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基于eMBB应用场景下的5G无线网络部署方案设计

2023-09-17张林

中国新通信 2023年13期
关键词:无线网络宽带时延

关键词:eMBB;应用场景;5G 无线网络部署

在无线通信技术不断推广和普及的背景下,人们对无线应用提出了更高的要求,促使无线数据业务增长速度越来越快。无线通信技术在未来发展中,除了要符合人们的高质量通信需求外,还要为提高国民经济水平提供重要技术支持,提升5G 应用前景。ITU 通过运用5G 网络技术,有效地定义以下三大应用场景[1]:增强移动宽带(Enhance Mobile Broadband,eMBB); 海量物联网通信(Massive Machine Type of Communication,mMTC);超高可靠性与超低时延业务(Ultra-Reliable& Low-Latency Communications,URLLC)。应用场景不同,对网络性能指标提出的要求也有所不同,为保证网络部署水平,要循序渐进地引入和使用5G 网络,并结合eMBB 应用场景,提出相应的5G 无线网络部署方案。

一、5G 应用场景

结合5G 网络多样化发展特点,其应用场景主要包含广域覆盖、机器间通信、大型露天集会、地铁等部分,应用场景不同,所对应的业务类型组合方式也存在一定的差异,这充分体现了业务需求场景的应用特点。ITURIMT2020andbeyond成功定义和推广以下三种应用场景。接下来,对三种应用场景进行详细介绍。

(一)eMBB

增强移动宽带(eMBB)主要是指在参照现有移动宽带业务场景的前提下,不断地提高网络速度,为用户提供良好的使用体验。例如:在eMBB 应用场景下,播放5K 高清视频,其峰值始终维持在12Gbps 左右。经过预测发现,全球IP 视频流量出现指数型增长,同时,移动数据流量增长幅度是原来的8 倍左右。目前,高清视频作为一种重要业务,在管理移动通信网络流量中发挥出重要作用,所以,为满足5G 网络迅猛发展需求,在eMBB 应用场景下,市面上会出现大量的流媒体,为基于eMBB 应用场景下的5G 无线网络部署方案设计人们的日常生活和工作提供极大的便利。eMBB 主要应用于虚拟现实、超高清视频等领域,这类应用场景通常对带宽提出了更高的要求。eMBB 应用场景的关键性能指标参数如表1 所示。

从表1 中的数据可以看出,对于慢速移动用户而言,其用户体验速率相对较低,仅仅达到2Gbit/s 量级,当信噪比较差时,应将用户体验速率控制在100Mbit/s 以上,将业务密度控制为12Tbit/s/km2;对于高速移动用户而言,需要其移动速率控制为500km/h;对于用户平面而言,其延时应控制为5ms[3]。另外,eMBB 应用场景还涉及交互类操作,例如,为了保证虚拟现实体验的真实性,要将时延设置为10ms 量级。

(二)mMTC

海量物联网通信(mMTC)主要应用于智慧城市建设、智能家居打造、视频监控等领域中,mMTC 应用场景通常对连接密度提出了更高的要求,并呈现出行业多元化发展趋势。在建设智慧城市期间,要优先选用低成本、低功耗的抄表[4],并利用5G 网络,完成对海量小数据包的高效化连接;在打造智能家居时,并没有对业务时延提出较高要求,但是所设置的终端应结合温度、振动、旋转速度,对家居电器工作环境进行控制;在进行视频监控时,要保证部署密度,同时还要为终端提供高速率宽带[5]。

(三)URLLC

超高可靠性与超低时延业务(URLLC)主要应用于自动驾驶监测、工业机器设备加工制造等领域中。URLLC 应用场景通常对时延可靠性提出了更高的要求,在进行自动驾驶监测时,保证其监测实时性,要将时延设置到毫秒级;在进行工业机器设备加工制造时[6],要将时延设置到十毫秒级,并将其可用性控制为100%。URLLC 应用场景相关业务指标设置如表2 所示。

二、支持eMBB 应用的5G 无线网络部署方案

最近几年,随着超高清、三维视频的出现和推广,有效地提高驱动数据速率,例如:通过对8K 三维视频进行压缩处理后,其传输速率达到2Gbit/s。为满足移动互联网使用需求,提高5G 技术发展水平,加强对eMBB(增强移动宽带)的应用显得尤为重要[7]。

(一)网络性能要求

结合5G 应用场景,定义5G 网络关键性能指标(KeyPerformance Indicators. KPI),并确定出相应的要求。在进行5G 网络规划时,要结合KPI 指标,确定出合适的规划目标。5G 网络KPI 性能如表3 所示。

(二)終端支持情况

美国于2016 年展开3GPPRAN1#87 次会议,在会议上明确提出增强移动宽带(eMBB)场景,并制定出相应的信道编码技术方案。另外,将Polar 码、LDPC 码分别设置为控制数据信道编码方案[8]。所以,为保证终端产品形态构建水平,相关人员要重视对eMBB 应用支持。

(三)频率部署方案

在eMBB 应用场景下,要结合流量增长需求,为其提供超高速率宽带,并增加新的频谱,从而满足相关频率部署需求。同时还要运用毫米波频段,获得2GHz 以上的频段;运用厘米波频段,获得几百MHz 的频段。所以,在eMBB 应用场景下,所设置的频段除了要满足覆盖需求外,还要满足容量需求[9]. 为了保证5G 无线网络部署方案的可行性,还要科学配置中低频段,而多个频段需要容量相对较高,相关人员要重视对专用频率的补充和完善。

(四)网络部署方案

在进行5G 网络建设期间,要结合eMBB 应用场景,运用5G 网络各项关键技术,完成对所需网络的科学化部署,同时还要采用5G 网络逐步演进的方式,对网络建设工作进行分步骤完成。在建设5G 网络时,要利用5G 无线技术,实现LTE 技术互操作。同时还要采用站点传输的方式,安全、可靠地传输和管理控制面信息[10],并借助5G 站点,确保用户面的容量得以大幅度提高。在接入eMBB 业务时,要重视对5G 网络的运用;在确定网络架构时,要采用NGFI 架构方式,保证资源池实现效果,从而最大限度地提高基站回传资源利用率。eMBB 应用场景下的无线接入网部署方案如图1 所示。

在建设5G 独立站点时, 要运用C-RAN 架构方式,完成对基站回传网的构建,同时使用基带单元与射频拉远模块,构建无线云中心(Radio Cloud Center,RCC);使用射频拉远模块,构建射频拉远系统(RadioRemote System,RRS)。另外,在射频拉远系统的应用背景下,可以将其控制面与用户面隔离开来,确保两者之间处于一种相互分离状态,然后使用系统控制面发送控制信息;使用系统用户面传输用户信息。在此基础上,还要利用C-RAN 网络架构方式,将射频拉远系统与无线云中心进行有效地连接,使其连接为统一整体,再接入相应的核心网。在建设5G 共址站点时,要在参照原有链路资源的基础上,安全可靠地传输控制面信息,使得用户面的容量得以大幅度提高。最后,运用5G 网络完成对eMBB 业务的成功接入。

三、基于eMBB 应用场景下5G 无线网络部署注意事项

5G 移动通信具有速度高、宽带大、时延低等特点。应用场景不同,所对应的新型无线网络架构部署也存在一定的差异性。通过运用5G 移动通信技术,可以完成对高性能移动互联网的构建,不断扩大移动互联网规模。在高速度、高宽带的状态下,可以有效地提高增强移动宽带(eMBB)的基带速率;在进行5G 移动通信时,eMBB 作为一种重要应用场景,具有高热点、高速率、高容量等特点。为保证5G 无线网络部署水平,相关人员要从以下三个方面入手,对其进行科学部署,促使5G 网络部署变得更加灵活化、创新化。

(一)CU+DU分层

在进行集中部署CU(命令基站)时,要将CU(命令基站)统一部署到控制面上,从而形成独立、统一的控制面,然后利用该控制面,对不同CU(命令基站)面进行针对性地管理。若干个DU(数据基站)均属于CU(命令基站),通过利用DU(数据基站),可以实现对各项无线资源的统一化管理。另外,在CU+DU 分层组网管理模式应用下,可以实现智能化控制和操作控制面。在保证DU(数据基站)分区部署水平的基础上,要结合热点区域划分情况,运用超密集部署方式,保证降温面积下的超高吞吐率。在以上基站中,通过运用DU(数据基站),对所需数据进行集中控制;通过运用CU(命令基站),对所需数据进行细节化控制,确保这两个基站能够分工协作。

(二)设置虚拟化的超密机组网架构

在设置控制面时,要将其直接设置为虚拟化的超密机组网架构,结合eMBB 应用场景高热点性、高容量性特点,从以下几个方面入手,完成对虚拟化的超密机组网架构的设置。首先,要采用集成控制面的方式,科学部署用户面功能基站,同时还要采用分离模式,对超密集组网进行分离处理,避免对控制面产生不良影响。在抽取各个基站的部分资源时,要采用承载统一的方式,对虚拟控制网络架构进行处理,从而实现对大型虚拟信令基站的构建,同时还要运用信令基站,对海量数据进行承载处理,完成对虚拟化的超密机组网架构的科学化设置。

(三)超高可靠和低时延通信模式构建

在构建超高可靠和低時延通信模式时,要重视对无线资源的利用,从而实现对各项控制信令资源的统一化传输和存储,保证各项控制信令资源控制水平。另外,还要重视对分层部署架构的设置。在eMBB 应用场景下,为充分发挥和利用5G 网络技术的应用优势,要结合用户终端数据量小、移动速率高、功耗低等特点,科学化部署无线网,确保业务与用户之间建立良好的连接关系。在此基础上,还要结合用户接入控制需求,全面化收集和汇聚用户各项相关数据,并落实好相关转发工作,将其转发到数据基站中,由数据基站统一处理这些数据,从而实现对无线资源的智能化控制,促使整个移动通信场景向人性化、创新化、专业化方向不断发展。

四、结束语

综上所述,对于eMBB 而言,其应用和部署对后期验证5G 网络关键技术方面发挥着重要作用。为保证网络部署水平,要结合高速场景、密集组网等不同场景应用情况,选择合适的部署方式,这样不仅可以显著提升移动平滑性,还能保证终端切换成功率,同时还能减小终端掉话率,极大地提高用户使用体验。

作者单位:张林 中国广电山东网络有限公司茌平分公司

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