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基于复杂环境的城市5G移动网络优化设计.pdf
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1、2 0 2 4年2期 1 2 0 2 4年第4 6卷第2期基于复杂环境的城市5 G移动网络优化设计曾 进作者简介:曾进(1 9 9 3-),硕士,工程师,研究方向为电子技术。(中国电子科技集团公司第二十八研究所 南京2 1 0 0 0 7)摘 要 随着科学技术的快速发展,信息化技术被全面普及到日常生活中,人们对移动通信提出了更高的要求,这促使了移动通信由传统网络向5 G网络发展,以全面增强移动网络的通信能力,给人们带来便捷的上网体验。但在应用无线网络的过程中,其存在各种问题,如受到5 G超高频段组网限制,降低了其穿透能力和绕射能力,加上小基站大规模布局难度较高,楼宇建筑结构过于复杂,导致室内常
2、出现深度覆盖不足甚至无覆盖的问题。基于此,文中以复杂城市环境为主要研究对象,概述了5 G移动网络技术,分析了5 G移动网络的应用现状,规范了城市复杂环境下5 G移动网络的优化设计思路,并提出了合理的优化措施,构建了健全的网络评估模型,以充分发挥5 G移动网络的作用。关键词:5 G;网络优化;覆盖增强;上行载波聚合;干扰控制中图分类号 T N 9 2 9.5U r b a n5 G M o b i l eN e t w o r kO p t i m i z a t i o nD e s i g nB a s e do nC o m p l e xE n v i r o n m e n tZ E
3、N GJ i n(2 8 t hR e s e a r c hI n s t i t u t eo fC h i n aE l e c t r o n i c sT e c h n o l o g yG r o u pC o r p o r a t i o n,N a n j i n g2 1 0 0 0 7,C h i n a)A b s t r a c t W i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f s c i e n c ea n dt e c h n o l o g y,i n f o r m a t i o nt e c h n o l
4、 o g yh a sb e e nf u l l yp o p u l a r i z e d i n t od a i l y l i f e,a n dp e o p l eh a v ep u t f o r w a r dh i g h e r r e q u i r e m e n t s f o rm o b i l ec o mm u n i c a t i o n,w h i c hh a sp r o m o t e dt h ed e v e l o p-m e n to fm o b i l ec o mm u n i c a t i o nf r o mt r a d
5、 i t i o n a l n e t w o r k s t o5 Gn e t w o r k s,i no r d e r t oc o m p r e h e n s i v e l ye n h a n c e t h ec o m-m u n i c a t i o na b i l i t yo fm o b i l en e t w o r k sa n db r i n gp e o p l eac o n v e n i e n t I n t e r n e te x p e r i e n c e.H o w e v e r,i nt h ep r o c e s s
6、o fa p-p l y i n gw i r e l e s sn e t w o r k s,t h e r ea r ev a r i o u sp r o b l e m s,s u c ha sb e i n gr e s t r i c t e db y5 Gu l t r a-h i g hf r e q u e n c yb a n dn e t w o r-k i n g,w h i c hr e d u c e s i t sp e n e t r a t i o na b i l i t ya n dd i f f r a c t i o na b i l i t y,a
7、 n d t h ed i f f i c u l t yo f l a r g e-s c a l e l a y o u t o f s m a l l b a s e s t a-t i o n s.T h eb u i l d i n gs t r u c t u r e i s t o o c o m p l e x,r e s u l t i n g i n t h ep r o b l e mo f i n s u f f i c i e n t o r e v e nn o c o v e r a g e i n d o o r s.B a s e do nt h i s,t
8、h i sp a p e r t a k e s t h ec o m p l e xu r b a ne n v i r o n m e n ta st h em a i nr e s e a r c ho b j e c t,e x p o u n d st h eo v e r v i e wo f5 G m o b i l en e t w o r kt e c h n o l o g y,a n a l y z e s t h ea p p l i c a t i o ns t a t u so f 5 Gm o b i l en e t w o r k s,s t a n d a
9、r d i z e s t h eo p t i m i z a t i o nd e s i g n i d e a so f5 G m o b i l en e t w o r k s i nc o m p l e xu r b a ne n v i r o n m e n t s,a n dp r o p o s e s r e a s o n a b l eo p t i m i z a t i o nm e a s u r e s.As o u n dn e t w o r ke-v a l u a t i o nm o d e l i sc o n s t r u c t e dt
10、 og i v e f u l l p l a yt ot h er o l eo f 5 Gm o b i l en e t w o r k s.K e y w o r d s 5 G,N e t w o r ko p t i m i z a t i o n,C o v e r a g ee n h a n c e m e n t,U p s t r e a mc a r r i e ra g g r e g a t i o n,I n t e r f e r e n c ec o n t r o l0 引言智能天线技术的快速发展,推动了我国5 G移动网络的发展进程,使其被广泛应用到各行业。
11、各高科技产业通过利用5 G移动网络技术,开发出关于5 G的产品和生态链,进一步提高了移动用户的数据共享和采集能力。但从目前5 G移动网络的应用情况来看,城市无线环境过于复杂,会受到各种因素的影响,存在能否在小范围内承载上亿用户、如何穿透建筑物实现深度覆盖等问题。为有效解决上述问题,实现5 G移动网络的无缝覆盖和连续覆盖,需利用有效措施解决5 G发展中存在的问题,从而实时分析该场景中的5 G网络信号强度,发现其中的弱覆盖点,增强用户数据业务的连续性和可靠性。1 5 G移动网络技术概述近年来,5 G移动网络技术已经成为全球科技行业的热点话题,作为新一代移动通信标准,其可以提供更快的数据传输速度、更
12、低的延迟和更高的容量,将彻底改变移动网络的使用方式,对各行业有着深远的影响。相比4 G网络,5 G的理论峰值下载速度可以达到每秒1 0 G B以上,使人们能快速下载大型文件,观看高清视频,进行实时互动,更快地加载网页,更顺畅地进行视频会议,享受到更好的游戏体验,有效提升在线体验。同时,5 G可以显著降低网络延迟。延迟指从发送请求到接收到响应所需的时间,5 G网络的延迟可能只有1 m s,几乎实现了实时反应,这给自动驾驶、智能工业制造等需要2 2 0 2 4年2期及时响应的应用提供了便利。例如,在医疗行业中,5 G网络可以支持远程手术、医疗数据传输和监控,支持医生在远离手术现场的情况下进行高精度
13、手术。另外,通过使用天线和频谱资源,5 G网络能支持很多设备连接,从而满足物联网等大规模设备连接的需求。这意味着人们能连接更多的智能家居设备、智能城市基础设施、无人机、机器人等,推动各行业的数字化转型,提升生产效率和服务质量。2 城市复杂环境下的5 G移动网络应用现状近年来,随着物联网和人工智能的发展,数字化城市构建成为全球经济发展的重要趋势。在快速发展的城市中,人们对高速移动网络服务的需求逐年增加,为满足人们的上网需求,并推动数字化城市的发展,需要积极应用5 G技术,其网络结构如图1所示。5 G技术具有超高速、低延迟、大容量等特点,这些特性使得其在复杂环境中仍具有广泛的应用前景。(1)超高速
14、特性。能提供更快的下载和上传速度,不仅可以满足用户对高清视频、在线游戏等高带宽应用的需求,也可以支持智能交通、智慧医疗等各行业的创新应用。(2)低延迟特性。可以实时响应移动应用,如自动驾驶汽车需要快速传输数据以保证安全性。(3)大容量特性。支持大规模连接,为物联网设备提供更好的连接和通信能力。图1 5 G核心网络结构目前,全球各地都在积极推进5 G技术的应用和发展。我国作为全球最大的移动通信市场,在5 G产业链中占据着重要的地位。我国三大电信运营商启动了5 G网络的建设,预计到2 0 2 5年将会拥有2.6亿5 G用户。此外,我国政府也在积极推动5 G技术在智慧城市建设、工业互联网等领域中的应
15、用。全球范围内的城市也在不断推进5 G网络的应用。例如,美国的一些城市已经开始了5 G网络的试点工作,并计划实现全国性的5 G覆盖;日本也在计划实现5 G网络的商用化。这些努力都是为了提供更好的移动通信服务,推动数字化城市的发展。然而,由于城市环境的复杂性,部署5 G网络也面临着一些挑战。5 G网络需要大量的基站来提供网络覆盖,但在城市中寻找合适的基站位置并进行设备部署较为困难。同时,城市中存在大量物体,会对信号传输造成阻碍,需要采用更先进的技术手段来提高信号覆盖和穿透能力。3 城市复杂环境下的5 G移动网络优化设计思路3.1 网络优化设计目标在优化5 G移动网络设计工作时,需结合城市规划,通
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