LTE-5G融合组网设计与研究

毛柯平

宁波职业技术学院 浙江 宁波 315800

1 LTE-5G网络发展与组网现状

随着5G技术的不断发展，5G宽带网络试点基本初见成效，大规模地市级5G网络组网完成已将触手可及，借助LTE和已经验证的5G技术，如大规模天线阵列技术、超密集组网技术、新型多址技术、全频谱接入技术等，同时从网络覆盖深度、流量扩容、网络迟延、语音保障等方面逐渐向5G靠拢，通过不断提升LTE网络性能，对接5G的建设目标，才能最终实现LTE网络向5G的融合组网与向最终全5G网络的平滑演进[1]。

在现有各大网络运营商对LTE-5G融合网络的组建过程中，往往根据网络部署结构，依照其功能元素的不同将其分为不同的数据接入与传输等级，在需要数据量时研短的网络区段，重点包含接入等级、区域性等级、中心等级等设备中应用更多的5G功能模块，并在接入等级当中重点涵盖无线网络的接入以及CU与DU等相关功能，在次级模块中，则通过CEO功能的部署，在网络的接入层当中实现信息的高速传输，在整体网络的协同部署中，再加上应用通过DU部署在5G网络的用户端当中，通过DU和CU之间的相互配合工作，从而有效提高了整个数据传输工作的效率。

2 LTE-5G融合网络需解决的技术问题

LTE-5G网络包含LTEFDD、LTETDD、5G多种网络模式，融合网络具有比传统网络更高的数据速、传输质量以及频谱利用率，可以容纳更多的用户，支持多种业务以及全球范围内的多个移动网络间的无缝漫游，为此，该融合网络需要解决的关键技术问题包括：

2.1 高频段传输技术

根据香农定理，提高网络速率最直接的方法就是增加带宽，现在移动通信使用的频段主要集中在传统速率以下，由于无线通信及其应用的快速发展，低频段资源已十分紧张，难以找到支撑LTE-5G发展所需要的大带宽频段。但是，为了保证未来5G技术的客户良好体验，融合网络的传输速率必须具备更大的传输带宽，必须向高频段扩展，尤其是ms等高毫米波频段，其具有连续的大带宽，频谱资源丰富且干净，可以满足LTE-5G模式的高速传输需求，并在物理连接的基础上打造该模式的深层应用内涵。

2.2 创建负载均衡的融合网络

传统网络用户因为FDD制式的满意度下降，对LTE-5G的TDD制式需求量正不断上升，网络基础设施需根据实际情况增加网络厚度，建设基于5G-TDD制式的异构网络，包括推进LTE网络的平滑演进，通过重复使用LTE天馈系统，在LTE基站拥有多个射频模块时，复用射频模块来加快建设速度降低生产成本，或者釆取新建5G制式模块来提升双网融合演进的支持能力，通过在基础基站与设施中新增射频模块，新增天馈系统来支撑后续演进，而非全部推倒重建，从而为后一阶段的5G-LTE融合发展提供源源不断的动力，并保障了各大网络运营商的投入成效比，能控制在预期利润的可控范围内[2]。

2.3 频分复用与软件无线电技术

传统网络平台的基础设置主要运作平台为硬件，发展要点为数字信号处理技术，但在LTE-5G的融合网络中，可以在天线极短距离条件下让模拟信号数字化目标实现软件无线电技术，覆盖了硬件无线电技术的传统地位，并同时为系统升级提供了便利，大幅节省了传输网络搭建的费用，同时在其基础上，将频分复用包括正交频分复用(OFDM)等技术，不断拓宽应用领域，包括5G网络、无线局域网WLAN、高清晰度电视HDTV以及数字音频广播DAB中，在无线网络条件下达到高速传输数据目的的优势，并在此基础上，将传统网络高速数据信号转为LTE-5G网络中许多并行的低速子数据流，使其在子信道上传播，提高效率并实现信道均衡。

3 LTE-5G融合网络的实现模式

在5G时代将是一个多网络共存的局面，包括2G、3G、4G、5G、WLAN等多种制式，网络架构将进行重组，并将在传统蜂窝网中布放大量微基站形成超密集立体分层异构网，因此在当前的LTE-5G融合网络模式的建设过程中，可以通过以下的实现模式：

3.1 控制面双连接架构选择

控制平面的多连接传输是指网络通过多个小区为用户提供控制信令的传输。对于传统消息来说，版本中规定仅由MeNB控制RRC消息的处理工作，在5G-LTE系统中，可以考虑RRC的分集发送及多链路传送等技术，以提高RRC信息传送的可靠性，将分集传输在多个小区中传送控制信令，并在切换过程中同时传输切换相关的信令，避免无线链路失败及RRC连接重建过程，从而提高切换性能，同时由多连接服务小区组内的多个小区向用户发送信令，进一步降低传输时延和回传链路上的信令开销，实现快速高效的RRc配置和对多连接链路的优化管理。

3.2 MIMO技术引入

MIMO是LTE-5G的关键技术之一，使用类似雷达的阵列天线，信号可在水平和垂直两个维度动态调整信号方向，使能量更集中、方向更精准，降低小区间干扰，支持更多用户在相同资源上并行传输，从而达到提升小区吞吐量与边缘用户速率的效果，同时MIMO还可根据不同场景灵活调整覆盖参数，既可用于城市高层楼宇的室外穿透室内覆盖，又可应用于室外大容量需求的普通宏站场景，利用空间自由度空分多流，可以实现更大的垂直波瓣角，不论高低楼层均有明显小区吞吐率提升[3]。

3.3 时分与频分资源复用

在5G-LTE网络模式中，如果传统NR和LTE系统的网络设备在相同的站址，或是使用相同的设备，则二者对应的网络设备可以集中管理共享资源，达到共享资源的资源复用协调，如果两个系统的网络设备设置在不同的机站地址，则需要通过网络设备之间的接口提供必要的设备信号协调信息，传统NR和LTE系统下行共享资源采用时分复用方式时，网络设备接口之间需要协调小区配置信息、LTE系统MBSFN子帧配置信息，而当传统NR和LTE系统下行共享资源采用频分复用方式时，网络设备接口之间需要协调下上行的中心频点和带宽等信息，各网络接口之间除协调避让外，不同系统的网络设备之间还可以协调各自的资源调度来达到对共享频谱资源正交复用，从而在5G-LTE网络中合理确定调度资源，避免资源使用冲突、发送信号干扰等。

3.4 异构密集组网

随着5G-LTE更高容量和更深覆盖需求的提出，网络建设将从水平蜂窝网络向立体分层的异构网络转变，采用小区分裂的方式来减少小区半径，但考虑到5G频段较高导致的小区覆盖范围较小，往往更多进一步的小区分裂很难实现，故需要在热点区域部署大量低功率小微基站，异构网络就是指在传统宏蜂窝的小区中增加布放更多的低功率节点，如更多小微站等来实现热点区域热点补热、消除网络盲点、加强网络深度覆盖、提高装机系统容量的建设目的，异构组网是解决5G-LTE网络数据流量爆炸式增长的有效方案，随着5G网络建设的各区域快速推进，越来越多的小微站被用于在传统网络中补盲补弱，异构理念目前已经逐步应用于现有网络，并形成宏站、灯杆站、微分站、室内分布系统共存的立体分层异构网络来为整体5G-LTE网络开展网络节点服务[4]。

4 结束语

综上所述，目前在国内5G网络应用已处于从起步到快速发展的阶段，在业务开展上可以使用LTE-5G的融合组网模式，以先建设的LTE网络制式作为主覆盖网络，后建设的5G网络制式由小规模逐步补足热点与盲区向着全网规模部署的方向发展，并从末端业务驱动力方面去考量将网络分为高速，中速，低速等不同场景类型，将中高速类型的业务通过5G、LTE-V、eMCT等5G无线技术,已经建设好的TD-LTE、FDD-LTE网络进行改造升级然后承接相关业务，将传统loT技术适应低速网络的低耗能，超长待机,成本低等公共服务领域，并针对经济科技发展格局，统筹把握好现有的网络资源，在5G-LTE网络的基础上，更好更科学的部署宽带网来抢占市场开展相关业务，实现运营商、行业、用户的多向双赢。