DSS技術(shù)在聯(lián)通電信5G基站建設(shè)規(guī)劃中的應(yīng)用及發(fā)展

蘆佐楠　譚賡　張釗偉

【摘要】? ? 本文通過(guò)DSS技術(shù)在聯(lián)通電信建設(shè)規(guī)劃中的地位引入，闡述了DSS技術(shù)在運(yùn)營(yíng)商建設(shè)中的應(yīng)用原理，分析了DSS技術(shù)的發(fā)展方向，提出了DSS技術(shù)的展望，最后給出了頻譜最終部署建議。

【關(guān)鍵詞】? ? 動(dòng)態(tài)頻譜共享（Dynamic Spectrum Sharing，DSS）? ? 4G/5G? ? 聯(lián)通電信? ? 規(guī)劃

引言：

根據(jù)十四五規(guī)劃的國(guó)家戰(zhàn)略要求，加快數(shù)字化發(fā)展建設(shè)數(shù)字中國(guó)，無(wú)論是提供智慧便捷的公共服務(wù)，還是加快推動(dòng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化，對(duì)聯(lián)通電信運(yùn)營(yíng)商的第五代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)從速度和質(zhì)量上都產(chǎn)生更高的要求。自2019年的下半年伊始，針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)聯(lián)通和電信兩家運(yùn)營(yíng)商采取共建共享的方式，雙方現(xiàn)有的站址和頻段資源如何能充分利用和整合，在保證雙方需求的下，規(guī)劃并建設(shè)出一張高質(zhì)量高滿意度的網(wǎng)絡(luò)，能達(dá)到1+1>2的效果，成為近幾年雙方建設(shè)和規(guī)劃中重要組成部分。

一、DSS在建設(shè)規(guī)劃中的地位

5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，無(wú)論是設(shè)備參數(shù)規(guī)劃，頻段規(guī)劃，站址規(guī)劃，傳輸資源規(guī)劃等，還是針對(duì)ToB，ToC的重點(diǎn)目標(biāo)，都要分階段分步驟的實(shí)施，為最終目標(biāo)：打造一張速率更快、體驗(yàn)更好、覆蓋更寬、口碑更優(yōu)的精品第五代通信網(wǎng)絡(luò)。

在針對(duì)頻段規(guī)劃中，目前多采用固定頻段分配策略，為了避免用戶之間的互相干擾，可能會(huì)存在頻段被單獨(dú)占用形成的頻段閑置等不能充分利用的問(wèn)題。隨著近幾年的5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)?？焖俨渴鸾ㄔO(shè)，用戶業(yè)務(wù)對(duì)于頻段資源的需求也隨著快速增長(zhǎng)，再根據(jù)國(guó)家規(guī)劃及運(yùn)營(yíng)商建設(shè)網(wǎng)絡(luò)頻段的規(guī)劃，需要運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能夠采取先進(jìn)的頻段資源管理方法來(lái)滿足隨著建設(shè)增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求增長(zhǎng)。

動(dòng)態(tài)頻譜共享（DSS）技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展，能夠提高頻段利用率，在有限的頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源的充分利用，進(jìn)而為以后的頻率分配智能化和設(shè)備集成化提供技術(shù)保證。

二、DSS在現(xiàn)有建設(shè)規(guī)劃中的應(yīng)用原理

在建設(shè)規(guī)劃中通常DSS應(yīng)用于2.1GHz LTE FDD & NR 動(dòng)態(tài)頻譜共享，2.1GHz LTE和NR動(dòng)態(tài)頻譜共享是指將LTE和NR兩種制式共享在2.1GHz的20M頻譜中，根據(jù)業(yè)務(wù)量的需求兩種制式使用相同的頻譜資源。根據(jù)瞬時(shí)的需求將兩種制式動(dòng)態(tài)分配在相同頻譜里，利用eNodeB和gNodeB的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)LTE和NR兩種制式對(duì)共享頻譜的協(xié)調(diào)與配合。在技術(shù)層面上講，4G協(xié)議是5G協(xié)議的底層基礎(chǔ)和底層邏輯，這是4G和5G可以共享前提，所以它們具有很好的相關(guān)性和承接性。

在2.1GHz的頻譜里，首先，NR和LTE擁有基本相同的幀結(jié)構(gòu)：solt（1ms子幀）、10ms幀，其中包含OFDM符號(hào)14個(gè)，傳輸時(shí)間間隔相同，調(diào)度一次的時(shí)長(zhǎng)都是毫秒級(jí);其次，4G和5G擁有相同的子波間隔：15Hz;再次，4G和5G多址方式的兼容：下行為CP-OFDM，上行為DFT-S-OFDM（4G/5G）和CP-OFDM（5G）可以共存，共享方式如圖1所示。

動(dòng)態(tài)頻率的共享流程方式，一般采用負(fù)荷需求計(jì)算：根據(jù)上行PUSCH利用率，下行PDSCH/PDCCH利用率，上/下行流量等指標(biāo)進(jìn)行綜合計(jì)算負(fù)荷。頻率共享的判決方式如表1所示。

三、DSS的技術(shù)發(fā)展方向

雖然動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)很有發(fā)展?jié)摿图夹g(shù)吸引力，但是在技術(shù)層面上的完全共享動(dòng)態(tài)頻譜，依然有很大困難。首先是如何避免4/5G之間的信號(hào)干擾與信道相互沖突，其次是實(shí)現(xiàn)4/5G用戶需求的最優(yōu)調(diào)配、讓資源最優(yōu)使用，其實(shí)現(xiàn)方法為系統(tǒng)廠商資源分配算法實(shí)現(xiàn)調(diào)配。一般需要設(shè)計(jì)成4G優(yōu)先，5G適時(shí)介入占用。其中原因主要是4G信號(hào)對(duì)應(yīng)匹配機(jī)制和物理通道信號(hào)相對(duì)寬松，對(duì)于信道的控制和參考信號(hào)的提取都為全頻段映射。而5G與4G存在相似和相同的各種物理信道與控制信號(hào)，這對(duì)于4/5G不同制式的信號(hào)沖突提供了不確定因素。從整體來(lái)看，動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)，對(duì)于整體頻譜的總?cè)萘渴怯幸欢〒p失的，因?yàn)闊o(wú)論是否只有4G或5G獨(dú)占共享頻段，都要保證另一空閑制式基本信令需求通道，來(lái)保證有新需求的信令能夠順利接入系統(tǒng)。另一方面，對(duì)于動(dòng)態(tài)共享頻譜實(shí)現(xiàn)的敏感度也是技術(shù)的保證，動(dòng)態(tài)頻譜共享系統(tǒng)對(duì)于不同網(wǎng)絡(luò)制式的調(diào)配及時(shí)程度，來(lái)保證5G和4G的低時(shí)延要求，基本要在1-100ms內(nèi)的響應(yīng)敏感度才能保證不同制式流量的變化要求，快速的接入新增用戶和平穩(wěn)的切換4/5G制式。

動(dòng)態(tài)頻譜共享研究的技術(shù)方向的關(guān)鍵點(diǎn)包括：射頻原理技術(shù)，各場(chǎng)景下的組網(wǎng)技術(shù)，無(wú)線接口，高層優(yōu)先級(jí)技術(shù)，物理層技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等。

（一）射頻原理技術(shù)

通過(guò)研究射頻原理技術(shù)，在市場(chǎng)主流芯片為多頻多模制式前提下，對(duì)于支持共享頻譜射頻新型技術(shù)進(jìn)行合理預(yù)測(cè)分析，使其能夠處理同時(shí)工作和多個(gè)通道間的互處理，能夠靈活準(zhǔn)確的調(diào)制針對(duì)不同系統(tǒng)制式間的相同或相似頻率，能夠精準(zhǔn)地在射頻上支持更瑣碎的帶寬，能夠支撐和整合未來(lái)更寬廣的頻率范圍，能夠?qū)掝l譜檢測(cè)達(dá)到壓縮感知和多通路檢測(cè)等效果，達(dá)到重新設(shè)計(jì)射頻參考結(jié)構(gòu)和參數(shù)的目的。

（二）各場(chǎng)景下的組網(wǎng)技術(shù)

通過(guò)研究共建共享的規(guī)劃和建設(shè)實(shí)施方案，根據(jù)實(shí)際情況以建設(shè)最終精品網(wǎng)絡(luò)為目的，分步驟分階段的實(shí)施組網(wǎng)計(jì)劃。針對(duì)覆蓋區(qū)域：人口十分稠密或一般稠密的城區(qū)、發(fā)達(dá)或一般發(fā)達(dá)的縣城、重點(diǎn)或非重點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、重點(diǎn)或普通農(nóng)村等劃分覆蓋頻段及制式，結(jié)合雙方資源明確各個(gè)制式的部署和帶寬，目前雙方的頻譜及制式部署方式如圖2所示。

針對(duì)專(zhuān)網(wǎng)行業(yè)場(chǎng)景：教育、電力、工業(yè)、醫(yī)療、媒體、港口、高鐵等明確需求速率，需求時(shí)延，需求頻率，明確覆蓋頻率和制式，如表2所示，進(jìn)行最優(yōu)組網(wǎng)架構(gòu)。

針對(duì)不用的城市制定不同階段的建設(shè)規(guī)劃組網(wǎng)任務(wù)，對(duì)于直轄市、一線城市、二線城市、其他城市等制定不同建設(shè)覆蓋要求，穩(wěn)步完成組網(wǎng)任務(wù)。反向針對(duì)市場(chǎng)牽引，投訴驅(qū)動(dòng)等感知反饋，完善網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。E25030CA-B760-4F99-B7D0-08DEC667473C

（三）高層優(yōu)先級(jí)技術(shù)

通過(guò)研究共享頻譜高層優(yōu)先級(jí)技術(shù)，解決由共享頻譜帶來(lái)的資源頻譜動(dòng)態(tài)變動(dòng)以及多個(gè)優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)共同存在的問(wèn)題。根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，對(duì)于所獲得大量并且零散的頻譜資源進(jìn)行高效管理與分析，對(duì)于多個(gè)共享節(jié)點(diǎn)間頻譜進(jìn)行合理和最優(yōu)的選擇，對(duì)于臨界切換時(shí)能夠合理預(yù)測(cè)和分析代價(jià)權(quán)衡，能夠進(jìn)行接入控制和跨層設(shè)計(jì)等，能夠分析對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)接入，現(xiàn)有業(yè)務(wù)管理，現(xiàn)有移動(dòng)性的判斷等流程的影響準(zhǔn)確分析。具體應(yīng)用部署4/5G時(shí)，可以支持默認(rèn)4G優(yōu)先或者支持5G優(yōu)先，無(wú)論哪種制式優(yōu)先，另外的制式的基礎(chǔ)信令通道頻譜要保證，并且能夠在到達(dá)條件時(shí)增加共享頻譜需求，此門(mén)限和條件可以根據(jù)運(yùn)營(yíng)商需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。在跨運(yùn)營(yíng)商共建共享時(shí)，可以設(shè)置成制式優(yōu)先，在共建的制式內(nèi)部可采用運(yùn)營(yíng)商的共建共享方案。

舉例，聯(lián)通可以設(shè)置成聯(lián)通4G業(yè)務(wù)優(yōu)先，在4G業(yè)務(wù)內(nèi)部可以按共享方案共享4G網(wǎng)絡(luò);之后再分配電聯(lián)5G共享頻譜資源。推薦使用次策略，能夠?qū)SS業(yè)務(wù)對(duì)于原有4G業(yè)務(wù)的影響降到最低。

（四）物理層技術(shù)

通過(guò)研究共享頻譜的物理層技術(shù)，從時(shí)域（time domain）、頻域（frequency domain）、碼域（code domain）等多個(gè)層面進(jìn)行解讀，檢測(cè)出頻譜使用狀況，研究測(cè)量和反饋技術(shù)，信道和參考信號(hào)等，為了防止4G LTE和5GNR信道的接入和信號(hào)的參考產(chǎn)生沖突反饋，4G LTE的下行信號(hào)有小區(qū)參考信號(hào)（CRS）等，5G NR的下行信號(hào)有單邊帶（SSB）、解調(diào)參考信號(hào)（DMRS）、信道狀態(tài)信息參考信號(hào)（CSI-RS）等。研究5G NR技術(shù)的演進(jìn)過(guò)程和4G LTE的上行信號(hào)：上行控制物理信道（PUCCH）、信道探測(cè)參考信號(hào)（SRS）、物理隨機(jī)接入信道（PRACH）的功能和信號(hào)配置，用來(lái)達(dá)成能夠合理配置頻譜資源和準(zhǔn)確及時(shí)上報(bào)共享頻譜結(jié)果的目的，研究主動(dòng)干擾等干擾的管理，以及對(duì)于頻譜共享環(huán)境變化的適應(yīng)，用來(lái)分析更多可能的多址方式。

（五）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與無(wú)線接口

以集中式架構(gòu)為主，分布式架構(gòu)為輔，變更網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，部署共享節(jié)點(diǎn)間接口和新增節(jié)點(diǎn)接口。新增高級(jí)頻譜管理權(quán)限接口應(yīng)用在現(xiàn)有共享節(jié)點(diǎn)之上，對(duì)于頻譜進(jìn)行更合理的分配與調(diào)度，對(duì)于共享節(jié)點(diǎn)的需求可以更精準(zhǔn)的獲得，以及公共資源池的維護(hù)管理。對(duì)于節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的資源進(jìn)行重新配置，對(duì)于系統(tǒng)針對(duì)頻譜分配結(jié)果的執(zhí)行，以及對(duì)各個(gè)共享節(jié)點(diǎn)需求統(tǒng)計(jì)和測(cè)量。

此外還有頻譜共享系統(tǒng)間共存技術(shù)，多系統(tǒng)整合的安全技術(shù)等發(fā)展方向。

四、結(jié)束語(yǔ)及展望

隨著5G的持續(xù)發(fā)展，聯(lián)通電信建設(shè)規(guī)劃的日益明確，頻譜資源的合理利用，快速實(shí)現(xiàn)低成本建設(shè)5G基礎(chǔ)覆蓋，DSS技術(shù)提供了技術(shù)支持。隨著頻段飽和，如何能有效地智能調(diào)度共享更廣頻譜和制式，成為建設(shè)高效精品網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)和前提。

本文針對(duì)DSS技術(shù)在聯(lián)通電信建設(shè)規(guī)劃中的地位，闡述了在現(xiàn)有建設(shè)規(guī)劃中的應(yīng)用原理，分析了DSS的技術(shù)發(fā)展方向。針對(duì)共享頻譜的優(yōu)化和資源的合理分配提供了明確方向，并對(duì)聯(lián)通電信建設(shè)規(guī)劃的發(fā)展，如何能更好地使用戶由LTE向NR平滑過(guò)渡，提升5G的用戶感知給予建議。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 3GPP.3GPP TS 23.501：System architecture for the 5G systemV15.2.0[S].2018.

[2] 3GPP.3GPPTS 37.340：Evolved universal terrestrial radio access（E-UTRA） and NR V15.7.0（release 15）[S].2019.

[3] 3GPP.3GPP TS 37.340：Evolved universal terrestrial radio access（E-UTRA）and NR V16.1.0（release 16）[s].2020.

[4] 戴振光，劉玉龍，姚萬(wàn)立 .5G 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用分析 [J].廣西電力，2019（5）

[5] 王學(xué)靈 . 頻譜共享技術(shù)及其在 5G 網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用建議 [J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù) ，2019（12）：52-55.

蘆佐楠（1986-），男，學(xué)士，工程師，多年來(lái)負(fù)責(zé)并參與遼寧、北京、內(nèi)蒙古等多地市多運(yùn)營(yíng)商的設(shè)計(jì)和規(guī)劃工作;

譚賡（1993-），男，學(xué)士，工程師，近年來(lái)參與規(guī)劃、設(shè)計(jì)了多項(xiàng)通信工程建設(shè)項(xiàng)目，具有豐富的通信工程規(guī)劃設(shè)計(jì)資歷;

張釗偉（1987-），男，學(xué)士，工程師，主要從事LTE/5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化及工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)工作;

李明（1980-），男，學(xué)士，高級(jí)工程師。E25030CA-B760-4F99-B7D0-08DEC667473C