容量仍在增长，部分地区频谱资源紧缺问题日益突出，用户业务感知保障压力不断加大。5GeMBB和4GeMBB都是移动数据业务，可以实现与4G网络的业务共享。同时，5G网络可以提供至少是4G十倍的峰值速率、毫秒级的传输时延和千亿连接能力。因此，两者在协同共享网络能力的同时，更能满足融合和差异化业务长期共同发展的实际需求。4G方兴未艾，5G已经到来，5G+4G在网络和业务支撑能力上将长期并存。本文将从无线网络规划技术的角度探讨5G+4G无线网络协同发展的关键技术。共同努力，实现降本增效的网络建设和运营，也有利于网络的演进和发展。2.5G+4G网络覆盖协同建设覆盖目标关键技术分析。随着用户需求的同步发展和技术演进，无线蜂窝网络正逐步向新型组网架构演进。在保持现有室外蜂窝网络结构相对稳定的同时，在5G+4G协同发展的起步阶段，主要有以下内容：2.15G+4G站点资源共享技术2.1.1充分利用现有5G+4G站点共享共享2.6GHz频段，5G网络覆盖和服务能力优于4G标准，4G和5G有能力共享站点在网络规划技术方面，可以充分利用现有基站站点的机房设施，进行快速、低成本的网络建设。在此基础上，不同于以往全网标准化的指标建网目标，5G建网可基于“1：1”共享站点，实现灵活的指标建网。这一建网思路是基于原有4G站点升级为5G，网络覆盖和服务指标将优于4G。同时，在考虑不同场景时，4G标准宏站之间的距离存在差异。因此，针对5G目标网络规划的宏站间距可以根据实际情况，以存量物理站点为依据，以不同的规划指标（如设置挑战指标、基准指标和最低指标等）作为目标，筛选理想的结构场地，适应不同区域的最具成本效益的方案，确保投资效益。2.1.2天线共享经过多年的发展和技术迭代更新，公共移动通信网络存在2G/3G/4G天线点数多、空间有限等问题。5GAAU由于其技术特点，需要单独占用一根天线。因此，需要对4G/5G天馈系统进行集成整合。1对5G天线或1对4G和5G天线。本着有效匹配、适度超前的原则，精准进行配套建设，通过设计合理的天馈改造方案，实现现有资源与未来发展需求的整合，精准建设，减租减租。建设成本。2.25G+4G设备共享技术2.2.1设备能力共享不同于2G向3G、3G向4G网络标准演进。5G网络基于与现有成熟4G网络相同的频谱资源，可以充分利用该频段成熟产业链的优势，在现有设备基础上，实现5G+4G基础的通用硬件站，从而最大限度地推进5G新技术。为充分发挥5G设备能力，兼顾4G网络需求，现对5G新设备提出如下要求。支持160MHz全频谱带宽能力、支持SA/NSA共模能力、支持5G+4G共模/传输模式能力、支持动态功率共享能力。目前，国内外厂商均已完成设备研发，并可实现规模化供货。在这种情况下，新建5G基站可以通过“共站、共框、共板、共天”的方式共享资源，避免独立建设造成的浪费，从而充分发挥5G基站的优势。单位建设成本和运营成本。2.2.2设备建设协同5G+4G共站建设时，可采用5G基站反向激活4G功能的共模建设，同时满足两网业务需求。设备布置方面，原有4GD波段窄带设备（60MHz）RRU支持与5G设备重叠的频段，可考虑搬迁至周边区域继续发挥容量，避免设备浪费，以及迁移到需求区的新位置，以弥补盲点或现有站点的补充容量需求。对于带宽充裕的物理扇区，可以同时考虑F波段拆除。这时候整套4G基带和射频设备就可以使用，最大限度的节省投资。对于天线资源竞争激烈的平台，去除窄带RRU后，可能会占用杆位资源，应尽量避免。如果不拆4GD波段设备，需要考虑其设备频率与NR的协调要求，因为这部分设备只支持60MHz带宽，与5G初始规划频段有部分重叠（重叠部分为40MHz带宽），4G设备的移频能力相对较低。差，必然导致生命周期变短。此外，还需要考虑到在这种情况下，非共模设备难以实现频段内的联合传输、资源共享等技术手段，4G网络的性能将受到影响一定程度上。根据以上分析，我们在进行建设时，通常会拆除老旧的D波段设备，同时通过5G反向激活4G功能来弥补4G网络覆盖和容量的需求。2.35G+4G频率共享技术5G商用初期，网络承载的业务较少。此时采用功率共享技术实现160MHz频谱资源在制式间的分配和调整，兼顾5G+4G双模网络的容量需求，提高频谱资源利用率。速度。随着5G网络用户和业务的逐步发展，最终将形成单模100MHz+60MHz的目标解决方案。2.3.1静态频率分配与共享技术5G建设初期，在进行4GD波段频率清理的同时，还需要考虑5G与4G频率资源共享与分配方案。本着面向当下、优先满足业务需求的原则，可以根据不同的业务场景按需分配带宽，采取不同的频率使用策略。场景一：4G极端热点和5G业务初期。此时4G业务需求量大，优先分配频率。4G可以多预留1个频点（4*20MHz），5G只启用80MHz带宽。场景二：5G体验优先业务示范区等5G重点场景。考虑优先满足5G需求，使用2515~2615MHz频率自下而上连续开放100MHz，4G业务通过FDD1800MHz和A波段refarming尽可能吸收流量，减少4GD波段带宽的频率使用策略要求。2.3.2动态频率分配技术考虑到5G和4G网络的长期共存和协调发展，除上述静态频率分配和共享机制外，还需要推动产业实现5G+4G的成熟完善的5G设备和应用2.6GHz频率动态共享技术，提高资源调动的灵活性，降低网络维护成本。5G+4G动态频谱共享技术，可灵活适应小区业务需求，同时实现同一载波上两种业务的随机调度，从而更充分地提高设备利用率和设备利用率。160MHz带宽频率资源。载波动态共享的实现机制如下。通常，5G载波配置4个UE工作带宽（BWP），终端根据能力配置1个或4个BWP。UE从BWP0接入时，根据初始网络配置接入对应的BWP。当5G载波和4G同时覆盖时，5G+4G动态频谱共享技术使5G载波动态调整对多个BWP的支持，使载波可以根据需要在休眠和激活状态之间切换.这个过程就是频谱“Reassignment”过程。5G+4G动态频谱共享技术可根据触发“重新分配”的判断条件，实现分钟级或更长时间级的频谱动态分配。2.45G+4G功率共享2.4.1功率协同配置影响分析当前5G基站设备标称功率可达240W（远期需求320W）。考虑到D频段为5G分配了100MHz带宽，为4G分配了20MHz带宽，5G可以满足200W满功率配置。如果4G需要更多的运营商配置，就会出现功率限制。这时候就需要考虑5G+4G的功率分配，最大化网络性能。首先分析不同功率配置对容量的影响：当4G新开通2~3个D波段载波（通过5G反向激活4G后具备3D-MIMO能力），每个载波根据功率谱密度为2W/Hz的功率配置，此时剩余的5G配置为160W功率，5G网络会因为功率的降低造成10%左右的容量损失，同时，由于在功率充足的情况下，4G网络可以获得比低功率配置高42%的容量提升。不同功率配置对容量损耗比的计算结果见表1。表1不同电源配置对4G和5G网络容量的影响接下来分析不同电源配置对覆盖的影响。如图1所示，从测试网的测试数据结果可以看出，在相同站距条件下，即使5G功率降低到120W，下行覆盖性能依然优于3.5GHz5G电源完全配置时的标准功能。图1不同功率配置对5G网络覆盖的影响2.4.2不同场景协调功率配置方案从以上分析可以看出，5G功率降低带来的性能损失较小，但可以带来明显的4G性能提升.同时，考虑到5G的起步阶段，4G网络的覆盖和容量需求仍然是重中之重。因此，在240W发射功率的设备条件下，应遵循面向当前、满足业务需求优先的原则。不同带宽的5G+4G功率分配建议如图2所示。图2不同带宽建议的5G+4G功率协调配置场景一：考虑到4G网络的覆盖和容量在初期仍是重中之重5G，首先要满足4G的频率和功率需求，建议优先分配4G2W/MHz功率资源，剩余功率资源再分配给5G网络。场景二：在演示场景或其他重要区域，为提供接近理论速率的业务体验，需为5G配置2515~2615MHz共计100MHz带宽资源，并根据功率分配5G功率2W/MHz的频谱密度。同时可以在D3频点反向激活4G3D-MIMO，吸纳现有4G容量。3、协同建设5G+4G网络容量3.1环境变化导致4G业务发展存在不确定性。5G强国战略将引发行业和产业链的深刻变革。同时，新管控政策的实施也给4G业务未来发展带来了不确定性。首先，5G强国战略和可能出现的新业务将刺激移动总流量的增长，有望带动4G业务同步发展。其次，5G终端的快速发展将带动5G消费行业，进而推动5G网络向4G的有效分流。一是5G终端形态发展迅速，种类繁多。二是5G终端价格并不高于4G。从2020年第二季度开始，厂商将陆续推出低端5G手机。预计2020年底手机价格将下降至1000-2000元。再次，政策因素带来竞争环境的变化。长期来看，会对4G网络流量的增长产生一定的抑制作用。2019年9月1日，数据共享包的销售将完全停止。10月以来，主管部门对三大运营商增加管控要求，有望改善竞争环境，进一步提质增效。4G业务在经历了移动业务需求发展和无限套餐带来的流量爆发高峰后，上述诸多因素将深刻影响4G业务的发展，为其带来不确定性。4G业务发展的拐点在关键阶段，过于谨慎或过于大胆的扩张策略都会带来损失。在此期间，为保证用户感知，避免投资浪费，4G网络扩容需要更加精准规划，充分利用新增5G资源，提供现有4G使用，从而降低成本，提高效率。3.2在5G上反向启用4G功能是5G+4G容量协同的重要技术手段。在这种情况下，充分利用设备共模/传输能力，在5G基站反向使能4G功能，是5G+4G容量协同的重要技术手段。技术手段。3.2.15G反向激活4G功能的工程实现方法使用5G宏基站设备反向激活4G功能时，需要购买一套BBU基带板硬件和4G功能硬件授权，AAU共享5G设备通过馈入，RRU软件许可使用原4G基站清频退网的软件许可。3.2.25G反向开通4G功能的载波带宽等效容量能力根据测试网测试数据，针对不同的5G基站信道能力，反向开通后，20MHz载波带宽吞吐能力可等效为4G载波的倍数，见表2。表25G基站不同信道类型反向启用4G网络性能对比3.35G+4G协同保障4G网络容量规划方法因此，4G扩容策略分为以下场景进行考虑。场景一：在5G规划区，使用5G反向4G功能，弥补4GD波段清频带来的4G性能损失，兼顾部分容量增长需求。场景二：在非5G规划区，充分利用旧5G规划区拆除的软硬件资源，通过设备回收实现扩容和容量共享。3.3.1通过5G反向开启4G功能，弥补4GD波段清频带来的4G性能损失。D波段在4G网络中扮演着重要的角色。D波段加F波段站址形成良好的综合覆盖，尤其是D波段站址更加丰富，需要充分考虑频率清理后对底层网络持续覆盖的影响。5G初期建设将集中在密集城区，这些地区是4GD波段站址集中的区域，D波段载频比和容量吸收比更高。在5G网络建设的同时，充分发挥5G+4G的协同作用，利用5G反向激活4G功能的技术特点，补充D波段频率清算后4G网络的容量和覆盖需求。3.3.2小区级4G容量保障选路策略分析4G网络经历了多期建设，站型组成非常复杂。以室外小区天线为统计粒度，覆盖一个物理区域的4G物理扇区包括多种逻辑小区类型，如单D扇区（1D/2D/3D小区）、F/D扇区（1F1D/1F2D等）。)、单F扇区、D/F/FDD混合扇区等。此外，还有6种频段资源可供4G网络扩展使用：TD-L标准的F频段、A频段、D频段，5G反向激活4G功能的D频段，1800MHz和900MHzFDD标准的频段。考虑到项目的实施，还会涉及到新的硬件和软件扩容等具体的实施方式，有更多的扩容方式可供选择。现有的站台结构和可选的实施方式在物理上都比较复杂，在不同扇区扩容时必然带来扩容系统选择和频段使用的复杂性。由于5G反向激活4G功能仍然需要一定的额外投入，这里以投资收益最大化的方法为例，在考虑4G扩容策略时，优先考虑其他小区的FDD1800MHz/F/A载波容量调度在网络中。当需求满足时，考虑使用5G反向激活来补充4G功能。各物理扇区的扩容策略如图3所示。图3投资收益最大化场景下的4G扇区容量保障及扩容策略在考虑不同的建设策略时，如优化4G网络性能或降低工程实施难度等，有不同的策略路径选择。由此也可以看出，5G+4G容量协调方案的复杂性，使得规划方案的制定难度成倍增加。如果将上述协调需求和算法工具化，实现小区级容量协调的自动选择，将大大降低规划难度，灵活完成多种策略选择和比较。四、结束语从国家战略层面，我国提出通过5G推进制造强国和网络强国建设。5G网络建设需求成为当前经济社会全面数字化转型的关键基础设施。如果在项目规划中能够充分贯彻和深入考虑5G+4G协同发展的理念，整合5G和4G网络在技术标准和工程建设方面的协同优势，不仅可以维持大客户的服务质量。既有4G用户数量，也提升了5G网络建设质量。【本文为专栏作家《移动实验室》原创稿件，转载请联系原作者】点此阅读更多本作者好文
