飛象網(wǎng)訊 無處不在的4G移動寬帶和海量的應(yīng)用已經(jīng)為我們的工作、生活帶來了意想不到的便利；包羅萬象的5G為我們帶來的將不僅僅是接入速率的飆升，還將通過靈活的網(wǎng)絡(luò)切片滲透到網(wǎng)絡(luò)社會的各個角落，成為垂直行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的利器和未來萬物互聯(lián)數(shù)字社會的基石。
隨著5G組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的如期凍結(jié)、5G頻譜分配方案的落定，5G設(shè)備的日臻完善和終端芯片研發(fā)進(jìn)展的加速，2019年將成為5G正式商用的元年。現(xiàn)階段，移動運(yùn)營商關(guān)注的焦點(diǎn)也從5G設(shè)備的測試驗(yàn)證轉(zhuǎn)向更為實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)部署，比如網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如何選擇、站點(diǎn)方案如何準(zhǔn)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)如何升級、運(yùn)維效率如何提升等。本文將結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)部署面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)進(jìn)行思考和探討，期望能為運(yùn)營商5G部署前的籌備工作提供一些思路。
SA or NSA？綜合頻譜、業(yè)務(wù)KPI、建網(wǎng)投資三大因素選擇網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
5G網(wǎng)絡(luò)支持獨(dú)立組網(wǎng)SA和非獨(dú)立組網(wǎng)NSA兩種架構(gòu)。NSA在架構(gòu)成熟度方面有3個月左右的先發(fā)優(yōu)勢，但僅適用于eMBB業(yè)務(wù)，并且非獨(dú)立組網(wǎng)還涉及與4G的復(fù)雜耦合; SA是終極的建網(wǎng)模式，在新業(yè)務(wù)支持、覆蓋、性能、組網(wǎng)靈活度、終端能耗等方面均有明顯優(yōu)勢。目前運(yùn)營商對SA架構(gòu)顧慮較多的因素是覆蓋、SA終端和5GC的成熟度。
從5G終端芯片廠商高通、Intel、MTK的5G研發(fā)路標(biāo)來看，2019年發(fā)布的終端芯片將同時支持NSA和SA，因而對大多數(shù)2019年才啟動5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的運(yùn)營商來說，5G終端不構(gòu)成選擇NSA或SA的決定性因素。
從5GC的成熟度來看，5G部署初期不必追求完整的功能特性，可以采用架構(gòu)一步到位、接口分步打開、功能分階段引入的策略，從而將5GC的商用時間點(diǎn)提前到2019年的一季度，因而也不構(gòu)成影響SA規(guī)模商用的制約因素。
鑒于SA架構(gòu)在多方面的明顯優(yōu)勢，假如5G覆蓋連續(xù)，能夠自成體系，則運(yùn)營商選擇NSA的動力會非常小，因而我們認(rèn)為除了業(yè)務(wù)需求因素，5G基站的覆蓋能力和運(yùn)營商的5G建網(wǎng)投資是選擇SA或NSA的關(guān)鍵因素，能否共站部署在一定程度上還要考慮4G基站的密度。
在5G AAU設(shè)備的天線陣列通道數(shù)和發(fā)射功率確定的前提下，5G基站的覆蓋主要取決于可用的5G頻段、覆蓋場景無線環(huán)境的復(fù)雜度，以及5G業(yè)務(wù)的KPI指標(biāo)訴求，尤其是小區(qū)邊緣的接入速率要求。而小區(qū)邊緣的最低接入速率要求需要統(tǒng)籌考慮5G業(yè)務(wù)的最低指標(biāo)要求，是否需要支持無縫移動及運(yùn)營商可以接受的5G建網(wǎng)成本等因素。
基于以上原則，假如運(yùn)營商在5G建設(shè)時只有毫米波頻譜，鑒于毫米波頻段相對于1.8GHz或2.6GHz頻段較大的傳播損耗和較差的散射、繞射能力，很難達(dá)到與4G相當(dāng)?shù)倪B續(xù)覆蓋水平，因而用作移動接入業(yè)務(wù)模式時，只能依托連續(xù)覆蓋的4G網(wǎng)絡(luò)，作為熱點(diǎn)區(qū)域的超高速率業(yè)務(wù)的容量補(bǔ)充，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上選擇NSA模式更為合適。
假如運(yùn)營商能夠獲取3.5GHz的主流頻段，對5G小區(qū)邊緣的速率要求為下行50Mbps (支持2K/4K高清視頻和AR應(yīng)用)，上行2Mbps（支持隨時隨地的720P視頻上傳），且具備在密集城區(qū)建設(shè)連續(xù)覆蓋5G網(wǎng)絡(luò)的投資實(shí)力，則根據(jù)中興通訊外場測試的數(shù)據(jù)，對站間距在400米以下的密集城區(qū)場景，完全可以通過4G與5G共站部署的方式使5G達(dá)到連續(xù)覆蓋的能力; 對站間距在400米以上的區(qū)域可新增適量的5G宏站或微站來滿足上行2Mbps的指標(biāo)要求，因而我們認(rèn)為SA是一步到位和更為經(jīng)濟(jì)的建網(wǎng)模式。
當(dāng)然，如果運(yùn)營商5G建設(shè)初期網(wǎng)絡(luò)投資非常有限，只能在4G網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)部署少量的5G基站，且業(yè)務(wù)模式主要是增強(qiáng)的移動寬帶接入，無疑選擇NSA建網(wǎng)模式更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
假如運(yùn)營商對5G網(wǎng)絡(luò)的邊緣性能提出更高的要求，比如上行速率提升到5Mbps(支持隨時隨地的1080P視頻上傳)，則即使采用NSA建網(wǎng)模式，同時利用4G和5G的上行傳輸能力，也很難在400米的站間距場景下達(dá)到上行5Mbps的指標(biāo)；而新建大量的基站又涉及較高的投資成本，此時建議通過1.8G/900M/700MHz頻譜與3.5GHz頻譜的載波聚合方式來滿足。既然1.8G/900M/700MHz頻譜已經(jīng)重耕為5G新空口，建網(wǎng)模式依然是5G獨(dú)立組網(wǎng)。
行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的率先實(shí)踐為5G SA的發(fā)展提供助力，中國移動牽頭發(fā)起的5G SA（獨(dú)立組網(wǎng)）起航行動、發(fā)布的《5G SA核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化白皮書》、高通對SA終端芯片的積極布局等事件均加速了SA產(chǎn)業(yè)鏈的成熟及其在全球的規(guī)模商用進(jìn)程。
現(xiàn)網(wǎng)如何引入5G？多頻段天面整合+多模融合的站點(diǎn)方案
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之外，如何在通信設(shè)備密布的現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)引入5G也是運(yùn)營商面臨的一個重大挑戰(zhàn)。
現(xiàn)階段900M/1.8G/2.1G/2.6G多頻段，GSM/UMTS/LTE/NB-IoT多制式共同運(yùn)營已經(jīng)成為大多數(shù)移動運(yùn)營商的常態(tài)，部分站點(diǎn)多家運(yùn)營商共享鐵塔等基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)象也普遍存在。因此，多數(shù)站點(diǎn)上天線和RRU設(shè)備部署密級，很難再增加5G AAU設(shè)備。而新建站點(diǎn)又面臨站點(diǎn)獲取難、投資成本高、建設(shè)周期長等諸多問題。
多頻段、多端口無源天線，有源+無源混合天線以及超寬帶RRU設(shè)備的推出為解決宏基站天面空間緊張的問題提供了一個新的思路。運(yùn)營商可以在5G建設(shè)之前或5G建設(shè)時將現(xiàn)網(wǎng)每個扇區(qū)的多面天線和多個RRU設(shè)備進(jìn)行合理的整合和優(yōu)化，從而釋放出寶貴的天面空間用于安裝5G AAU設(shè)備，最終形成每扇區(qū)只用1-2面多頻段無源天線和2-3個RRU設(shè)備涵蓋2G~4G所有頻段和無線標(biāo)準(zhǔn)，一面有源天線服務(wù)于5G網(wǎng)絡(luò)。從而在不新建站點(diǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的部署，并降低多網(wǎng)共存場景下的運(yùn)維成本。
5G AAU設(shè)備的選型方面，經(jīng)過商用網(wǎng)絡(luò)外場的測試驗(yàn)證，中興通訊推薦在密集城區(qū)采用64T64R AAU追求至高的性能，一般城區(qū)和郊區(qū)使用16T16R AAU兼顧網(wǎng)絡(luò)覆蓋與建網(wǎng)成本。64T64R AAU獨(dú)立收發(fā)通道數(shù)較多，可同時支持精準(zhǔn)的水平和垂直維度的波束賦型，從而在人口密集的場景達(dá)到理想的空分容量增益；此外64T64R AAU的波束反射、繞射、抗干擾能力更強(qiáng)，即使在無線環(huán)境復(fù)雜的密集城區(qū)也可實(shí)現(xiàn)3.5G NR和現(xiàn)網(wǎng)1.8GHz 2T2R LTE共站同覆蓋，從而降低5G網(wǎng)絡(luò)的部署難度和成本。針對一般城區(qū)和郊區(qū)場景，數(shù)據(jù)用戶數(shù)少、流量密度低，MU-MIMO配對成功概率小，選用16T16R AAU的性價比更高，且16T16R AAU即可實(shí)現(xiàn)3.5G NR和1.8G LTE共站同覆蓋。
針對5G覆蓋的盲點(diǎn)或熱點(diǎn)場景，建議使用Pad微站提升局部性能。Pad大小的5G微基站可以隱蔽安裝在建筑物外墻、路燈桿、廣告燈箱等位置，顯著降低站點(diǎn)獲取的難度并可快速提升熱點(diǎn)流量和盲點(diǎn)覆蓋。
在基帶處理方面，面向未來的大容量基帶處理單元可支持2G至5G所有無線標(biāo)準(zhǔn)，支持集中式單元CU和分布式單元DU的靈活部署策略，除了支持4G和5G的融合組網(wǎng)外，還可在現(xiàn)網(wǎng)2G/3G基站設(shè)備接近生命周期時替代已有的基帶設(shè)備，并支持未來2G和3G業(yè)務(wù)處理資源向4G和5G的平滑遷移，從而最大程度保護(hù)運(yùn)營商的設(shè)備投資。
如何應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維挑戰(zhàn)？引入AI提升多網(wǎng)共存的運(yùn)維效率
5G時代，運(yùn)營商將面臨網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜化、業(yè)務(wù)多樣化、體驗(yàn)個性化的挑戰(zhàn)。
網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜化主要體現(xiàn)在多網(wǎng)共存，5G大規(guī)模天線陣列密集組網(wǎng)時波束控制和參數(shù)配置復(fù)雜度相比4G提升了一個數(shù)量級。而SDN、NFV、云化部署更是顛覆運(yùn)營商運(yùn)維團(tuán)隊(duì)熟悉的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維模式。業(yè)務(wù)多樣化主要體現(xiàn)在5G將滲透到工業(yè)制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、智慧家居、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動駕駛等垂直行業(yè)。體驗(yàn)個性化主要體現(xiàn)在5G要為特定的行業(yè)或用戶提供定制化、差異化的服務(wù)，構(gòu)建涵蓋用戶全業(yè)務(wù)流程、全業(yè)務(wù)場景的網(wǎng)絡(luò)接入數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用服務(wù)，并負(fù)責(zé)定制化切片全生命周期的管理和持續(xù)優(yōu)化。以上三方面的挑戰(zhàn)迫切需要引入AI技術(shù)來提升運(yùn)維效率。
以機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)為代表的AI技術(shù)可以廣泛用于網(wǎng)絡(luò)告警、故障根因分析、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、性能優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)容量預(yù)測、精準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)級的能耗管理、云化網(wǎng)絡(luò)資源動態(tài)調(diào)度、智能網(wǎng)絡(luò)切片等領(lǐng)域，從而提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本。從AI應(yīng)用的維度來看，可大致分為智能站點(diǎn)設(shè)備、智能運(yùn)營維護(hù)、智能邊緣云引擎、智能網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)等。
盡管運(yùn)營商在5G網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營過程中會面臨各種挑戰(zhàn)，但是5G網(wǎng)絡(luò)的靈活切片能力和對垂直行業(yè)數(shù)字化、智能化改造的強(qiáng)大潛力也讓運(yùn)營商對5G時代的網(wǎng)絡(luò)盈利能力滿懷信心。中興通訊愿與運(yùn)營商深度合作，共同化解5G時代網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)維的難題，攜手共創(chuàng)美好的未來！
