TD-SCDMA網(wǎng)絡退頻退網(wǎng)規(guī)劃研究

陳勇輝，朱曦寧，堯文彬，謝寧

(1 中國移動通信集團設計院有限公司廣東分公司，廣州 510623；2 中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080)

TD-SCDMA網(wǎng)絡退頻退網(wǎng)規(guī)劃研究

陳勇輝1，朱曦寧1，堯文彬2，謝寧2

(1 中國移動通信集團設計院有限公司廣東分公司，廣州 510623；2 中國移動通信集團設計院有限公司，北京 100080)

隨著用戶向4G快速遷移，4G網(wǎng)絡逐漸成為數(shù)據(jù)業(yè)務承載的主體，TD-SCDMA網(wǎng)絡作為中低速業(yè)務的過渡網(wǎng)絡，逐步退頻退網(wǎng)成為必然的選擇。本文通過某省TD-SCDMA網(wǎng)絡研究實例，結合業(yè)務預測進行了詳細的退頻分析、提出了相應的算法和策略，并根據(jù)具體網(wǎng)絡的特點和設備退網(wǎng)的影響因素，給出了TD-SCDMA設備退網(wǎng)的策略建議。

TD-SCDMA；退頻；算法；退網(wǎng)

1 引言

隨著中國移動客戶從GSM/TD-SCDMA網(wǎng)絡向4G網(wǎng)絡快速遷移，TD-SCDMA網(wǎng)絡的業(yè)務量將迅速下降，同時4G業(yè)務量將快速增長。為適時推動TD-SCDMA網(wǎng)絡退頻退網(wǎng)以簡化網(wǎng)絡結構和運維復雜度，并及時清退資源以滿足4G網(wǎng)絡發(fā)展的頻率等需求以提高資源利用效率，本文以G省的TD-SCDMA網(wǎng)絡研究分析為例，基于經(jīng)濟、業(yè)務和網(wǎng)絡發(fā)展的不同情況，劃分一、二、三類地市研究制定相應的TD-SCDMA網(wǎng)絡退頻退網(wǎng)策略。

2 TD-SCDMA網(wǎng)絡現(xiàn)狀

2.1 規(guī)模和運營情況

G省共有TD-SCDMA基站近6萬個，其中室外站4萬個、室內(nèi)站2萬個，載頻約70萬；基本實現(xiàn)主城區(qū)、一般城區(qū)和縣城城區(qū)的連續(xù)覆蓋，450 MB以上熱點的100%覆蓋，鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心、3A級及以上旅游景區(qū)100%覆蓋，高速公路重要路段覆蓋。從規(guī)模上對比，TD-SCDMA網(wǎng)絡遠小于GSM網(wǎng)絡和4G網(wǎng)絡；在網(wǎng)絡覆蓋上也已明顯落后于4G，更比不上全覆蓋的GSM網(wǎng)絡。

從網(wǎng)絡運營情況看，TD-SCDMA網(wǎng)絡用戶數(shù)不到GSM用戶的20%、低于4G用戶數(shù)；TD-SCDMA網(wǎng)絡日均話務量不到GSM網(wǎng)絡的20%，日均流量略少于GSM、不到4G的15%；用戶數(shù)和語音業(yè)務今年以來逐步下降，數(shù)據(jù)業(yè)務穩(wěn)中略降，隨著整體業(yè)務量的下降，全省無線利用率逐步下降，TD-SCDMA網(wǎng)絡已越過業(yè)務發(fā)展拐點。

2.2 現(xiàn)網(wǎng)載頻配置情況

現(xiàn)網(wǎng)配置的載頻主要為R4和HS（D）PA載頻，同站鄰小區(qū)間主載頻配置異頻點、輔載頻復用，從圖1和圖2可見其規(guī)模配置特點。

R4載波：配置1個R4載波的小區(qū)在一、二、三類地市均超過近70%，大于3載波配置的占比極低。

HS（D）PA載波：大于4載頻的小區(qū)占比一類地市大于二類地市大于三類地市，不大于4載頻的小區(qū)占比反之；配置1～2個載頻的小區(qū)在三類地市在占比遠高于與一、二類地市，符合現(xiàn)網(wǎng)話務及資源利用分配情況。

圖1 全省小區(qū)R4載波配置規(guī)模占比

圖2 全省小區(qū)HS（D）PA載波配置規(guī)模占比

2.3 主設備情況

G省現(xiàn)網(wǎng)3G（TD-SCDMA）網(wǎng)絡主設備廠家有3家：華為、中興、大唐，僅從設備支持能力分析，現(xiàn)網(wǎng)BBU中96%可與4G共模使用，現(xiàn)網(wǎng)RRU中74%可升級，宏站RRU中87%可升級。3G/4G主設備同廠家的地市以及3G/4G雙廠家地市的3G/4G同廠家區(qū)域，3G/4G均已采用F頻段RRU共模方式建設；其他地市、區(qū)域3G的RRU僅為3G網(wǎng)絡使用，全省3G/4G共模使用設備占比約為41%。

3 TD-SCDMA網(wǎng)絡退頻分析

由于網(wǎng)絡現(xiàn)狀、業(yè)務現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的差異，TDSCDMA網(wǎng)絡需根據(jù)一、二、三類地市分別進行研究，同時針對城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村進一步細分研究退頻退網(wǎng)策略。根據(jù)TD-SCDMA網(wǎng)絡R4載波承載語音為主、HSDPA載波承載數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡載頻配置的特點，采用如圖3的分析思路進行頻率需求分析，進而得出可清退頻率資源。

3.1 業(yè)務發(fā)展預測

整體移動通信未來將以4G業(yè)務發(fā)展為核心，市場策略方面將不再投放純TD-SCDMA終端，另外網(wǎng)絡將通過提升駐留TD-SCDMA門限等互操作策略將4G用戶盡可能地駐留在4G網(wǎng)絡，且在有GSM網(wǎng)絡的環(huán)境下不切換到TD-SCDMA網(wǎng)絡；以及隨著4G網(wǎng)絡廣度、深度覆蓋的進一步完善將逐步減少4G用戶流量的回流；TD-SCDMA網(wǎng)絡業(yè)務從2015年到達頂峰以后一直呈現(xiàn)下降趨勢，2016年12月比2015年6月綜合業(yè)務下降約50%，未來幾年仍將快速萎縮，預計2017年6月、2017年12月、2018年6月當月累計語音計費時長僅為2015年6月的28%、18%、7%，對應流量僅為37%、21%、5%，為頻率資源的釋放提供了條件。圖4為TD-SCDMA網(wǎng)絡業(yè)務發(fā)展預測圖。

3.2 載頻需求計算標準

為了有效評估TD-SCDMA網(wǎng)絡載頻需求，可以采用R4HS(D)PA混合載頻（R5）分別計算、以上行利用率作為網(wǎng)絡利用率指標、剔除控制信道等方法，并重新定義K值，通過碼資源忙閑率進行載頻需求估算。

圖3 TD-SCDMA退頻分析思路

圖4 TD-SCDMA網(wǎng)絡業(yè)務發(fā)展預測

3.2.1 碼資源忙閑率定義

碼資源忙閑率即統(tǒng)計滿足業(yè)務質(zhì)量要求時占用的碼資源與系統(tǒng)可用資源的比例，其統(tǒng)計顆粒度可精確到每小區(qū)，公式如下：

碼資源忙閑率=（α×忙時上行占用BRU數(shù)＋β×忙時下行占用BRU數(shù)）/ [K×(α×上行全部可用BRU數(shù)＋β×下行全部可用BRU數(shù))]

其中：α和β分別為上行、下行關注因子（現(xiàn)取α=1，β=0）；

適用于R4、HS（D）PA及混合載頻，其中HS（D）PA載頻利用率按照上行伴隨信道利用率進行計算。

3.2.2 忙閑率K值定義

在保證一定的網(wǎng)絡質(zhì)量前提下（GoS=2%），系統(tǒng)承載能力與系統(tǒng)可用信道數(shù)的比值即為K值，K值為干擾受限情況下和資源受限情況下的小值。

對于R4與混合載頻，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)測試結論，網(wǎng)絡承載能力受限于干擾，上行碼資源占用比例可達到約56%，因此R4/混合載頻的K值取56%。

對于HS(D)PA載頻，小區(qū)不同載頻、不同配置下的K值如表1所示。

3.2.3 基于忙閑率的載頻需求門限

由于TD-SCDMA網(wǎng)絡定位為過渡期中低速數(shù)據(jù)業(yè)務的承載網(wǎng)絡，不再區(qū)分高中低價值小區(qū)進行分析，全網(wǎng)采用同一的標準進行研究估算?？梢酝ㄟ^網(wǎng)管系統(tǒng)提取現(xiàn)網(wǎng)每小區(qū)R4/HS(D)PA/混合載頻的上行碼資源配置、現(xiàn)網(wǎng)忙時上行資源占用情況、控制信道和業(yè)務信道碼資源占用量等信息，結合3.1節(jié)業(yè)務發(fā)展預測，按等比降幅進行測算，得出承載相應業(yè)務的碼資源需求進而得出載波需求。另外，根據(jù)TD-SCDMA網(wǎng)絡擴容原則，取定R4（混合）載頻、HSUPA載頻的碼資源利用率目標門限為90%，HSDPA載頻的碼資源利用率目標門限為85%。

3.3 輕載時R4對HS（D）PA載波的替換分析

由前面分析可知，G省現(xiàn)網(wǎng)的TD-SCDMA網(wǎng)絡主要配置R4載波承載語音業(yè)務、HS（D）PA載波承載數(shù)據(jù)業(yè)務，隨著業(yè)務量下降，在語音和數(shù)據(jù)業(yè)務量都比較低的時候，可以優(yōu)先清退HS（D）PA載頻，僅保留R4載頻承載業(yè)務和保障覆蓋。

3.3.1 R4載頻的業(yè)務承載速率

一個SF=16的碼道，采用QPSK調(diào)制方式，其空口峰值速率為：單碼道空口峰值速率=(數(shù)據(jù)符號chip數(shù)/ SF×調(diào)制比特TPC&SS&TFCI占用比特數(shù)）×每秒子幀數(shù)=（704/16×2-8) bit/subframe×200 subframe/s =15.2 kbit/s。

表1 小區(qū)不同載頻配置下的K值參考

在R4階段，一般采用1/2、1/3編碼，再加上上層重傳，SF16單碼道承載能力在8 kbit/s。單時隙承載能力為128 kbit/s。在目前網(wǎng)絡上下行時隙配置2：4的情況下，考慮PCCPCH等公共信道的資源開銷，單個R4載波對AMR12.2 k的話音業(yè)務（單業(yè)務占用兩個SF=16的碼道、上下行資源需求對稱），最多支持15個用戶；剩余未被占用的下行時隙TS3、TS4理論最大可以提供256 kbit/s的帶寬。

3.3.2 HS（D）PA載頻的業(yè)務承載速率

在HSDPA載波中，一個下行HSDPA時隙，SF=1，采用16QAM調(diào)制方式，一個子幀的長度為5ms，其空口峰值速率為：單時隙空口峰值速率=（數(shù)據(jù)符號chip數(shù)/SF×調(diào)制比特TPC&SS&TFCI占用比特數(shù)）×每秒子幀數(shù)=（704/1×4－0）bit/ subframe×200 subframe/s=563.2 kbit/s?，F(xiàn)網(wǎng)中HSDPA載波上下行時隙配比同樣為2：4，配置3個高速物理下行鏈路共享信道（HS-PDSCH），3個時隙理論峰值速率為：563.2 kbit/s×3=1689.6 kbit/s =1.68 Mbit/s。HSUPA載波在采用上下行時隙5：1的配置下，采用16QAM調(diào)制方式，理論上行峰值速率為2.2 Mbit/s；按照目前2：4的時隙配置，HSPA載波上行理論峰值速率為0.56 Mbit/s。

隨著TD-SCDMA網(wǎng)絡承載業(yè)務量的下降，根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務占比（上下比小于1：6，語音業(yè)務占比低、數(shù)據(jù)業(yè)務占比高）和載波配比，R4載波的碼資源忙閑率會快速下降，但出于維持基本業(yè)務和客戶體驗的角度的考慮不能清退；HS（D）PA載波前期通過不斷減少載波降低對頻率資源的占用，當該小區(qū)僅剩1個HS（D）PA載波且碼資源忙閑率低于15%時，可以采用作為基本配置的R4載波承載數(shù)據(jù)業(yè)務替換HS（D）PA載波，減少頻率資源占用。

3.4 退頻分析

綜合上述研究分析，第一步采用以下公式進行小區(qū)級載頻配置需求分析：

Y≥((1+N)×小區(qū)上行碼資源占用量)/(K×32×M)

其中：Y：小區(qū)總載頻需求，含R4/HS(D)PA/混合載頻（R5）載頻，取整數(shù)；

N：測算時點對應的業(yè)務增長系數(shù)，語音、數(shù)據(jù)分別計算；

小區(qū)上行碼資源占用量：根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)上行資源受限的情況，取忙時小區(qū)上行碼資源；占用情況進行分析，R4HS(D)PA/混合載頻（R5）分別計算；

K： R4和混合載頻取56%，H載頻根據(jù)（現(xiàn)網(wǎng)載頻數(shù)×（1+N））向上取整值，反查表1，得出相應K取值，此處采用直線折取而非迭代計算，降低計算復雜度，可以滿足準確度需求；

M：載頻忙閑率門限，R4、R5、HSUPA載頻取90%，HSDPA載頻取85%。

第二步，根據(jù)TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)使用了A頻段（2 010-2 025 MHz）、F頻段（1 905-1 915 MHz），以及所有小區(qū)的載頻需求計算，得出未來滿足業(yè)務發(fā)展，各類地市城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)分別需要占用的頻譜資源及可翻頻帶寬（可翻頻頻率剔除TD-SCDMA組網(wǎng)頻率需求及以LTE系統(tǒng)可用頻率帶寬進行測算），如表2所示。

由于在網(wǎng)使用的TD-SCDMA終端均為GSM/TDSCDMA網(wǎng)絡雙模終端，在無TD-SCDMA網(wǎng)絡的情況下仍可使用GSM網(wǎng)絡，故根據(jù)前面分析，2017年下半年城區(qū)外TD-SCDMA網(wǎng)絡可逐步清退頻率，2018年中TD-SCDMA網(wǎng)絡可考慮全面清退頻率資源。

4 TD-SCDMA設備退網(wǎng)規(guī)劃

4.1 影響因素分析

隨著頻率清退、TD-SCDMA退網(wǎng)，需要考慮TDSCDMA設備的退網(wǎng)，其影響內(nèi)外部影響因素包括廠家兼容性、3G/4G網(wǎng)絡建設模式、設備支持情況、4G網(wǎng)絡頻率資源需求等方面，總的來說可以從以下五點考慮。

4.1.1 3G/4G設備廠家格局

G省3G（TD-SCDMA）主設備廠家有華為、中興、大唐，4G主設備廠家有華為、中興、大唐、愛立信、諾基亞，其中僅11個地市3G/4G設備同廠家（全區(qū)域或部分區(qū)域）， 在4G的F頻段建設中采用與3G網(wǎng)絡共模（共BBU、共RRU）建設，故在3G設備退網(wǎng)時需考慮4G網(wǎng)絡的需求。而異廠家地市由于4G網(wǎng)絡通過新建形式建設F頻段網(wǎng)絡，3G網(wǎng)絡設備退網(wǎng)可與頻率清退同步進行。

表2 TD-SCDMA網(wǎng)絡頻率需求分析

4.1.2 頻率使用許可政策影響

根據(jù)工信部最新的頻率劃分，中國移動F頻段為1 885-1 905 MHz，由于歷史原因現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA網(wǎng)絡設備F頻段頻率起點均為1880MHz，由于目前為過渡期，因此其它運營商不得使用1875-1880MHz頻段；但當該過渡期保護政策取消時，現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA網(wǎng)絡設備將會面臨其它運營商FDD網(wǎng)絡的嚴重干擾，底噪抬升、質(zhì)量下降甚至無法正常工作。

4.1.3 設備性能、技術參數(shù)影響

隨著4G技術的不斷發(fā)展演進，多流、多載波、多天線等新技術發(fā)展，原有與TD-SCDMA共模利舊的設備面臨芯片能力不足、功率不足、規(guī)格指標過低、老化等問題。

4.1.4 4G網(wǎng)絡需要F2載頻

根據(jù)4G網(wǎng)絡業(yè)務預測，2016年G省需擴容F2載波的小區(qū)占比不多于0.5%小區(qū)，對F2載波擴容需求較低，局部仍可通過增加小基站解決容量不足問題；2017年一類地市需擴容F2載波小區(qū)占比2%；2018年（考慮其它FDD頻段重耕之后）一、二類地市占比分別為5%、3%。表3為4G網(wǎng)絡需擴容F2載波小區(qū)分析。

表3 4G網(wǎng)絡需擴容F2載波小區(qū)分析

4.1.5 TD-SCDMA網(wǎng)絡定位和發(fā)展策略

TD-SCDMA網(wǎng)絡定位為承載中低速數(shù)據(jù)業(yè)務的過渡網(wǎng)絡，不再進行投資，主要保證過渡期業(yè)務承載性能，考慮及早釋放頻率資源、完成退網(wǎng)，持續(xù)向4G平滑演進。具體近中遠期具體發(fā)展策略如下。

近期：停止投資，拆閑補忙，動態(tài)調(diào)配、穩(wěn)定質(zhì)量，做好存量業(yè)務的保障，做好退頻準備。中期：保留少量A頻段保障存量業(yè)務，完成F頻段退頻，以及向4G平滑演進。遠期：完成TD-SCDMA網(wǎng)絡退網(wǎng)，釋放頻率、天饋等資源，實現(xiàn)整體向4G的平滑演進。由于A頻段芯片及終端支持尚不成熟，需要及早推動芯片及整個產(chǎn)業(yè)的進度，確保與TD-SCDMA網(wǎng)絡升級演進步調(diào)協(xié)同。

4.2 設備退網(wǎng)規(guī)劃

根據(jù)前文所述，TD-SCDMA設備的退網(wǎng)按是否處在頻率保護期及4G網(wǎng)絡對F2頻點的需求兩個關鍵因素來劃分統(tǒng)籌考慮。

4.2.1 在頻率保護期內(nèi)

同廠家地市滿足技術指標的設備繼續(xù)使用并升級TD-LTE A頻段，不滿足技術指標的設備替換為新設備。異廠家區(qū)域根據(jù)4G F頻段建設進度和TD-SCDMA業(yè)務需求逐步拆除或替換為4G設備。

4.2.2 頻率使用保護政策取消后

同廠家地市替換為滿足技術指標的新設備，異廠家區(qū)域綜合考慮干擾、業(yè)務情況，或拆除空閑設備，或增加濾波器，或者替換為4G設備充分利用站址資源。

4.2.3 因4G業(yè)務需求F2頻點導致的TD-SCDMA退頻退網(wǎng)

2016年，4G對于F2頻點需求低，主要通過微小站解決容量，無法建小站情況下提前清退TD-SCDMA網(wǎng)絡F頻段，將F2頻點用于4G擴容。2017年及之后，4G對F2頻段的需求增加，TD-SCDMA網(wǎng)絡負荷進一步下降、F2頻段可完全清退，4G可以通過F2頻點擴容增加容量。

5 總結

對于中國移動來說，如何保障業(yè)務增長需求、擴大網(wǎng)絡容量是歷來面臨的主要問題之一，但對于一個網(wǎng)絡的退頻退網(wǎng)研究，還是個全新的課題。本文根據(jù)TDSCDMA網(wǎng)絡現(xiàn)狀分析，結合業(yè)務發(fā)展、減容算法、網(wǎng)絡定位和策略等綜合因素分析，提出了退頻過程中小區(qū)載頻需求配置的計算公式、根據(jù)工程經(jīng)驗推薦了相應參數(shù)取值建議，采用定量與定性相結合的分析方法，得出TD-SCDMA網(wǎng)絡退頻和設備退網(wǎng)的研究建議，對后續(xù)規(guī)劃研究工作具有一定的參考價值。

[1] 中興通訊股份有限公司. TD-SCDMA無線系統(tǒng)原理與實現(xiàn)[M].北京: 人民郵電出版社, 2007.

[2] 中興通訊股份有限公司. TD-SCDMA無線網(wǎng)絡規(guī)劃設計與優(yōu)化(第3版)[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2010.

[3] 李世鶴. TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)標準[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2004.

Research on withdrawal planning of TD-SCDMA network and relevant frequency returning

CHEN Yong-hui1, ZHU Xi-ning1, YAO Wen-bin2, XIE Ning1

(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Guangdong Branch, Guangzhou 510623, China; 2 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

4G network becomes the main bearer network because of user migration. As a bearer network of lowmiddle speed service, TD-SCDMA network would return the frequency resource and leave the stage of operator. This article put forward an algorithm and a strategy about the withdrawal of TD-SCDMA network by analyzing a real example of a province on its traff i c forecasting, network feature, frequency returning schedule and equipment withdrawal.

TD-SCDMA; frequency returning; withdrawal of network; algorithm

TN929.5

A

1008-5599（2017）05-0076－06

2015-12-03