5G承载网回传带宽估算模型的优化与应用

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020135

摘要/Abstract

摘要：

在5G建设初期，业务需求不明确，技术成熟度有待完善，流量增长方式难以预测，如何根据建设场景的不同对现网承载系统能力进行评估以及合理地选择5G承载网建设方案是现阶段炙手可热的难题。通过对典型配置的5G单基站承载带宽需求评估方法的理论研究，结合4G网络建设的工程经验，以全国抽样调研数据论证理论带宽估算模型与实际流量水平的巨大差距，以此为借鉴，为科学地指引5G承载网初期的规划、建设，提出一种5G承载网回传带宽估算的优化模型，通过分场景举例说明其在新建、扩容、升级3种5G承载网演进路径中均有其应用价值。

关键词: 5G承载网, 带宽估算, 优化, 评估

Abstract:

In the early stage of 5G construction,business requirements are unclear,technology maturity needs to be improved,and traffic growth methods are unpredictable.How to evaluate the capacity of the existing network bearer system according to different construction scenarios and choose a reasonable 5G bearer network construction plan problem.Through theoretical research on the typical configuration of the 5G single base station bearer bandwidth demand assessment method,combined with the engineering experience of 4G network construction,the national sampling survey data was used to demonstrate the huge gap between the theoretical bandwidth estimation model and the actual traffic level.The initial planning and construction of the 5G bearer network was scientifically guided,and an optimized model for the estimation of the 5G bearer network backhaul bandwidth was proposed,and its application in the evolution path of the new 5G bearer network through new scenarios,expansion,and upgrade value was illustrated.

Key words: 5G bearer network, bandwidth estimation, optimization, assessment

中图分类号:

TN915.02

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图/表 9

表1

图1

表2

表3

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表8

参考文献 10

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参数	5G低频	5G高频	备注
频谱资源	3.4～3.5 GHz，100 MHz频宽	28 GHz以上频谱，800 MHz频宽	—
基站配置	3小区，64T64R	3小区，4T4R	—
频谱效率	峰值40 bit/Hz，均值7.8 bit/Hz	峰值15 bit/Hz，均值2.6 bit/Hz	—
其他考虑	10%封装开销，5% Xn 流量， 1:3TDD上下行配比	10%封装开销，1:3 TDD上下行配比	—
单小区峰值	100 MHz×40 bit/Hz×1.1×0.75=3.3 Gbit/s	800 MHz×15 bit/Hz×1.1×0.75=9.9 Gbit/s	单小区峰值带宽=频宽×频谱效率峰值× （1+封装开销）×TDD下行占比
单小区均值	100 MHz×7.8 bit/Hz×1.1×0.75× 1.05=0.675 Gbit/s （Xn流量主要发生于均值场景）	800 MHz×2.6 bit/Hz×1.1×0.75=1.716 Gbit/s （高频站主要用于补盲补热，Xn流量已计入低频站）	单小区均值带宽=频宽×频谱效率均值× （1+封装开销）×TDD 下行占比× （1+Xn）
单站峰值	3.3+(3－1)×0.675=4.65 Gbit/s	9.9+(3－1)×1.716=13.33 Gbit/s	单站峰值带宽=单小区峰值带宽×1+单小区均值带宽×（N-1）
单站均值	0.675×3=2.03 Gbit/s	1.716×3=5.15 Gbit/s	单站均值带宽=单小区均值带宽×N

对比项	<10 Mbit/s	10~30 Mbit/s	15~30 Mbit/s	20~30 Mbit/s	30~40 Mbit/s	40~50 Mbit/s	>50 Mbit/s
BBU数量占比	88.53%	5.15%	5.13%	2.33%	0.78%	0.25%	0.14%

对比项	<10 Mbit/s	10~30 Mbit/s	15~50 Mbit/s	50~100 Mbit/s	100~150 Mbit/s	150~200 Mbit/s	>200 Mbit/s
BBU数量占比	58.30%	17.30%	11.09%	9.89%	3.06%	0.35%	0.01%

对比参数	网络层次	测算公式		负载因子
对比参数	网络层次	测算公式	10%	20%	40%
理论值	接入层	接入环带宽=（单站峰值+（8－1）×单站均值）	18.86	18.86	18.86
	汇聚层	汇聚环带宽=汇聚环站点数（144）×单站均值×收敛比	146.16	146.16	146.16
优化值	接入层	接入环带宽=（单站峰值+（8－1）×单站均值）×平均负载因子	1.886	3.772	7.544
	汇聚层	汇聚环带宽=汇聚环站点数（144）×单站均值×收敛比×平均负载因子	14.616	29.232	58.464

对比参数	700 MHz场景	4.9 GHz场景
频谱资源	20 MHz频宽	60 MHz频宽
基站配置	3小区，4T4R	3小区，64T64R
频谱效率	峰值15 bit/Hz，均值2.6 bit/Hz	峰值40 bit/Hz，均值7.8 bit/Hz
其他考虑	10%封装开销，5%×n 流量 5%Xn 流量，1:3TDD 上下行配比	10%封装开销，5%×n流量5%Xn流量，1:3 TDD上下行配比
单小区峰值速率	20 MHz×15 bit/Hz×1.1×0.75=247.5 Mbit/s	60 MHz×40 bit/Hz×1.1×0.75=1 980 Mbit/s
单小区均值速率	20 MHz×2.6 bit/Hz×1.1×0.75×1.05=45.05 Mbit/s	60 MHz×7.8 bit/Hz×1.1×0.75×1.05=405.41 Mbit/s
单站峰值速率	247.5 Mbit/s+（3－1）× 45.045 Mbit/s=337.59 Mbit/s	1 980 Mbit/s+（3－1）× 405.41 Mbit/s=2790.81 Mbit/s
单站均值速率	3×45.045 Mbit/s=135.14 Mbit/s	3×405.41 Mbit/s=1 216.22 Mbit/s