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大型活動(dòng)5G無線通信保障方案淺析

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大型活動(dòng)5G無線通信保障方案淺析

5G網(wǎng)絡(luò)可支持大帶寬、低時(shí)延高可靠、海量機(jī)器類通信等典型業(yè)務(wù),在5G發(fā)展初期預(yù)計(jì)視頻類業(yè)務(wù)的流量所占比重較高。隨著視頻高清化、短視頻業(yè)務(wù)主流化及直播全民化,4G網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)覆蓋能力已無法滿足100Mbit/s以上的上行速率、20ms以內(nèi)時(shí)延的室內(nèi)業(yè)務(wù)要求。而在大型賽事活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng),用戶密度極高,且5G視頻業(yè)務(wù)需求相比其他場(chǎng)景更高,因此對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)與優(yōu)化工作的要求也相應(yīng)提高,運(yùn)營(yíng)商需要重點(diǎn)保障網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量及高性能,確保業(yè)務(wù)承載能力,從而滿足用戶業(yè)務(wù)需求。

一、大型活動(dòng)通信保障流程分析

大型活動(dòng)通常體現(xiàn)了國(guó)家的綜合實(shí)力,其無線網(wǎng)絡(luò)通信保障工作一般需融合各類新興的5g業(yè)務(wù)應(yīng)用,是一項(xiàng)技術(shù)難度高、方案復(fù)雜度高的系統(tǒng)工程。運(yùn)營(yíng)商需要確保網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、容量及質(zhì)量,在此基礎(chǔ)上制定應(yīng)急調(diào)整預(yù)案,全流程中的每一環(huán)節(jié)都需要細(xì)化并落實(shí)。大型活動(dòng)無線通信保障流程如圖1所示。在活動(dòng)保障前,首先需要進(jìn)行科學(xué)合理的業(yè)務(wù)預(yù)測(cè),在明確覆蓋區(qū)域的前提下,通過用戶行為分析和用戶數(shù)預(yù)測(cè),制定業(yè)務(wù)模型,從而完成業(yè)務(wù)容量規(guī)劃。其次,需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源、網(wǎng)絡(luò)安全等進(jìn)行評(píng)估,制定無線通信保障建設(shè)方案及優(yōu)化方法。最后,大型賽事活動(dòng)業(yè)務(wù)突發(fā)性高,因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)制定應(yīng)急方案不可或缺,以備在緊急情況下啟用。在活動(dòng)進(jìn)行中,需要進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)保障值守,網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員需實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),對(duì)于各類緊急事件進(jìn)行排查處理。在活動(dòng)結(jié)束后,一般要對(duì)臨時(shí)改動(dòng)和調(diào)整的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行恢復(fù),使無線網(wǎng)絡(luò)回歸常態(tài)化運(yùn)行。

二、大型活動(dòng)5G業(yè)務(wù)需求

5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用主要包括云VR/AR、高清直播、視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程控制、云游戲等,而高清直播、VR/AR、機(jī)器視覺、遠(yuǎn)程會(huì)診等室內(nèi)業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)速率要求較高,具體業(yè)務(wù)指標(biāo)可參考表1。對(duì)于大型活動(dòng)而言,典型的5G業(yè)務(wù)應(yīng)用包括4K/8K高清直播、VR直播、安防保障等。4K/8K高清直播:5G直播可實(shí)時(shí)回傳高清畫面,實(shí)現(xiàn)360度全景高清、10倍變焦效果。VR直播:通過5GVR技術(shù)對(duì)明星演唱會(huì)、大型賽事等進(jìn)行實(shí)時(shí)直播,使用戶獲得身臨其境般的體驗(yàn)。安防保障:大型活動(dòng)的安防工作非常重要,5G網(wǎng)絡(luò)可以提供操作更智能、圖像識(shí)別更清晰的安防視頻監(jiān)控手段。其中AR眼鏡通過人臉識(shí)別技術(shù)可提升安防效率,智能機(jī)器人可以進(jìn)行地面安全巡檢,CPE回傳設(shè)備利用5G網(wǎng)絡(luò)將4K高清巡檢畫面回傳以完成常規(guī)安全檢查。

三、大型活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)保障方案

大型活動(dòng)一般在場(chǎng)館內(nèi)舉辦,屬于典型的室內(nèi)覆蓋需求高業(yè)務(wù)場(chǎng)景。大型場(chǎng)館通常面積較大,單體建筑跨度大,且以鋼架結(jié)構(gòu)為主,造成天線安裝點(diǎn)位受限,場(chǎng)景空曠無遮擋,越區(qū)覆蓋與干擾控制較為困難。業(yè)務(wù)方面的特點(diǎn)是:業(yè)務(wù)突發(fā)性強(qiáng),數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求遠(yuǎn)超語(yǔ)音業(yè)務(wù),上傳業(yè)務(wù)需求大,上行流量占總流量的比重可達(dá)40%以上。(1)頻譜規(guī)劃對(duì)于舉辦大型活動(dòng)的場(chǎng)館而言,需要協(xié)同考慮2G、4G、5G無線網(wǎng)絡(luò)涉及的室內(nèi)外所有頻段。制定頻率規(guī)劃策略時(shí),應(yīng)盡量以室內(nèi)外異頻組網(wǎng)或錯(cuò)頻組網(wǎng)為主,即使采用同頻組網(wǎng),也應(yīng)采取各類手段控制并降低干擾。針對(duì)室內(nèi)場(chǎng)館的2G、4G、5G頻點(diǎn)合理規(guī)劃,根據(jù)業(yè)務(wù)需求劃分小區(qū),還應(yīng)盡量考慮后續(xù)擴(kuò)容時(shí)小區(qū)分裂的便利性。5G建設(shè)初期容量普遍不高,室內(nèi)一般采用兩個(gè)頻點(diǎn)間隔部署,隨著用戶需求的不斷攀升,在局部熱點(diǎn)區(qū)域還需要疊加新的5G頻點(diǎn)以吸收話務(wù)。(2)業(yè)務(wù)承載與容量規(guī)劃在大型賽事活動(dòng)的通信保障中,無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)總體投資較大,為了降本增效,需要合理利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源,協(xié)同規(guī)劃業(yè)務(wù)承載方式,保證用戶業(yè)務(wù)服務(wù)體驗(yàn)。其中,5G網(wǎng)絡(luò)主要承載高清視頻、AR/VR等對(duì)帶寬和時(shí)延要求較高的新業(yè)務(wù);其他一些能夠在4G網(wǎng)絡(luò)中獲得滿意體驗(yàn)的應(yīng)用,仍由4G網(wǎng)絡(luò)承載。對(duì)于大型場(chǎng)館,應(yīng)考慮以極限容量進(jìn)行規(guī)劃,2G、4G、5G網(wǎng)絡(luò)硬件一次部署,軟件根據(jù)場(chǎng)館舉辦賽事的實(shí)際需求進(jìn)行靈活配置,既能夠保障網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、容量和質(zhì)量,又可以提升資源利用率。5G容量規(guī)劃需要結(jié)合4G網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、5G業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測(cè)等因素。進(jìn)行容量需求估算時(shí),應(yīng)重點(diǎn)考慮用戶數(shù)預(yù)測(cè)、市場(chǎng)占有率、終端滲透率和業(yè)務(wù)保障速率等指標(biāo),具體可參考表2。長(zhǎng)采用小區(qū)分裂、增加載波等手段保障網(wǎng)絡(luò)容量。(3)設(shè)備選型大型場(chǎng)館室內(nèi)環(huán)境以LOS徑為主,覆蓋較好,但是容量需求高且干擾極其嚴(yán)重。可以選擇小微站、新型室分、賦形天線等設(shè)備和器件,提升網(wǎng)絡(luò)容量、降低干擾。5G室內(nèi)覆蓋設(shè)備可優(yōu)先選擇使用外接天線型分布式皮基站,采用光電復(fù)合纜支持最大距離200米的遠(yuǎn)端單元pRRU拉遠(yuǎn)。由于容量需求較高,一般應(yīng)選擇4T4R分布式皮基站設(shè)備,相比傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)可以提供良好的覆蓋及較高容量,同時(shí)也便于靈活地?cái)U(kuò)充容量。賦形天線旁瓣抑制比高、滾降角度小,可精準(zhǔn)控制天線覆蓋范圍,建議大型場(chǎng)館在天線選擇上優(yōu)先采用賦形天線以控制干擾,有效消除相鄰復(fù)用蜂窩區(qū)的重疊覆蓋。(4)組網(wǎng)方案對(duì)于高話務(wù)用戶密集場(chǎng)景的場(chǎng)館室內(nèi)覆蓋基站,如果選用分布式皮基站,應(yīng)以多頻多模設(shè)備為主,同時(shí)滿足2G、4G、5G多制式網(wǎng)絡(luò)需求。根據(jù)4G與5G不同的性能及業(yè)務(wù)需求狀況,也可以選擇4G與5G分別獨(dú)立部署一套R(shí)HUB中繼單元與pRRU遠(yuǎn)端單元,也就是4G和5G采用不同的小區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該種方式的優(yōu)點(diǎn)在于:4G網(wǎng)絡(luò)容量需求較高、小區(qū)分裂密度較大,而5G建設(shè)初期容量需求不大,4G與5G網(wǎng)絡(luò)可相對(duì)獨(dú)立地進(jìn)行性能優(yōu)化。在大型場(chǎng)館的業(yè)務(wù)密集區(qū)域需要合理設(shè)計(jì)射頻端安裝高度及位置,干擾嚴(yán)重的看臺(tái)區(qū)域外接賦形天線,當(dāng)層高大于8米時(shí),通過分布式皮基站外接四通道板狀天線增強(qiáng)覆蓋效果。(5)高容量保障方案大型活動(dòng)業(yè)務(wù)需求突發(fā)性強(qiáng),具有潮汐效應(yīng),觀看類活動(dòng)直播、轉(zhuǎn)播、AR/VR沉浸式體驗(yàn)等業(yè)務(wù)較多,上行業(yè)務(wù)需求非常強(qiáng)勁,且干擾嚴(yán)重,需重點(diǎn)考慮容量保障方案,可以綜合考慮C-RAN、超高頻率復(fù)用、室內(nèi)外協(xié)同頻率規(guī)劃、載波池等功能協(xié)同應(yīng)用。其中,大型活動(dòng)采用C-RAN組網(wǎng)具有較多優(yōu)勢(shì)。采用室內(nèi)外BBU集中的C-RAN組網(wǎng)可以在一定程度上緩解室內(nèi)外同頻干擾,同時(shí)站間動(dòng)態(tài)調(diào)度、載波資源共享功能也可以借助C-RAN組網(wǎng)獲得增益,節(jié)省載波資源,提高投資利用率。C-RAN集中機(jī)房為MEC/UPF下沉提供了最佳部署位置,大型賽事的實(shí)時(shí)直播、高運(yùn)算、低時(shí)延需求更容易借助C-RAN實(shí)現(xiàn)MEC邊緣云部署。此外,有利于引入?yún)f(xié)作化技術(shù)CoMP,提升小區(qū)邊緣速率。(6)應(yīng)急保障方案大型活動(dòng)的重要性和影響力極高,務(wù)必要保障網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行,對(duì)于突發(fā)情況應(yīng)實(shí)施應(yīng)急預(yù)案,確保業(yè)務(wù)順暢進(jìn)行。容災(zāi)備份、設(shè)備備份:?jiǎn)⒂迷O(shè)備容災(zāi)備份方案,并進(jìn)行冗余覆蓋設(shè)計(jì),一般應(yīng)考慮多載波協(xié)同覆蓋方式。實(shí)時(shí)監(jiān)控:對(duì)于用戶數(shù)和利用率等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控,提前設(shè)置預(yù)警門限,一旦觸發(fā)門限則開展應(yīng)急負(fù)荷處理。問題定位:提前準(zhǔn)備相關(guān)參數(shù)預(yù)案,對(duì)臨時(shí)出現(xiàn)的故障、高話務(wù)、高干擾等問題迅速定位??焖僬{(diào)整落地:提前準(zhǔn)備可能涉及的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)腳本,并開通綠色通道,確保優(yōu)先執(zhí)行。一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)緊急突發(fā)事件,可以通過以上應(yīng)急保障預(yù)案多措并舉,最大程度地保障用戶業(yè)務(wù)需求。

四、結(jié)束語(yǔ)

大型賽事活動(dòng)雖然場(chǎng)地受限,用戶數(shù)量相對(duì)固定,但5G多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景同時(shí)存在,流量熱點(diǎn)呈波動(dòng)分布,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃有更精細(xì)、更嚴(yán)格的要求。大型活動(dòng)是5G室內(nèi)覆蓋場(chǎng)景高業(yè)務(wù)的集中體現(xiàn),無線網(wǎng)絡(luò)保障方案需在業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)、頻率規(guī)劃、容量規(guī)劃、設(shè)備選型、組網(wǎng)方案、應(yīng)急預(yù)案等多方面協(xié)同考慮,從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高容量、高可靠性,確保用戶良好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

作者:馬穎 鄧安達(dá) 林菁 張書豪 李浩 單位:中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司