CN112367689A - 一种4g和5g融合组网方法 - Google Patents

一种4g和5g融合组网方法 Download PDF

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CN112367689A CN202011241418.3A CN202011241418A CN112367689A CN 112367689 A CN112367689 A CN 112367689A CN 202011241418 A CN202011241418 A CN 202011241418A CN 112367689 A CN112367689 A CN 112367689A
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Abstract

本发明公开了一种4G和5G融合组网方法，包括将4G网络中多个网络频段和5G网络进行融合组网且进行网络切换，4G网络包括F频和D频，4G和5G网络均包括多个专网小区，4G网络中的F频相邻两个专网小区之间设置有第一切换带，4G网络中的D频相邻两个专网小区之间设置有第二切换带，5G网络中相邻两个专网小区之间设置有第三切换带，第一切换带、第二切换带和第三切换带的位置相互错开，每个专网小区均包括基带处理单元、射频拉远单元和信号发射杆信号发射杆的顶端设置有天线。本发明能够有效应用在高铁或高速公路等用户集中且高速移动的无线通信网络中，减少故障影响和信令负荷，效果显著，便于推广。

Description

一种4G和5G融合组网方法
技术领域
本发明属于无线通信网络技术领域，具体涉及一种4G和5G融合组网方法。
背景技术
移动通信技术更新换代迅速，目前已从成熟的4G发展至5G时代。现如今人们对移动网络速度需求越来越大，导致产生网络容量高负荷问题，常见解决方法是采用多频组网结构扩大带宽，如4G、5G使用的频段包括F频、D频、E频、FDD900、FDD1800、Sub6G等。多频组网时，基带处理单元、射频拉远单元、天线和电源多采用共用方式。通信故障一直是目前通信网络维护和优化的主要工作之一，对网络质量影响最为严重。当某一信号发射杆发生故障时，多频组网情况下该信号发射杆下带的小区均受影响，尤其当故障信号发射杆发生在切换带时，对用户感知影响严重。另外由于多频组网复杂，5G也陆续开通，受天线位置和移动用户分布等因素影响，导致多频间载波资源利用率得不到充分利用。针对高铁或高速公路场景的移动网络，目前4G网络主要使用F频、D频、FDD900、FDD1800，5G主要使用D频，由于移动网络以射频拉远设备合并小区的方式建设，加上用户移动速率快，由此上述故障影响及容量不均衡问题更为明显，在专网某个设备发生故障时，可能会导致后续长时间脱离专网进入周边的公网进行覆盖，如此得到的感知度大大下降，另外瞬时间用户发生同一事件易产生信令高负荷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种4G和5G融合组网方法，其方法合理，实现方便，能够有效应用在高铁或高速公路等用户集中且高速移动的无线通信网络中，减少故障影响和信令负荷，效果显著，便于推广。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种4G和5G融合组网方法，包括将4G网络中多个网络频段和5G网络进行融合组网且进行网络切换，所述4G网络中多个网络频段包括F频和D频，所述4G网络中的F频、D频和5G网络均包括多个专网小区，4G网络中的F频中相邻两个所述专网小区之间设置有第一切换带，4G网络中的D频中相邻两个所述专网小区之间设置有第二切换带，5G网络中相邻两个所述专网小区之间设置有第三切换带，所述第一切换带、第二切换带和第三切换带的位置相互错开，每个所述专网小区均包括基带处理单元和多个射频拉远单元，以及间隔分布的多根信号发射杆；所述射频拉远单元安装在信号发射杆上，所述基带处理单元和射频拉远单元通过光缆连接，所述信号发射杆的顶端设置有天线，所述天线与射频拉远单元连接。
上述的一种4G和5G融合组网方法，所述专网小区设置为异频间独立覆盖通道参数策略。
上述的一种4G和5G融合组网方法，所述第一切换带、第二切换带和第三切换带的位置相互错开间隔两个及以上信号发射杆。
上述的一种4G和5G融合组网方法，所述专网小区与周边的公网在同频时保持间隔距离，所述间隔距离根据接收机灵敏度下降所允许的干扰信号强度确定，所述干扰信号强度的计算公式为：
I＝10·lg[10(N+Δ)/10-10N/10]
N＝-174+10·lg(BW)+NF
其中，I为干扰信号强度，N为接收机底噪，Δ为接收机灵敏度下降，BW为系统带宽，NF为接收机噪声系数。
上述的一种4G和5G融合组网方法，所述相邻两根信号发射杆之间设置最大站间距，所述最大站间距通过链路预算和城市宏蜂窝的视距传播模型计算得到，所述链路预算的计算公式为：
PLmax＝PTx-Lf+GTx-Mf-Ml+GRx-Lp-Lb-SRx
其中，PLmax为最大允许路径损耗，PTx为基站发射功率，Lf为馈线损耗，GTx为基站天线增益，Mf为阴影衰落和快衰落余量，Ml为干扰余量，GRx为手机天线增益，Lp为建筑物穿透损耗，Lb为人体损耗，SRx为手机接收灵敏度；
所述城市宏蜂窝的视距传播模型的公式为：
PL1＝32.4+20lgd3D+20lgfc
其中，PL1为传播损耗，d3D为基站天线与移动台天线直线距离，fc为工作频率。
上述的一种4G和5G融合组网方法，所述基带处理单元和多个射频拉远单元采用级联或星型连接方式。
上述的一种4G和5G融合组网方法，所述射频拉远单元和天线通过功分或单独连接方式。
上述的一种4G和5G融合组网方法，所述网络切换包括在专网小区间基于信号强度切换和基于容量负荷切换。
上述的一种4G和5G融合组网方法，所述基于信号强度切换包括判断同频切换的条件，所述同频切换通过切换参数和邻区参数进行控制；所述切换参数包括切换事件、频切换迟滞、同频切换偏置、同频切换时间迟滞、基于A4A5异频A2RSRP触发门限、基于覆盖的异频RSRP触发门限、异频切换A5RSRP门限1、基于A3的异频A2RSRP触发门限、异频A3偏置；所述邻区参数包括增加邻区、删除邻区，所述邻区包括单边邻区或双边邻区。
上述的一种4G和5G融合组网方法，所述基于容量负荷切换包括判断用户数均衡条件，所述用户数均衡条件通过均衡参数控制，所述均衡参数包括本用户数启测门限、用户数差值门限、基于负载的A4门限、选择用户PRB利用率、异频负载评估周期、最大切出用户数。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明融合组网方法合理，实现方便。
2、本发明通过在专网小区采用多个射频拉远单元，实现同一小区内的多个射频拉远单元间不用发生切换，减少切换时对用户体验满意度下降问题。
3、本发明通过将多频段的各异频小区切换带位置进行错开，使各异频小区发生切换的时间不会集中在某一时段，同时，避免切换带位置前后两个信号发射杆上的设备发生故障时，影响在该切换带位置切换的全部多频段小区产生的切换失败、掉线、吞吐率下降等问题，减少信令拥塞可能。
4、本发明通过将专网小区与周边公网在同频时，保持间隔距离，避免周边公网对专网小区的网络干扰。
5、本发明能够有效应用在高铁或高速公路等用户集中且高速移动的无线通信网络中，效果显著，便于推广。
综上所述，本发明融合组网方法合理，实现方便，能够有效应用在高铁或高速公路等用户集中且高速移动的无线通信网络中，减少故障影响和信令负荷，效果显著，便于推广。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明融合组网的网络结构示意图；
图2为本发明信号发射杆、射频拉远单元和天线的布局示意图；
图3为本发明的均衡切换组成框图。
附图标记说明:
1—专网小区； 2—第一切换带； 3—第二切换带；
4—第三切换带； 6—基带处理单元； 7—射频拉远单元；
8—信号发射杆； 9—光缆； 10—天线。
具体实施方式
如图1所示，本发明的4G和5G融合组网方法，包括将4G网络中多个网络频段和5G网络进行融合组网且进行网络切换，所述4G网络中多个网络频段包括F频和D频，所述4G网络中的F频、D频和5G网络均包括多个专网小区1，4G网络中的F频中相邻两个所述专网小区1之间设置有第一切换带2，4G网络中的D频中相邻两个所述专网小区1之间设置有第二切换带3，5G网络中相邻两个所述专网小区1之间设置有第三切换带4，所述第一切换带2、第二切换带3和第三切换带4的位置相互错开，每个所述专网小区均包括基带处理单元6和多个射频拉远单元7，以及间隔分布的多根信号发射杆8；如图2所示，所述射频拉远单元7安装在信号发射杆8上，所述基带处理单元6和射频拉远单元7通过光缆9连接，所述信号发射杆8的顶端设置有天线10，所述天线10与射频拉远单元7连接。
具体实施时，基带处理单元6能够下带多个射频拉远单元7，每个射频拉远单元7能够连接多个天线10，连接使用的光缆9为光纤或光缆，一个信号发射杆8单频段使用2个天线，覆盖方向分别指向高铁轨道或高速公路正反两个方向。
高铁或高速公路用户移动速度快，导致小区切换频繁、信令负荷高、切换带吞吐率下降，适当延长小区覆盖距离可减少切换次数，因此，每个专网小区设计采用多个射频拉远单元7，如此同一小区内的多个射频拉远单元7间不用发生切换，也减少切换时对用户体验满意度下降问题。
本实施例中，所述专网小区1设置为异频间独立覆盖通道参数策略。
具体实施时，在专网小区1进行覆盖时，采用的多频段带宽包括F频20M、D频20M、和5G低频60M，整个专网线路中单独一个频段视为一个独立覆盖通道，该独立覆盖通道通过参数设置来实现单独一个频段的小区和异频段的小区形成隔离带，当移动用户占用其中一个频段的小区时，后继随着用户移动，在各小区覆盖正常情况下会持续占用同一频段，由此形成一个独立的通道，在通道内不与异频进行杂乱切换，以此确保切换测试时优先进行同频切换。
本实施例中，所述第一切换带2、第二切换带3和第三切换带4的位置相互错开间隔两个及以上信号发射杆8。
多频段共同覆盖同一个高铁或高速公路路线时，切换带位置前后两个信号发射杆8上的设备发生故障时，将影响在该切换带位置切换的全部多频段小区，易产生切换失败、掉线、吞吐率下降等，将多频段的各异频小区切换带位置进行错开，如此各异频小区发生切换的时间不会集中在某一时段，减少故障带来影响，同时也减少信令拥塞可能。
通过对切换带位置错开间隔两个及以上信号发射杆8能够最大化将异频切换带间隔开来，避免切换带区域切换前后两个信号发射杆8均不受故障影响。
本实施例中，所述专网小区1与周边的公网在同频时保持间隔距离，所述间隔距离根据接收机灵敏度下降所允许的干扰信号强度确定，所述干扰信号强度的计算公式为：
I＝10·lg[10(N+Δ)/10-10N/10]
N＝-174+10·lg(BW)+NF
其中，I为干扰信号强度，N为接收机底噪，Δ为接收机灵敏度下降，BW为系统带宽，NF为接收机噪声系数。
具体实施时，接收机灵敏度下降为2dB～5dB，专网小区1与公网均为F频段时，间隔距离为3.1Km～4.5Km；专网小区1与公网均为D频段时，间隔距离为2.6Km～3.8Km。
由于受限频率资源，同频易导致干扰，而高铁或高速公路为独立线型环境，两边网络均会对专用网络进行干扰，为解决干扰问题，将专网小区1与公网在同频时，保持间隔距离，由此可将专网小区1与公网间隔分开，有一定的保护带，减少干扰。
本实施例中，所述相邻两根信号发射杆8之间设置最大站间距，所述最大站间距通过链路预算和城市宏蜂窝的视距传播模型计算得到，所述链路预算的计算公式为：
PLmax＝PTx-Lf+GTx-Mf-Ml+GRx-Lp-Lb-SRx
其中，PLmax为最大允许路径损耗，PTx为基站发射功率，Lf为馈线损耗，GTx为基站天线增益，Mf为阴影衰落和快衰落余量，Ml为干扰余量，GRx为手机天线增益，Lp为建筑物穿透损耗，Lb为人体损耗，SRx为手机接收灵敏度；
链路预算是评估无线通信系统覆盖能力的主要方法，通过对系统中下行和上行信号传播途径中各种影响因素进行考察，在满足业务质量需求的前提下，选择适当传播模型对系统的覆盖能力进行估计，获得保持一定通信质量下链路所允许的最大传播损耗，本发明采用满足移动终端最低信号强度为需求，通过最大允许路径损耗和视距传播模型预算进行对比，得到相邻信号发射杆之间最大站间距。
所述城市宏蜂窝的视距传播模型的公式为：
PL1＝32.4+20lgd3D+20lgfc
其中，PL1为传播损耗，d3D为基站天线与移动台天线直线距离，fc为工作频率。
城市宏蜂窝(UMa)模型是3GPP协议中定义的一种适合于高频的传播模型，适用频率在0.8GHz到100GHz之间，适用小区半径在10m到5000m的宏蜂窝系统，3GPP协议38.901对UMa进行了定义，UMa模型与使用频率、接收天线高度、天线间距离有关，适用于天线挂高为25m的场景。
具体实施时，信号发射杆8呈“之”字型分布在高铁轨道或高速公路两边，当在弯道位置时，信号发射杆8设置在弯道内侧，相邻两根信号发射杆8之间的最大站间距为300m～500m。
本实施例中，所述基带处理单元6和多个射频拉远单元7采用级联或星型连接方式。
具体实施时，基带处理单元6和多个射频拉远单元7采用级联时可减少光缆9布线工作，但级联方式故障时级联下带均受影响，采用星型连接方式可避免级联时的影响。
本实施例中，所述射频拉远单元7和天线10通过功分或单独连接方式。
具体实施时，射频拉远单元7和天线10采用功分连接时，节省射频拉远单元7设备，但功率减半覆盖受限，采用单独连接方式能够增加功率提升覆盖，但需要增加一个射频拉远单元7。
本实施例中，如图3所示，所述网络切换包括在专网小区1间基于信号强度切换和基于容量负荷切换。
具体实施时，在移动过程中，离开服务小区覆盖范围需要切换到更好的邻区覆盖，该切换过程基于信号强度的切换进行判决，在用户容量出现高负荷且不均衡时，基于容量负荷的切换进行判决。
本实施例中，所述基于信号强度切换包括判断同频切换的条件，所述同频切换通过切换参数和邻区参数进行控制；所述切换参数包括切换事件、频切换迟滞、同频切换偏置、同频切换时间迟滞、基于A4A5异频A2RSRP触发门限、基于覆盖的异频RSRP触发门限、异频切换A5RSRP门限1、基于A3的异频A2RSRP触发门限、异频A3偏置；所述邻区参数包括增加邻区、删除邻区，所述邻区包括单边邻区或双边邻区。
现实中覆盖网络受故障和地理环境的影响，存在某个位置无覆盖导致必须掉线或进行异频切换；或在地市间边界位置，由于各地市采用的覆盖设备和策略不一致，导致在边界位置无法继续形成独立覆盖通道，由此在地市边界位置和同地市间距设置通道口，即在通道口位置可进行同频或异频的自由切换。
具体的，移动终端在自由切换时包括多种测试机制，如4G/5G有基于覆盖的RSRP切换、基于质量RSRQ切换等。高铁或高速公路覆盖场景单一，覆盖信号强度RSRP相对稳定，不易受外界影响，专网切换采用基于覆盖的RSRP切换策略。
基于覆盖的RSRP切换策略，独立覆盖通道异频分为通道内和通道口两种情况。
同频间基于覆盖的RSRP切换在独立覆盖通道和非独立覆盖通道相同，切换策略为：
F频小区间的切换事件为同频A3，对应参数设置为：同频切换迟滞为1dB，同频切换偏置为1dB，同频切换时间迟滞为128ms。
D频小区间的切换事件为同频A3，对应参数设置为：同频切换迟滞为1dB，同频切换偏置为1dB，同频切换时间迟滞为128ms。
异频通道口和通道内切换策略为：
D频切换至F频时，采用事件为A2+A4，对应参数设置为：
在通道口时基于A4A5异频A2RSRP触发门限为-95dBm，基于覆盖的异频RSRP触发门限为-110dBm，
在通道内时基于A4A5异频A2RSRP触发门限为-102dBm，基于覆盖的异频RSRP触发门限为-110dBm，
D频切换至F频时在通道口位置控制RSRP强于-95dBm的移动终端停留在D频，当RSRP弱于-95dBm时，目标切换小区RSRP要强于-110dBm才发起切换；在通道内位置控制RSRP强于-102dBm的移动终端停留在D频，当RSRP弱于-102dBm时，目标切换小区RSRP要强于-110dBm才发起切换。
F频切换至D频时，采用事件为A2+A4，对应参数设置为：
在通道口时基于A4A5异频A2RSRP触发门限为-85dBm，基于覆盖的异频RSRP触发门限为-95dBm，
在通道内时基于A4A5异频A2RSRP触发门限为-95dBm，基于覆盖的异频RSRP触发门限为-100dBm，
F频切换至D频时在通道口位置控制RSRP强于-85dBm的移动终端停留在F频，当RSRP弱于-85dBm时，目标切换小区RSRP要强于-95dBm才发起切换；在通道内位置控制RSRP强于-95dBm的移动终端停留在F频，当RSRP弱于-95dBm时，目标切换小区RSRP要强于-100dBm才发起切换。
邻区参数设置时，各异频小区间均增加为双边邻区关系，在特殊场景时，如单边隧道场景且隧道内为单独小区时，行驶方向是进入隧道方向，则仅增加进入隧道前小区和隧道内小区单边邻区关系；若行驶方向是出隧道方向，则仅增加进入隧道内小区和出隧道后小区单边邻区关系。
在地市或跨省边界场景时，由于双方策略不同，可适当删除个别邻区，使切换时更易控制，提升切换成功率。
目前各运营商采用的频段不同，使用的基站设备也存在差异，但切换机制和方法均类似，5G网络和4G网络属于异系统网络，其中5G网络也延续4G网络的切换机制，相关4G和5G间切换类似上述4G中的异频切换。
本实施例中，所述基于容量负荷切换包括判断用户数均衡条件，所述用户数均衡条件通过均衡参数控制，所述均衡参数包括本用户数启测门限、用户数差值门限、基于负载的A4门限、选择用户PRB利用率、异频负载评估周期、最大切出用户数。
具体实施时，基于容量负荷切换时首先判断用户数均衡条件，由于高铁或高速公路通信环境快速，无线信号受环境会产生多径传播且多普勒效应明显，对切换判决会造成一定误差，而用户的快速性和集中性必须在短时间内进行均衡，否则均衡效果大大下降，如此优先采用对用户数判断进行均衡，以后台均衡为主。
具体的，当F频均衡至D频时，采用触发模式为用户数，本端用户数启测门限大于70个、用户数差值门限大于5％、基于负载的A4门限大于-105dBm、选择用户PRB利用率小区90％、异频负载评估周期为5s、最大切出用户数40个。当移动终端本端占用小区的用户数大于70个时开启测量，开启测量后若异频负载评估周期在5s以内满足发下条件：目标均衡小区的用户数低于本小区的5％以上、基于负载的A4门限大于-105dBm、选择用户PRB利用率小于90％，则向目标均衡小区开始均衡用户，每次最大均衡切出用户数为40个。
当D频均衡至F频时，采用触发模式为用户数，本端用户数启测门限大于240个、用户数差值门限大于5％、基于负载的A4门限大于-105dBm、选择用户PRB利用率小区50％、异频负载评估周期为5s、最大切出用户数40个。当移动终端本端占用小区的用户数大于240个时开启测量，开启测量后若异频负载评估周期在5s以内满足发下条件：目标均衡小区的用户数低于本小区的5％以上、基于负载的A4门限大于-105dBm、选择用户PRB利用率小于50％，则向目标均衡小区开始均衡用户，每次最大均衡切出用户数为40个。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种4G和5G融合组网方法，其特征在于：包括将4G网络中多个网络频段和5G网络进行融合组网且进行网络切换，所述4G网络中多个网络频段包括F频和D频，所述4G网络中的F频、D频和5G网络均包括多个专网小区(1)，4G网络中的F频中相邻两个所述专网小区(1)之间设置有第一切换带(2)，4G网络中的D频中相邻两个所述专网小区(1)之间设置有第二切换带(3)，5G网络中相邻两个所述专网小区(1)之间设置有第三切换带(4)，所述第一切换带(2)、第二切换带(3)和第三切换带(4)的位置相互错开，每个所述专网小区均包括基带处理单元(6)和多个射频拉远单元(7)，以及间隔分布的多根信号发射杆(8)；所述射频拉远单元(7)安装在信号发射杆(8)上，所述基带处理单元(6)和射频拉远单元(7)通过光缆(9)连接，所述信号发射杆(8)的顶端设置有天线(10)，所述天线(10)与射频拉远单元(7)连接。
2.按照权利要求1所述的一种4G和5G融合组网方法，其特征在于：所述专网小区(1)设置为异频间独立覆盖通道参数策略。
3.按照权利要求1所述的一种4G和5G融合组网方法，其特征在于：所述第一切换带(2)、第二切换带(3)和第三切换带(4)的位置相互错开间隔两个及以上信号发射杆(8)。
4.按照权利要求1所述的一种4G和5G融合组网方法，其特征在于：所述专网小区(1)与周边的公网在同频时保持间隔距离，所述间隔距离根据接收机灵敏度下降所允许的干扰信号强度确定，所述干扰信号强度的计算公式为：
I＝10·lg[10(N+Δ)/10-10N/10]
N＝-174+10·lg(BW)+NF
其中，I为干扰信号强度，N为接收机底噪，Δ为接收机灵敏度下降，BW为系统带宽，NF为接收机噪声系数。
5.按照权利要求1所述的一种4G和5G融合组网方法，其特征在于：所述相邻两根信号发射杆(8)之间设置最大站间距，所述最大站间距通过链路预算和城市宏蜂窝的视距传播模型计算得到，所述链路预算的计算公式为：
PLmax＝PTx-Lf+GTx-Mf-Ml+GRx-Lp-Lb-SRx
其中，PLmax为最大允许路径损耗，PTx为基站发射功率，Lf为馈线损耗，GTx为基站天线增益，Mf为阴影衰落和快衰落余量，Ml为干扰余量，GRx为手机天线增益，Lp为建筑物穿透损耗，Lb为人体损耗，SRx为手机接收灵敏度；
所述城市宏蜂窝的视距传播模型的公式为：
PL1＝32.4+20lgd3D+20lgfc
其中，PL1为传播损耗，d3D为基站天线与移动台天线直线距离，fc为工作频率。
6.按照权利要求1所述的一种4G和5G融合组网方法，其特征在于：所述基带处理单元(6)和多个射频拉远单元(7)采用级联或星型连接方式。
7.按照权利要求1所述的一种4G和5G融合组网方法，其特征在于：所述射频拉远单元(7)和天线(10)通过功分或单独连接方式。
8.按照权利要求1所述的一种4G和5G融合组网方法，其特征在于：所述网络切换包括在专网小区(1)间基于信号强度切换和基于容量负荷切换。
9.按照权利要求8所述的一种4G和5G融合组网方法，其特征在于：所述基于信号强度切换包括判断同频切换的条件，所述同频切换通过切换参数和邻区参数进行控制；所述切换参数包括切换事件、频切换迟滞、同频切换偏置、同频切换时间迟滞、基于A4A5异频A2RSRP触发门限、基于覆盖的异频RSRP触发门限、异频切换A5RSRP门限1、基于A3的异频A2RSRP触发门限、异频A3偏置；所述邻区参数包括增加邻区、删除邻区，所述邻区包括单边邻区或双边邻区。
10.按照权利要求8所述的一种4G和5G融合组网方法，其特征在于：所述基于容量负荷切换包括判断用户数均衡条件，所述用户数均衡条件通过均衡参数控制，所述均衡参数包括本用户数启测门限、用户数差值门限、基于负载的A4门限、选择用户PRB利用率、异频负载评估周期、最大切出用户数。
CN202011241418.3A 2020-11-09 2020-11-09 一种4g和5g融合组网方法 Withdrawn CN112367689A (zh)

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