引言
當(dāng)前，智能天線、多輸入多輸出和基帶芯片等技術(shù)的快速發(fā)展，有力促進(jìn)了5G移動網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用普及。基于5G移動網(wǎng)絡(luò)，人們開發(fā)了在線學(xué)習(xí)、手機(jī)銀行、移動社交和生活繳費(fèi)等移動軟件，提高了社會移動數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)操作能力'％城市是5G移動網(wǎng)絡(luò)重要的應(yīng)用地域，小片范圍內(nèi)承載的用戶數(shù)量數(shù)以萬計，且5G移動網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)非常多。由于5G移動網(wǎng)絡(luò)自身固有的特點(diǎn)，穿透建筑大樓、地下涵洞等障礙物的能力非常弱。因此，為了保持5G移動網(wǎng)絡(luò)無縫覆蓋，需要實(shí)時跟蹤和分析網(wǎng)絡(luò)信號，及時發(fā)現(xiàn)無縫覆蓋中的漏洞，強(qiáng)化數(shù)據(jù)通信的可靠性和連續(xù)性。
01、城市復(fù)雜環(huán)境5G移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和應(yīng)用現(xiàn)狀
目前，隨著移動通信用戶的增多，5G移動網(wǎng)絡(luò)逐漸開始建設(shè)。例如，雄安新區(qū)、廣州、深圳、上海、杭州和北京等重要城市及地區(qū)，都開始建設(shè)試驗(yàn)性質(zhì)的5G移動網(wǎng)絡(luò)，以便能夠利用實(shí)際應(yīng)用場景檢測網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用性能，從而為以后大規(guī)模商用建設(shè)提供參考資料。城市作為人口集聚的場所，擁有大型的商業(yè)超市、體育廣場、地鐵交通、高層住宅和密集社區(qū)等。這些區(qū)域承載的業(yè)務(wù)多、用戶多，也是各個運(yùn)營商的經(jīng)濟(jì)利潤區(qū)和重點(diǎn)建設(shè)區(qū)。
具體的5G移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)如下：一是采用直放站，利用一些小型基站，在4G移動通信信號的基礎(chǔ)上，完成5G移動基站的部署和通信，其中直放站可以部署于商業(yè)超市、體育會館等地方；二是采用宏站構(gòu)建一個大型的基站部署于鐵塔、樓頂，實(shí)現(xiàn)對5G信號的發(fā)射和接收。
截至到2018年12月底，中國移動、中國聯(lián)通已經(jīng)在數(shù)十個城市建設(shè)了5G基站。例如，湖北移動已經(jīng)建設(shè)完成100多個5G基站，分布于漢口江灘、光谷和漢口火車站；北京聯(lián)通發(fā)布了“5G NEXT”計劃，在大興國際機(jī)場、密云古鎮(zhèn)、王府井大街和南鑼鼓巷等建設(shè)了數(shù)百個5G基站。這些基站可以有效支持多場景、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的城市人群通信傳輸。
5G移動網(wǎng)絡(luò)承載的應(yīng)用非常廣泛，不僅包括移動手游、手機(jī)銀行、移動旅游和在線學(xué)習(xí)等軟件，同時可以實(shí)現(xiàn)各類型智能VR和GPS定位功能。這些應(yīng)用需要依賴高速的數(shù)據(jù)傳輸通道，以便能夠提高應(yīng)用的實(shí)時性。5G網(wǎng)絡(luò)也引入了許多先進(jìn)技術(shù)，如SON技術(shù)、D2D技術(shù)、異構(gòu)超密集部署分析技術(shù)和SDN技術(shù)。設(shè)備到設(shè)備(Device-to-Device,D2D)技術(shù)可以支持移動終端設(shè)備復(fù)用小區(qū)資源，提高5G小區(qū)的資源利用率和網(wǎng)絡(luò)容量，也可以進(jìn)一步改善移動頻譜資源利用效果，提高網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的魯棒性。
自組織網(wǎng)絡(luò)(Self-Organizing Network,SON)可以實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營的自動化，如可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動化優(yōu)化、自動愈合，自我調(diào)整5G網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)性能、質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效能。SON可以降低網(wǎng)絡(luò)人工參與度，提高5G移動網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營效率。軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network,SDN)是一種新型的、先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)5G移動網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。利用核心技術(shù)OpenFlow可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制面與數(shù)據(jù)面分離，靈活控制5G移動網(wǎng)絡(luò)的流量，將5G網(wǎng)絡(luò)提升為一個更加智能的管道，為5G核心網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用創(chuàng)新提供良好的控制平臺。
5G移動網(wǎng)絡(luò)在為城市人群提供服務(wù)的同時，也面臨著非常復(fù)雜的通信環(huán)境。商業(yè)超市、體育廣場、地鐵交通和高層住宅等區(qū)域的應(yīng)用場景如下：商業(yè)超市用戶密集，很多超市位于地下一層、二層，通信障礙較大；體育廣場建設(shè)采用的_些材料會屏蔽信號；地鐵交通位于很深的地下，呈現(xiàn)出狹長的通道特征，不利于信號部署；高層住宅和密集社區(qū)人為阻撓嚴(yán)重，不利于信號全覆蓋。本文通過對這些區(qū)域進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)城市復(fù)雜環(huán)境通信面臨的障礙很多，室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋深度交叉，室外網(wǎng)絡(luò)存在漏洞等，造成了信號的嚴(yán)重?fù)p失。因此，需要采用先進(jìn)的5G移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，持續(xù)地進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)存在的覆蓋缺陷，及時部署基站，保障通信正常。
0２、城市復(fù)雜環(huán)境5G移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)研究
5G移動網(wǎng)絡(luò)需要具有大容量、高并發(fā)和高速度等特點(diǎn)，以便能夠滿足當(dāng)前數(shù)以億計的用戶接入網(wǎng)絡(luò)，提供一個高達(dá)2.4 Gb/s的傳輸速度。城市環(huán)境復(fù)雜、地域大，常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法不易于直接發(fā)現(xiàn)存在的漏洞。
因此，可以引入大數(shù)據(jù)技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，從海量的通信數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)信號的強(qiáng)弱、數(shù)據(jù)傳輸速度的快慢以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘葐栴}，構(gòu)建一個良好的5G移動網(wǎng)絡(luò)通信評估模型，發(fā)現(xiàn)潛在的5G移動網(wǎng)絡(luò)通信問題，然后及時采用快速鄰區(qū)規(guī)劃、單基站性能評估等方法，確保網(wǎng)絡(luò)通信的無縫覆蓋。
城市復(fù)雜通信環(huán)境承載的用戶數(shù)量和移動設(shè)備非常多，需要部署的基站需求量很大。為了確保每一個無線信號數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確，需要將這些基站發(fā)射的數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)評估和分析。此時，需要連續(xù)、不間斷地采集通信質(zhì)量數(shù)據(jù)，分析這些數(shù)據(jù)傳輸時5G移動網(wǎng)絡(luò)信號的強(qiáng)弱、網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的邊界以及網(wǎng)絡(luò)通話可靠度等，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給智能分析模塊進(jìn)行統(tǒng)一預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)量綱的統(tǒng)一，構(gòu)建一個數(shù)據(jù)通信質(zhì)量矩陣。
在大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的分析結(jié)果出來后，網(wǎng)絡(luò)管理人員可以發(fā)現(xiàn)這些信號是否存在弱項(xiàng)，然后可以采用語音話務(wù)負(fù)載均衡優(yōu)化技術(shù)、移動信號干擾控制優(yōu)化技術(shù)、覆蓋優(yōu)化技術(shù)以及切換性能優(yōu)化技術(shù)等方法進(jìn)行優(yōu)化。
2.1語音話務(wù)負(fù)載均衡優(yōu)化技術(shù)
城市復(fù)雜通信環(huán)境呈現(xiàn)出人群密集、規(guī)模集中等特點(diǎn)，因此5G移動基站會面臨超載現(xiàn)象，導(dǎo)致一些用戶無法享受很好的語音話務(wù)通信服務(wù)。此時,需要利用網(wǎng)絡(luò)基站運(yùn)行狀態(tài)評估軟件，分析基站容量是否超載、信號的傳輸性能是否需要提升和改進(jìn)。分析完畢后，可以使用語音話務(wù)負(fù)載均衡技術(shù)，科學(xué)合理地分配各個基站之間的通信任務(wù)量，實(shí)現(xiàn)基站合理的承載，同時需要對未來話務(wù)承載量進(jìn)行統(tǒng)計和趨勢分析，提升5G移動通信的工作效率。
2.2移動信號干擾控制優(yōu)化技術(shù)
5G移動通信在城市復(fù)雜環(huán)境中面臨的干擾因素非常多，除了常規(guī)的高樓大廈，還有各類型的電磁設(shè)備,如中央空調(diào)、管網(wǎng)設(shè)備等,尤其是在體育場、商超或地跌站，5G通信系統(tǒng)自身系統(tǒng)受到外界干擾的影響，移動網(wǎng)絡(luò)信號會產(chǎn)生中斷。因此，可以使用干擾控制技術(shù)，實(shí)時評估基站周邊及覆蓋地區(qū)的電磁干擾情況，使用先進(jìn)的屏蔽器增大基站發(fā)射功率解決干擾,確保5G移動通信信號的全覆蓋。
2.3覆蓋優(yōu)化技術(shù)
5G移動通信最關(guān)鍵的優(yōu)化技術(shù)是覆蓋優(yōu)化。無線網(wǎng)絡(luò)是否能夠良好運(yùn)行，全部依賴于信號是否無縫覆蓋。城市復(fù)雜通信環(huán)境部署5G基站存在兩個矛盾：如果網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋范圍太小，會存在嚴(yán)重的盲區(qū)；如果覆蓋范圍太大，信號之間又會產(chǎn)生自我干擾。因此，利用覆蓋優(yōu)化技術(shù)可以首先了解基站周邊的地理環(huán)境，觀察基站的高度，調(diào)整智能天線的方位角參數(shù)和發(fā)射功率，設(shè)置各個基站之間的參數(shù)，從而有效優(yōu)化信號的覆蓋范圍。
2.4切換性能優(yōu)化技術(shù)
5G移動網(wǎng)絡(luò)切換性能優(yōu)化技術(shù)可以保證提升信號的強(qiáng)度，借助切換管制機(jī)制，將智能天線實(shí)現(xiàn)水平切換和垂直切換，并按照模糊邏輯的層次分析,在移動網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用質(zhì)量提升方面發(fā)揮重要作用。5G移動網(wǎng)絡(luò)頻譜資源短缺，容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能差、通信中斷。切換性能優(yōu)化技術(shù)可以解決這個問題，進(jìn)一步提高移動無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的質(zhì)量。
0３、結(jié)語
雖然5G移動網(wǎng)絡(luò)引入了SON、D2D、異構(gòu)超密集部署分析和SDN等先進(jìn)技術(shù)，但是由于技術(shù)自身存在的缺陷，無法面面俱到地維護(hù)互聯(lián)網(wǎng)的通信傳輸。因此，在面向城市復(fù)雜的人群、大規(guī)模用戶接入的時候，5G移動網(wǎng)絡(luò)自身優(yōu)化技術(shù)還存在一些缺陷。因此，本文提出利用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，從中發(fā)現(xiàn)潛在的網(wǎng)絡(luò)通信漏洞，然后集成多種網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化方法，進(jìn)一步解決城市復(fù)雜環(huán)境的無覆蓋或弱覆蓋問題，最終實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋。
