4G-5G DSS 动态频谱共享系列(1:需求背景)
admin
2023-10-14 11:05:51
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今天写下4G-5G DSS动态频谱共享系列吧,会分下面几个章节(也可能后面更改),打算春节期间写完,希望小伙伴们多支持。

- 需求背景,3GPP标准技术,实现方案,业界动向,DSS痛点及后续演进

DSS, Dynamic Spectrum Sharing,4G和5G动态频谱共享,也算是5G网络的重要功能之一吧。DSS是各大运营商考虑布网规划时的重要策略,所以对DSS的支持,也是各大网络厂商的必备方案。

【需求背景】

谈到需求背景,其实主要是从运营商的角度出发,毕竟怎么去布置5G网络是运营商要思考的头等大事。

最初在5G讨论的前期,很多运营商就提出需要考虑更好的4G向5G演进的方案。为什么运营商有这种想法呢?主要是因为在之前的几代移动通信系统升级换代时没有好方案,很繁琐,搞得头很大。

在之前的几代移动通信系统时,如果旧系统占用的频谱也可以被新系统使用时,新系统替换旧系统其实没有什么方案可谈,就是频谱重耕(Spectrum Refarming)。所谓频谱重耕,就是将旧一代的移动网络所占用的频谱让出来给新一代的移动网络使用,比如将3G网络系统清退,原有无线频谱资源重新分配给4G网络系统使用。换句话说,就是运营商根据自己的情况,到了一定时间把旧系统关掉,替换上新系统。比如说3G到4G频谱重耕,运营商可以根据自己的实际情况看时间规划,把3G慢慢关掉,部署4G新系统,并且随时间慢慢缩少3G的频谱,从而增加4G的频谱,直到最后3G的频谱完全被4G替换,完成整个4G系统的演进。虽然说起来简单,但这个过程对运营商来说可是非常头疼的,什么时候替换,替换多少,过程太慢会影响新系统的部署及升级日程,操之过急又会影响到旧系统用户的体验。

到了5G的时候,情况还是比较特殊的。5G虽然可以用到3GHz以上中频段和28GHz以上高频段,但是覆盖不如低频段。要想保证5G的覆盖范围广泛,在低频段部署最有优势。而低频段都被之前的2G,3G,4G系统占用着,当然,主要还是4G系统占用的最多。所以,5G要在低频段部署,就面临要重耕4G的挑战。4G网络商用已经非常成熟,应付当前及未来几年的应用场景是绰绰有余的,运营商也不太想马上就用5G替换4G,还想继续靠4G赚点钱。所以在低频使用5G还是不希望直接用硬砍4G升级5G的频谱重耕方法。下面是一个简单的例子去说明4G到5G频谱重耕,按照时间推移,会慢慢减少4G的频谱,增加5G的频谱,直到最后全给5G。 和之前的系统更新换代一样,怎么合理的安排重耕计划又是一个头疼的问题。所以大家想,有没有什么更好的方法呢?频谱共享(Spectrum Sharing)就这么应声而出了。




那我们先简单说下频谱重耕和频谱共享的区别吧。下图是一个简单的例子,两个不同时间段的4G和5G使用的情况,比如说,前期5G刚开始商用的时候,用户不多,20MHz中占用5MHz,到了后来,随着用户的增加,带宽增大到10MHz。与其把带宽分开来各自玩(频谱重耕),那不如让4G和5G他们在20MHz带宽里面一起玩呗(频谱共享)。4G用户多的时候,资源就多用点,后面5G用户多的时候,5G就多用点。从一开始就一起使用,按照4G和5G的用户变化灵活使用共享资源,后面我们就不用操心了。有问题吗?确实没问题,有需求,动机充分。需要啥技术支持那就在标准里做呗。






其实,虽然需求来自运营商,但是各大网络厂商(占4G份额比较多的)也在背后偷偷乐着呢,为啥呢?因为只要运营商现在是用了我的4G网络,以后想支持DSS肯定还得找我,后面在【实现方案】章节会讨论到,对DSS的支持,其实一般还是需要4G和5G同一设备厂家的,不同设备商之间支持基本没戏。

最终,4G-5G共存(频谱共享)支持就被纳入5G标准,从Rel-15开始,就做了相关技术支持,具体内容我们在【3GPP标准技术】章节讨论。

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