5G优化案例基于4G网MR的5G站址精准规划方法的研究及应用.docx

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5G优化案例基于4G网MR的5G站址精准规划方法的研究及应用

基于4G网MR的5G站址精准规划方法的研究及应用

XX分公司

XX

XX年XX月

基于4G网MR的5G站址精准规划方法的研究及应用

XX

【摘要】5G是全新一代的通信技术，具有高速率、低延迟、高可靠等特性，是未来万物互联和数字经济的基石。

目前，全球5G已经进入商业部署的关键。

如何快速、高效、低成本完成5G网络站点的规划、部署，是抢占5G市场的前提。

因此中国电信河南公司在分析5G网络技术特点和深度覆盖能力基础上，研究规划思路，通过现网4G网络MR数据的频段间折算预测5G的覆盖效果、采用GA迭代法选择最优站址的策略，从而实现5G网络快速规划部署。

在5G发展初期，保证网络覆盖效果的情况下，达到资源利用投放利用最大化，满足业务发展需求。

【关键字】5GMR折算预测、GA迭代选址、分场景多层次的DBSCAN算法

【业务类别】5G规划

一、概述

2019年6月6日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，我国正式进入5G商用元年。

5G是全新的通信技术，具有高速率、低延迟、高可靠等特性，是未来万物互联和数字经济的基石。

5G支撑应用场景由移动互联网向万物互联拓展，成为高速、移动、安全新一代信息基础。

届时，5G将加速行业数字化，广泛运用于工业互联网、车联网、远程医疗等，拓展新市场，缩小空间距离，带来全新机遇，助力数字经济腾飞。

如何在5G建网初期夯实无线网络基础、充分利用现有4G网络数据、提升站址自动化智能化规划水平，抓住5G市场发展机遇、赢得客户满意，实现客户满意度变现，是各大运营商面临的共同问题。

本文在介绍5G的技术特点和典型业务需求的基础上，通过链路预算分析覆盖能力，结合4G的覆盖情况，研究5G网络的规划智能化思路，通过4G网络MR数据的频段间折算预测5G的覆盖效果、采用GA迭代法选择最优站址，从而实现5G站址智能化规划。

二、5G网络技术特点

移动通信基本上每10年就会发生一次更新换代，预计到明年，全球将迎来5G时代，5G具有增强型移动宽带、大连接物联网、高可靠、低时延的特性，5G将实现包括人在内的万物互联，实现社会的无缝连接。

2.15G网络的基础特征

5G的目标就是将互联网的基因融入到各行各业，提升社会、经济发展的效率。

1）、5G与各行各业高度融合，实现“万物互联”，激活社会每个细胞；

2）、5G将实现家庭、运输、工农业、服务等行业互联，催生新的产业链。

目前5G已经确定的三类场景如下：

图15G三大场景

相比4G以追求高速率为目的，5G更注重以下性能指标：

1）、体验速度更快，达到4G的10至100倍；

2）、连接数密度更高，达到4G的5~10倍；

3）、AIR口延迟更低，约为4G延迟的五分之一。

所以5G带来的新特性主要是：

高速率（Gbps）、高密度（1百万/平方公里），低延迟（空口1毫秒）。

2.25G网络的关键技术

5G主要技术如下。

1）、高频传输技术：

高频传输能提高频率的利用效率,实现短距离高密度高速度的传输。

2）、MIMO技术:

MIMO技术能大幅度提升频谱利用率，实现低维到高维、高阶多重输入输出。

3）、同频全双工技术提高了频谱效率，使得组网更方便、更灵活。

4）、设备间直接通信技术：

降低了5G基站的负荷，提高了效率。

三、5G典型业务发展需求

3.15G典型业务

5G的业务拓展有两个方向，一是信息消费，拓展人们的想象范围，让VR/AR、自动驾驶等成为现实；二是创建智能社会，助力行业升级转型，实现能源、医疗、制造、教育的智能化，创造行业新机遇。

1、5G使能AR/VR：

近年来VR/AR大热，受限于当前的通信能力，普及度不高，借助5G的高速率和低延迟，使得AR和VR的大量运算置于云端，大大降低终端的复杂度、功耗、重量和成本，使其走入寻常百姓家；

2、智慧无人机：

5G高性能拓展了智慧无人机的应用场景：

低延迟让远程遥控升级为远程实时、AR操控；高速率让高清图传、360°全景、VR成为可能；低延迟高速率使飞行状态由跟踪升级为高精度飞行管控。

3、智能汽车：

5G的低时延、高速、高可靠的特性使得驾驶智能化。

4、智慧电网：

智慧电网从覆盖、能耗、成本、安全性、可靠性方面提出了较高的要求，涉及电力检测、电网控制等多种场景，5G将配电自动化、负荷精准化；

5、智能制造：

5G将为工厂提供设备监控、环境检测、效能分析等服务，打造智慧工厂；

6、智慧医疗：

通过连接急救中心、医院、急救车等，构建远程医疗，在紧急情况下、让移动急救车与远端医疗机构实现交互式实时通信，实时监测生命体征，远程检查等操作，实现医疗资源共享。

3.25G典型业务需求设计

对5G的“智慧医疗”、“文体娱乐”、“公共安全”、“城市管理”等四大类的行业基础应用细分，设计了VR/AR、高清视频、无人机等5G的基本业务，确立了相应的网络规划要求，明确每一类业务的应用场景。

表15G典型业务速率要求

3.35G典型业务与场景匹配

依据5G业务的特点，结合相关场景划分，业务和场景匹配建议如下:

表2各场景5G业务匹配情况

3.45G典型业务性能要求

下图是不同场景中，5G各类业务的速率要求。

5G规划将依据下列业务设计展开:

表35G室外应用速率要求

表4企事业单位/写字楼/科研楼5G业务速率要求

表5公寓住宅5G业务速率要求

四、5G站址规划流程及实现方法

4.1整体规划思路

利用4G现网覆盖、容量、频谱效率、业务热点等多维数据分析，采用遗传迭代寻优算法，对栅格、建筑物、小区、基站的价值进行智能评估，实现不同场景、不同业务的5G精准规划。

图2整体规划思路

4.2流程实现方法

4.2.1规划流程

当前4G网络中的覆盖、DT、投诉、竞对、容量、业务等多维度的数据都可以纳入5G预规划基础数据中，在5G发展初期以覆盖分析为主，依据4GMR数据和站点的分布，利用点线面多层面的数据锁定和解决问题，输出4G现网中适合5G建站的预规划站点，以及补充覆盖的精确方案，详细流程如下：

图3详细规划流程

4.2.25G电平覆盖折算预测

依据现有4G的MR场强，避免了在覆盖预测上的过多假设，直接基于传播模型来考虑差异，折算后直接得到5G的覆盖。

根据HATA模型公式，结合4G的传播模型，对比路损公式因子，在多种因素不变的情况下，折算出5G的栅格场强。

利用4GMR折算计算较真实反映5G的覆盖情况，避免了仿真软件传播预测的理想化弊端。

5G的栅格场强=4G栅格场强+功率差异+天线差异+空口差异+穿透损耗差

如天线波瓣，假设5G和4G站点情况一致，3.5GHz信号低于4G的1.8GHz信号,但5G信号在单站点的水平和垂直方向覆盖更集中。

图4天线波瓣图对比

4.2.3站址遗传迭代寻优

依据共站4G场强折算出的5G场强，通过拟合算法训练得到较为实际的预测曲线，然后用这个曲线直接估算出共站中栅格的场强。

图5共站覆盖电平折算示意图

5G站址选择不是1：

1的方式，有最优站点问题。

通过GA算法，可以从5G备选点选出最佳的站点。

图6GA算法优选站点示意图

4.2.4站址选择

根据现有基站的覆盖情况，以及现有覆盖问题簇的位置/推荐的站型号，寻找合适的建站位置，候选站址，和现有基站比对，按工程业务上要求的距离限制，进行多层合并，基于现有栅格的业务分布，推荐新站站址。

五、5G站址预规划结果介绍

根据上述5G规划策略及方法，基于XX全网做了5G预规划，实现了5G预规划的自动化、规范化、标准化，为后续5G网络的优化、维护及市场发展打下了良好的基础。

5.1初始参数设置

关键参数包括城市、方案名称、MR起止日期、5G工作频段，5G最小接入电平，折算模型参数及计算半径等，具体如下图所示：

图7起始参数设置

图8MR折射参数设置

5.2弱覆盖门限参数设置

弱覆盖门限包括弱覆盖栅格及弱覆盖簇聚类等2类门限，可以细分为密集城区、一般城区、郊区及农村等4个场景，具体如下图所示：

图9分场景弱覆盖门限

图10弱覆盖簇聚类门限

5.3自动找站参数设置

自动找站参数也可以区分密集城区、一般城区、郊区及农村等4个场景进行差异化设置，主要包括：

1）网络结构最小站间距：

现网站点多少距离以外才会推荐站点，推荐的站点也许满足该要求，以密集城区为例，宏站间设置150米，小站间、小站与宏站间设置100米；；

2）推荐站点的覆盖半径（能力）：

以密集城区为例，宏站覆盖半径设置为100米，小站覆盖半径设置为80米；

3）同站址比对条件：

推荐站与规划库中已有站点的比对条件，满足设置条件的站点可以合并，以密集城区为例，站址合并条件统一设置为50米。

图11找站参数设置

5.4计算过程

上述各项预规划参数设置完毕后，开始进行该轮次的计算过程，全程进度可视，可以选择重新计算或方案保存：

图12计算过程

5.5计算结果

经过计算，可以针对5G覆盖效果预测、5G站址规划结果进行渲染，并可以将规划站址结果导出查看：

1）XX5G栅格RSRP预测结果

经过4GMR的折算，XX全网5G栅格中，平均RSRP超过-110dbm的栅格占比84.9%，其中城区、乡镇农村分别为93.28%、80.19%，部分区域存在弱覆盖区域，需要增补基站，具体如下图所示

图13XX5G栅格MR覆盖预测结果

2）站址选择及增补结果

根据站址遗传迭代寻优算法、及针对弱覆盖区域的自动补点，本轮次XX共计规划了2036个5G基站，其中选择现有站址1682个、增补站址354个，针对站址不合理、重叠覆盖严重的201个站址不建议部署5G基站。

现网4G站址数量

5G选择站址数量

增补站址数量

调优比例

1883

1682

354

10.82%

表6XX5G预规划结果

图145G站址分布情况

六、实施效果

通过在XX开展的基于4G网MR的5G站址精准规划方法的研究与应用，不仅充分利用现网大数据的价值，而且提升了5G规划方面的能力，为后续全省5G网络规划奠定了基础，取得良好的社会效益和巨大的经济效益，具有全网指导意义和全面推广价值。

6.1社会效益

基于4G网MR的5G站址精准规划方法的研究与应用给公司在5G网络预规划工作注入了新的活力，主要体现如下：

1）、巩固5G网络发展优势

当前，全球5G进入商用部署的关键期。

坚持自主创新与开放合作相结合，我国5G产业已建立竞争优势。

而在我国5G基站大规模入网初期充分利用现有多维数据及分析平台优势，高效率、高品质的开展网络规划工作，是快速抢占5G市场发展先机的基础，也是巩固5G网络发展优势的基础。

2）、助力河南早日实现“万物互联”

4G已经带来了移动互联网的繁荣，改变了我们的生活，而5G的目标正是与各行各业深度融合，带来“万物互联”新机遇。

河南电信齐心协力，努力从新技术创新、产业和应用等多个方面携手推进，力争2020年实现5G的有效商用，致力于实现“5G改变社会”的梦想。

3）打造精品网络、支撑未来业务

５Ｇ时代将迎来社会生活不断＂加宽、加细、加厚＂的过程，也将使网络生活、线上世界曰益主流化，而打造精品网络是万里长征的第一步，也是“１Ｇ空白、２Ｇ追赶、３Ｇ突破、４Ｇ同步、５Ｇ领先”创新之路的表率。

6.2经济效益

基于4G网MR的5G站址精准规划方法的研究与应用，提高了无线网络规划方案的科学性、合理性及可实施性，而且还节省了巨大的人力、物力和财力：

1）、时间成本节约情况

传统的规划工作模式下，从无线网络的覆盖效果综合评估，到规划方案的输出、评审，需要省网发1人、省网优1人、18地市各1人专门参与，四周时间才能完成，即需要400人工天。

而采用采用大数据平台从5G覆盖预测、规划方案自动输出，只需要需要网发1人负责（全天）、网优1人协助（全天）、18地市各1人兼职参与（每天2小时的配合时间即可）、大数据平台使用2人，可在2周内完成，总计85人工天

规划模式

网发人数

网优人数

地市

大数据平台

周期

总计

传统模式

1

1

18（每地市1人8小时）

0

28天

400

本案

1

1

4.5（每地市1人2小时）

2

14天

85

表7人力成本对比

可见，采用本案后，每期工程可节约78.75%的人工成本，即315人工天。

2）、精细规划方案投资节约情况

在保证高价值用户感知、高价值区域覆盖效果及网络质量前提下制定的规划方案，降低了后续优化调整的难度，按照本次XX规划2036个基站计算，每个基站每年节约优化费用约100元计算，仅XX可节约优化成本2036站×100元/站=20.36万，推广到全省18地市后，可以节约后续优化成本366万。

七、总结

基于4G网MR数据对5G覆盖预测及迭代法站址选择完成5G的站址规划，一方面保证了5G网络的覆盖效果，而且充分利用了有限的网络资源、有效支撑我省5G业务的快速发展。

展望未来，河南电信将继续引领5G网络规划这一领域，不断地努力，不断地提高创新能力，在目前覆盖为主的基础上，逐步引入DT、投诉/竞对、容量、垂直行业等多方面的需求，加强室分场景的5G规划研究，持续完善5G网络规划化方法。