對面向城市復(fù)雜環(huán)境的5G移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的幾點探討

王 琦

（廣東郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510630）

1 5G移動通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的相關(guān)概述

5G移動通信技術(shù)屬于第五代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，它是在4G移動通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)上而發(fā)展起來的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，5G移動通信網(wǎng)絡(luò)主要包括場景部署、5G核心網(wǎng)絡(luò)與接入網(wǎng)等幾大技術(shù)。

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)部署場景

在進行5G場景部署時，需要綜合分析室內(nèi)和室外的場景分布情況進行分析。5G網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于如下三種場景：第一，增強移動寬帶（eMBB）應(yīng)用，主要功能是為用戶提供互聯(lián)網(wǎng)通信業(yè)務(wù)，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(wǎng)絡(luò)、AR、VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及侵入式游戲、網(wǎng)絡(luò)全息視頻業(yè)務(wù)、其他移動通信業(yè)務(wù)的需求，方便用戶能夠隨時隨地的接入網(wǎng)絡(luò)，參與不同類型的業(yè)務(wù)活動中，同時還能用戶提供無縫對接的高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)；第二，低時延高可靠（uRLL）應(yīng)用，主要功能是滿足大型場館內(nèi)的各種物聯(lián)網(wǎng)及其垂直應(yīng)用的業(yè)務(wù)要求，例如車聯(lián)網(wǎng)、智能交通、遠程工業(yè)控制、遠程醫(yī)療手術(shù)、遠程實驗與教育活動，這些場景往往都是產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，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(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信，才能保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性；第三，海量大連接（mMTC）的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，主要功能是面向智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、森林防火等大型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，一般都是以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標的數(shù)據(jù)控制業(yè)務(wù)，同時還具有小書包、低功耗的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而且還存在著海量數(shù)據(jù)連接的特點，針對城市的復(fù)雜環(huán)境，需要采用合適的技術(shù)來部署5G網(wǎng)絡(luò)。

1.2 5G核心網(wǎng)

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷成熟，運營商也開始利用5G技術(shù)進行組網(wǎng)，以實現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)的應(yīng)用，服務(wù)商開始將前期的NSA模式向SA或NSA/SA網(wǎng)絡(luò)升級，以滿足復(fù)雜通信的需要，并采用邊緣計算技術(shù)，提高5G網(wǎng)絡(luò)的通信效率，將eMBB業(yè)務(wù)向5G核心網(wǎng)分流，在5G網(wǎng)絡(luò)邊緣對信號進行處理。核心網(wǎng)絡(luò)時5G網(wǎng)絡(luò)部署的關(guān)鍵，它具有SDN和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)驅(qū)動，物理硬件與邏輯分離等特征，具有靈活組網(wǎng)的功能。具體的5G核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。5G承載網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)主要包括邊緣、本地與區(qū)域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等，根據(jù)通信環(huán)境的需要，可以在不同的數(shù)據(jù)中心可以提供邊緣計算MEC，并將虛擬化技術(shù)、云技術(shù)等融合在一起，將城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)等連接在一起，來構(gòu)建光網(wǎng)絡(luò)、IP通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕ヂ?lián)互通。

圖1 5G核心接入網(wǎng)的架構(gòu)

數(shù)據(jù)中心通過專用的出口路由器實現(xiàn)與區(qū)域網(wǎng)、骨干網(wǎng)等連接在一起，由于不同的區(qū)域網(wǎng)與數(shù)據(jù)中心存在的距離不同，為了保證IP網(wǎng)的互聯(lián)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(shè)備互聯(lián)或者其他設(shè)備將企業(yè)數(shù)據(jù)中心連接在一起，而數(shù)據(jù)中心的出口連接主要采用路由器與以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)、OTN網(wǎng)絡(luò)機芯連接，在具體的通信過程中，要求OTN網(wǎng)絡(luò)能夠支持lOGE、25GE、50GE、100GE等不同數(shù)據(jù)速率的接口連接。

1.3 5G接入網(wǎng)

在5G承載網(wǎng)絡(luò)中，可以利用ROADM技術(shù)來構(gòu)建MESH網(wǎng)絡(luò)作為接入網(wǎng)絡(luò)，一般將ROADM的設(shè)備建設(shè)在骨干匯聚和一級匯聚機房，便于網(wǎng)絡(luò)進行統(tǒng)一管理，同時也用于完成5G承載網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的處理，來優(yōu)化5G的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并能根據(jù)需要完成數(shù)據(jù)的傳輸，并采取OLP為主的網(wǎng)絡(luò)保護機制，來提高ROADM對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理的效率。根據(jù)ROADM建網(wǎng)結(jié)構(gòu)的要求，將省級骨干核心、市區(qū)級骨干網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)連接在一起，各個不同的網(wǎng)絡(luò)之間可以采用路由直連的方式進行連接，形成三層結(jié)構(gòu)的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，利用ROADM技術(shù)來實現(xiàn)5G通信接入，也有利于網(wǎng)絡(luò)信號的優(yōu)化。在5G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，一般采用多層管理結(jié)構(gòu)，即兩級骨干網(wǎng)絡(luò)中心和城域接入層，在利用ROADM技術(shù)進行組網(wǎng)時，要能夠覆蓋所有的通信區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)拓撲根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中連接的設(shè)備進行統(tǒng)計后分配資源，將光纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、節(jié)點數(shù)量以及節(jié)點間的業(yè)務(wù)關(guān)系，以便于快速的分配網(wǎng)絡(luò)資源，從而才能做好網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)設(shè)計。

2 城市復(fù)雜環(huán)境5G移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)

針對城市復(fù)雜的環(huán)境，5G移動網(wǎng)絡(luò)需要提供海量數(shù)據(jù)、大寬帶、低時延、服務(wù)種類多樣的服務(wù)，充分將4G/5G網(wǎng)絡(luò)融合在一起，采用5G切片技術(shù)，利用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)資源，針對不同環(huán)境的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型與場景的需求，來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。

2.1 語音話務(wù)負載均衡優(yōu)化技術(shù)

城市復(fù)雜環(huán)境的原因主要是人口密度較大，通信規(guī)模比較集中，在5G網(wǎng)絡(luò)使用的過程中，容易出現(xiàn)基站超載的情況，進而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信擁塞的情況，從而會影響用戶享受優(yōu)質(zhì)的語音通信服務(wù)，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(wù)負載均衡技術(shù)，合理的對各個基站的通信任務(wù)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(shù)據(jù)傳輸，同時利用統(tǒng)計軟件對每一個基站的話務(wù)承載量進行統(tǒng)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(yōu)化技術(shù)

由于城市的環(huán)境比較復(fù)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(shè)備、空調(diào)、官網(wǎng)設(shè)備、地鐵、體育館等外界的干擾，都容易造成5G移動網(wǎng)絡(luò)信號的中斷。因此，在5G移動網(wǎng)絡(luò)部署的過程中，需要采用干擾控制技術(shù)，對基站周圍環(huán)境的電磁波信號進行判斷，必要時可以采用先進的屏蔽設(shè)備增加5G發(fā)射基站，解決5G信號的干擾問題，以保證5G網(wǎng)絡(luò)部署的信號覆蓋能滿足要求。

2.3 覆蓋優(yōu)化技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)信號的覆蓋是否滿足要求，關(guān)鍵技術(shù)是對5G信號進行優(yōu)化處理，才能有效的實現(xiàn)5G信號的無縫對接，實現(xiàn)4G、5G信號平滑過渡，以保證5G信號的全覆蓋。在城市復(fù)雜的環(huán)境中，為提高5G網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的范圍比較小，那么5G信號的覆蓋就會存在盲區(qū)；第二，如果5G網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)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(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)，首先需要解決5G基站的周圍的環(huán)境，分析基站部署的高度，并合理調(diào)整智能天線的方位角與天線的發(fā)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(yōu)化技術(shù)

為了保證復(fù)雜環(huán)境中的5G信號的強度，可以采用5G移動網(wǎng)絡(luò)切換性能優(yōu)化技術(shù)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(yōu)化信號的傳輸性能，依據(jù)模糊邏輯的層次分析技術(shù)，來提高移動通信網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸質(zhì)量。由于5G網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源比較短缺，如果控制不好就容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的性能比較差，而且5G網(wǎng)絡(luò)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(yōu)化技術(shù)，可以有效解決5G網(wǎng)絡(luò)信號的中斷問題，還能進一步提高了5G移動無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

3 結(jié)束語

雖然5G移動通信網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上運用了SDN、D2D、MEC、異構(gòu)超密集部署分析和SDN等先進技術(shù)，但是由于5G網(wǎng)絡(luò)信號頻譜資源短缺、穿透能力弱等問題，還需要利用話務(wù)均衡、性能優(yōu)化、覆蓋優(yōu)化等技術(shù)，來提高5G信號的覆蓋率，也能進一步解決城市復(fù)雜環(huán)境的信號覆蓋問題，滿足大密度用戶的需求。