基于人工智能技术的5G无线网络规划工具白皮书

15G无线网络规划的挑战

1.1、新的应用需求驱动无线网络的发展

进入21世纪,人类的生活和工作越来越离不开移动通信,而人们对移动通信的带宽、高流量、大接入和及时性的需求也越来越迫切,第五代移动通信网络和技术为此诞生!

第五代移动通信(俗称5G)区别于之前的移动通信的应用不仅仅在于人与人之间的简单通讯,她赋予未来的移动通信更高的带宽(eMBB),将大大提高人们的视觉体验;提供更高可靠的低时延通信(uRLLC,使得远程医疗、自动驾驶、智能机器人等特殊行业场景的应用变得可实现;支持更大规模机器类接入通信(mMTC),更是对万物互联的垂直行业、IOT产业发展,实现人与人、人与物、物与物等多接入终端提供高可靠保障!正可谓新的应用催生新的5G技术,而5G网络正满足了市场的新需求!

1.25G无线网络规划的挑战

1.2.15G的频谱对网络规划的挑战

5G网络为满足未来的新需求,而使其在频谱选择、空口协议和网络架构上作了彻底创新革命,而这些新技术、新标准、新革命也使5G无线网络规划带来了很多挑战和难度。

首先是高频段对网络规划的挑战,众所周知,5G选用的是3.5GHz等的高频段,与以往3G4G的低频段相比,在传播损耗、传播模型等完全不同,高频段的传播路径受楼宇、树林、湖泊等的损耗要比一般低频段更加敏感和复杂;

其次,5G高频网络的小覆盖范围,将对站址选择、规划和网络工参的确定,提出了更高的要求,尤其对复杂的密集城市、室内微基站等的覆盖分析、定位精度提出了更高的要求,不仅需要高精度最新3D立体地图,而且需要通过大量的现网用户接入数据和精准的射线跟踪模型来矫正规划所需的仿真模型,才能提高网络规划的精准性和高效率。

再次,高密度的建筑、高精度的地图、大规模的站址和大量的用户接入数据的仿真计算,需要大CPU、高内存的计算机或服务器来运行才能确保网络规划工作的高效、高精准。

1.2.2Massive MIMO对网络规划的挑战

Massive MIMO方案是5G最重要的关键技术之一,对无线网络规划方法的影响也很大,将改变移动网络原来基于扇区级宽波束的传统网络规划方法。

Massive MIMO不再是扇区级的固定宽波束,而是采用用户级的动态窄波束以提升覆盖能力;同时,为了提升频谱效率,波束相关性较低的多个用户可以同时使用相同的频率资源(MU-MIMO),从而提升网络容量。可见,传统的网络规划方法已无法满足Massive MIMO下的网络覆盖、速率和容量规划,需要面对更多的挑战;比如:天线的精准建模、PDSCH等信道的波束建模、网络覆盖仿真建模、小区间干扰等等因素。

1.2.35G的新业务和新场景对网络规划的挑战

5G网络不同于以往任何一个无线通信系统,它除了提供人们常规的语言通信和手机APP提供的数据业务外,它更大的意义就在于特有的高带宽、低时延和多接入技术可以为各行各业提供不同的、分层的、特定的业务支撑和服务,而且相互间互不干扰,无论是车联网的自动驾驶、实时的远程教育和远程医疗、实时的现场视频传输、物联网无限多传感器接入场景、工业自动化的智能控制等,这些新业务和新场景在以往的无线网络规划中都没有任何可以借鉴参考的,如何保障业务实施过程中的网络安全平稳,这些目前都是需要研究和验证的,可见挑战非常大。

1.2.45G的目标客户改变对网络规划的挑战

由于5G的革命性的新业务,以及新的用户需要不同的体验,仅从无线网络的覆盖仿真和容量仿真规划出发考虑问题常规无线网络规划,已经无法满足新的以用户体验为主的用户感知考核的需要。

5G网络不仅需要承载一般用户的常规通信业务和既往数字流量业务,更重要的是网络切片技术带来的新业务和新场景的诸多业务内容,5G网络的规划仿真,将是完全的新课题和新的挑战。

2、百林通信 NEST 5G无线网络规划软件工具

百林通信长期耕耘在无线网络的规划优化领域,从移动通信的3G\4G无线网络建设开始,就长期和中国移动、中国电信、中国联通及诸多通信设计院、设备厂家紧密合作,无论是TD-SCDMA\WCDMA\CDMA20003G技术还是TD-LTE\FDD-LTE4G网络规划,百林通信均是第一时间自主开发出市场最迫切需要的无线网络规划软件工具,并及时提供移动运营商、华为、中兴等设备厂商和规划设计院第一时间使用,既填补了国内市场空白,又给用户的网络规划提供了科学规划工具。

5G无线网络规划虽然有诸多新的挑战需要去面对,但是作为无线网络规划工具的开发提供者,我们依然全力以赴,不惧挑战,投入大量的精兵和资源去学习、研究5G技术和网络系统,并积极和设备厂家、移动运营商合作,开发对应的5G网络规划软件工具,并积极提供现场使用验证。

2.1、主要功能

2.1.1、引入现网数据支撑5G网络模拟

百林通信凭借长期在网络规划优化领域的深耕挖掘,已经深刻理解运营商的现有3G/4G网络相关数据对未来5G网络规划建设的价值所在,其在网络的弱覆盖查找,扇区的邻区配置,网络容量仿真、网络干扰模拟等5G规划工作中发挥极其重要的作用,其中:

Ø  利用现网数据进行传播模型矫正,提高网络规划精度;

Ø  融入KPIs(关键性能指标)PM(性能管理)数据等;

Ø  结合UE跟踪数据,MDT(最小化路测)数据,有助网络问题定位等。

2-1基于MDT数据的传播模型校正

2.1.23D波束传播模型

5G由于其业务特性需要,工作频段相比传统3G/4G而言要更高,且网络也更加复杂和立体。同时随着Massive MIMO技术和天线的全面使用,导致传统的无线传播模型不能准确反映网络的信号穿透、损耗和覆盖结果。

百林通信利用长期在3G\4G网络规划优化中获取的大量现网数据和经验,自主研发了3D射线跟踪传播模型,很好地补充或者弥补了5G高频段规划仿真的精准性问题。结合高精度三维电子地图, 用户UE跟踪MR信息,并且通过建立指纹库,工参校正,可高效精准地修正电磁波传播路径, 从而使网络规划更加精准,满足5G网络规划仿真要求。

2-2射线追踪模型仿真效果图

2.1.2、将现网数据集成到5G网络规划和优化:

Ø  提高预测图精度

Ø  合并路损

Ø  网络优化和智能选站(ACP

Ø  邻区规划

Ø  自动频率规划、PCI规划和PRACH规划(AFP

Ø  现网话务地图

  

2-3现网话务图层                          2-4 MDT数据分布

 

 

2-5用户分布图层                          2-6 UE跟踪数据

2.1.35G网络规划仿真模型

网络仿真是规划工具的根本,也是网络规划设计的核心业务之一,百林通信 NEST 5G网络规划工具主要包括:

1)无线接入技术建模

Ø  mmWavesub-6 GHz TDD, FDD 频段

Ø  载波带宽:5MHz 400 MHz

Ø  参数集: 15, 30, 60, 120, 240 kHz

Ø  自包含时隙格式

2)网络建模

Ø  多层网络部署

Ø  带内和跨频段载波聚合

Ø  跨技术聚合

Ø  5G NR + LTE双连接

3)多种类的无线设备和无线终端建模

第三方的网络规划工具,其优势就是可以客观接受并支持各个设备厂家提供的各种接口,数据格式等,百林通信5G网络规划工具,很好地继承发展了之前在3G/4G网络规划工具中的这一特点,让运营商和设计院可以简单导入各个数据,让规划工作变得容易。

2-7 不同类型无线设备分布及覆盖能力渲染

 

2-8 不同类型终端模拟分布_基于速率要求

4 精细规划覆盖预测

网络精细规划覆盖预测,是规划工具最基本的功能,也是网络设计最重要的依据之一,百林通信 NEST 5G网络规划工具包括如下功能模块:

Ø  支持频段包括2.5G/3.5G/4.5G/28G/39GHz

Ø  最佳小区和最佳波束覆盖图

Ø  小区和网络覆盖分析

Ø  网内和网间干扰分析

Ø  下行和上行业务区域

Ø  网络服务区域

Ø  下行和上行吞吐量

Ø  (客户定制需求输出)

Ø  ……….

 

2-9 4.5GHz频段基站仿真效果

3、人工智能规划功能

5G网络的传输频率高,必然导致站点部署变得越来越密,运营商需要精准的基站与站址规划方案以降低建网成本和提供最有效的网络覆盖区域。

在网络建设初期,优先推荐使用已有3G/4G站址、可用电杆等作为5G站点候选站址,且根据建网目标使用价值识别方法选择候选站址。对于通过选站无法达到建网要求的区域,再进一步规划新建站址。随着5G网络的运营与扩容,网络结构复杂度增加,以往的人工方式规划技术无法适应,因此需要新型的人工智能技术来指导无线网络的部署方案。

NEST 5G规划工具提供:

Ø  5G NR ACP支持对独立部署和非独立部署模式的站点选择

Ø  5G NR小站覆盖话务热点

Ø  5G NR ACP支持网络优化

Ø  从现有的LTE站点中选择

Ø  5G NR宏蜂窝与LTE小区共站

Ø  从空白网络开始

Ø  5G NRLTE网络联合优化

Ø  5G NR独立部署网络的优化

2-10 某区域智能选址结果

4、结束语

5G网络将在全球展开建设,基于用户体验的百林通信5G网络规划工具,也会在未来网络运营中通过不断测试、校对得以提升和完善。而未来的5G新业务也会在网络发展中不断呈现,规划工具既要做出满足一般人们通讯需要的全网基本覆盖仿真规划,也要不断支持这些层出不穷的各种新业务的需求规划。

随着5G标准协议的演进,业务的不断发展,相信5G的网络也会在一些细节上有变化和创新,而百林通信5G网络规划工具也会面对这些挑战而不断创新和发展,使网络规划工具提供的网络仿真更加高效、精准和完善。

随着5G网络建设与扩容过程,基于人工智能的新一代网络规划工具必然指导5G网络和未来网络的规划过程。


 

 

 

 


 


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