尽管受到新冠疫情这一“黑天鹅”事件的影响,2020 年全球 5G 商用建设依然在如火如荼地进行中。GSA 的最新报告显示,截至今年 9 月,全球范围内已有超过 100 个商业 5G 网络启动。与此同时,中国的 5G 网络建设已跻身全球前列,在全球 5G 领域扮演着重要角色。根据工信部最新统计数据,中国已建成 5G 基站超 60 万个,提前完成了今年 5G 的建设目标。

 

对于运营商而言,5G 技术本身虽然并不能完全解决其长期以来存在的业务“被管道化”及“同质竞争”的问题,但 5G 却给运营商带来了一个可以从各方面提升网络效率的新契机。通过规划不同的频谱,对不同解决方案进行组合,运营商可以打造一张高效的 5G 网络,从而通过提升效率来解决传统运营模式所面临的难题。具体而言,运营商可从实现 4G/5G 天线的平滑融合演进、引入开放式 RAN 及动态频谱共享三个方面来着手提升网络效率。

 

4G 向 5G 天线演进,平滑融合是关键

作为第五代移动通信技术,5G 融合了有线、无线、核心网和光传输网络,而其中任一节点的建设都影响着全网 5G 的运行效率。然而 5G 的部署并非一蹴而就,确保 4G/5G 的平滑融合演进是关键。

 

相较于 4G,5G 作为一个融合网络,其高速率、高容量的特点主要受三个因素驱动:高效的 NR(New Radio)信道、大规模 MIMO 和更宽的信道带宽。5G NR 由于采用了新的编码方案,同样频段、设备和配置的情况下,5G 编码可以将效率提升 15%-20%;而大规模 MIMO 相比 4G 可将容量提升 2-3 倍,能够实现更多小区的覆盖;在带宽方面,5G 使用了 60M-100MHz 的带宽,而 4G 仅有 20MHz 的带宽。

 

在 5G 部署过程中,所使用的天线形态和组网方式决定了网络的容量和覆盖。就天线形态的演进而言,运营商可针对 FDD 和 TDD 两个系统频段分别进行升级。目前在亚太地区,几种常见的演进形态包括:对于 FDD 系统的低频段(700/850/900M)、中频段(1800/2100/2600M),运营商可分别依据所在区域的带宽、生态系统的具体条件,考虑升级为 4T4R 或双波束。对于 TDD 系统中现有的 4G 频段(2300/2600M),运营商可根据具体覆盖和容量的要求,考虑 8/32/64TR 波束赋形,以进行 5G 重耕或者单纯地提升 4G 容量;在 TDD 系统中 3500-5000MHz 的新频段上,则可考虑 8TR 或 32/64TR 波束赋形作为标配。

 

众所周知,5G 有非独立组网(NSA)和独立组网(SA)两种组网方式。在 NSA 中,由于 5G 的上下行采用了 3.5/2.6 GHz 频段的波束赋形,其与 3GHz 以下 4G 的下行覆盖基本相同,但 5G 的上行覆盖有较 4G 有一定不足。这种情况下,5G 移动台可采用与 4G 的上行以双连接来进行上行覆盖的补偿,使得 5G 的移动台上行能够达到 4G 和 5G 下行的覆盖范围。而对于 5G SA,则可以通过 5G 的 3GHz 以下频段和 5G 的 3.5GHz 频段进行载波聚合,以实现上行的补偿,从而使得上下行的覆盖范围相同,进而保证 5G 3.5GHz 覆盖与 4G 的覆盖相匹配。

 

5G 的部署将是一个基于 4G 网络进行的长期替换、升级、迭代的过程。运营商在进行射频配置的时候,需要根据所采用的不同频谱、用户分布模式,以及成本投资来综合考虑演进方式,达到相应的配置。康普作为天线解决方案的专家,能够提供一系列有源 / 无源天线解决方案的工具包,为运营商面临的多种升级情况提供简化、可靠的部署方案,保证网络演进过程中 4G/5G 天线的平滑融合。

 

开放式 RAN 接口,实现网络灵活部署

为实现更多 5G 创新及催生更多创新型服务,移动产业正在朝着开放 RAN 接口的方向发展。随着今年 O-RAN 联盟与 GSMA 正式建立合作,相信这一趋势在今后将越发凸显。

 

开放式无线接入网(O-RAN)相当于移动行业中的开源,它需要采用芯片组构建大量不同的设备,这与开放 RAN 接口并构建模块以创建多个网络的方式是相同的。业界驱动接口开放的因素有很多,包括与 4G 网络在 X2 信令上的互操作性、虚拟化使小基站更容易商品化、可引入更多供应商并灵活使用不同供应商库存、使 5G 能够进入专网及企业网、改善总体拥有成本等。

 

为实现更灵活的网络部署及结构的多样化,5G 技术引入了切片的概念。从 RAN 的角度来说,基于 3GPP R15, BBU(基带处理单元) 的功能被切成三块:无线单元 (RU),分布单元 (DU) 和中心单元 (CU) 。此前,BBU 和 RU 由于是专用接口,需由同一个供应商来供应,而在引入 O-RAN 后,各个功能块的接口可以公开化、标准化,能够让不同的供应商参与进来,促进产业链向广度及纵深发展,在实现灵活网络部署的同时,降低使用者的成本,从而能够更快地引入新服务。

 

作为 O-RAN 联盟中开放式前传接口工作组(WG4)的重要成员,康普将与联盟及整个 O-RAN 生态系统的合作伙伴一道,致力于更加开放、创新的 5G 未来。

 

动态频谱共享,网络使用效率最大化

对无线行业来说,频谱是所有运营商业务运营的基础资源,而频谱共享技术可以提高整个频谱使用的效率。包括大型企业工厂、无线运营商、OTT 公司以及其他新兴市场,都对高效的频谱共享技术有着广泛需求。以工业物联网为例,5G 技术解锁了包括垂直工业领域在内的许多 IoT 应用。企业工厂内百万、千万级别的机器到机器(M2M)连接可以通过智能化的管理,有效降低管理成本。然而,这些机器的连接并不会产生其他的附加价值,随着这些连接不断使用频率等相应的资源,对企业来说也成为了亟待优化的成本。相比之下,继续购买频率显然不如采用按时、按需租用的动态频谱共享机制来得有效。

 

频谱共享并非新兴名词,其实从无线技术出现起,我们就一直在使用无线频谱的共享。例如,不同终端在同一个地点,通过时分的方式去共享相同的无线频点。频谱共享不只是在用户之间共享相同的频点资源,还能在同一个区域、同一个时间里让不同的网元、不同的网络在同一个区域内共享一个公共的频谱,通过有效地分配,提高整个频谱的使用效率,进而提高整体网络效率。

 

通过频谱共享来提升网络效率的一个实际例子就是北美市场在 3.5GHz 频段上引入的 CBRS(公民宽带无线服务)频谱共享方案。CBRS 可以通过完全自动的机制完成使用权的管理、分配、终结、再分配,来实现频谱的动态分配进而提升网络使用效率。该方案能够根据用户的优先级、申请服务的类别、支付的服务费用,为其提供相应的无线频谱使用权。

 

CBRS 网络的核心是 SAS(频谱接入系统),其相当于 CBRS 的“大脑”,拥有强大的动态分配管理的功能。SAS 服务器能够主动地分析相应区域内各个网元的优先级及业务进展情况,同时动态地调节各个网源的发射功率,从而消除干扰,保障高优先级用户的服务。康普在 CBRS 网络领域有多年的积累,积极参与并推动全球 CBRS 的各论坛、标准化组织相关工作。作为全球领先的 SAS 服务器提供商,康普也是目前唯一被美国两大运营商授权的 SAS 厂商。

 

把握“弯道超车”机遇

综上所述,5G 技术给运营商带来了一个可从多方面提升网络效率的契机,通过最大限度地优化网络效率,实现网络收益率的提升。因此,在网络建设初期,运营商就应根据自身网络的特点和业务目标,合理地规划如何高效地实施、建设 5G 网络。唯有如此,才能在新一代技术演进的关键时刻,把握“弯道超车”的机遇。