1、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XXXX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
2、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】 5G MR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
3、。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
4、现社会的无缝连接。2.1 5G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1 5G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 510 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）
5、。2.2 5G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3.1 5G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 V
6、R/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
7、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。3.2 5G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1 5G典型业务速率要求3.3 5G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.
8、4 5G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3 5G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，
9、依据4G MR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4.2.2 5G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4G MR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
10、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6 GA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
11、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8 MR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
12、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
13、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4G MR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13 XX5G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
14、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1883168235410.82%表6 XX5G预规划结果图14 5G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
15、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
16、造精品网络是万里长征的第一步，也是“空白、追赶、突破、同步、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
17、，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1118（每地市1人8小时）028天400本案114.5（每地市1人2小时）214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。
