4G、5G網(wǎng)絡(luò)共存規(guī)劃與優(yōu)化

郭本英

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

2019年是5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的元年，各大運營商均在積極部署5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。進入2020年之后，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)如火如荼，尤其在當(dāng)前新基建大環(huán)境下，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更是納入國計民生項目行列。但在近一段時期甚至相當(dāng)長一段時期內(nèi)，4G網(wǎng)絡(luò)仍然是網(wǎng)絡(luò)承載的主流。4G、5G網(wǎng)絡(luò)共存將是長期存在的局面，在4G、5G兩張網(wǎng)絡(luò)共存背景下，建設(shè)初期的組網(wǎng)方式、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃、頻段選擇、技術(shù)參數(shù)選擇等顯得尤其重要。下面以中國移動為例探討4G、5G網(wǎng)絡(luò)共存時的網(wǎng)絡(luò)部署規(guī)劃。

1 4G網(wǎng)絡(luò)部署策略

1.1 4G網(wǎng)絡(luò)厚覆蓋部署策略

容量保障是4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重中之重，隨著不限量套餐的不斷推出，網(wǎng)絡(luò)容量負(fù)荷急劇增加，為保障用戶感知，高負(fù)荷小區(qū)占比必須保持在合理范圍內(nèi)，以既能滿足用戶容量需求又不會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源大面積閑置為前提。

就4G網(wǎng)絡(luò)擴容而言，首先應(yīng)實時監(jiān)控業(yè)務(wù)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，緊密跟蹤、重點分析、及時預(yù)警，基站負(fù)荷一旦達到擴容標(biāo)準(zhǔn)即啟動擴容工作，以確保網(wǎng)絡(luò)能力滿足流量業(yè)務(wù)發(fā)展需求；其次應(yīng)根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)負(fù)荷情況，按照優(yōu)先級由高到低順序，重點保障高優(yōu)先級擴容需求，暫緩偶發(fā)性高負(fù)荷小區(qū)的擴容工作，并重點監(jiān)控高負(fù)荷小區(qū)及多層網(wǎng)利用率小區(qū)變化情況，從資源均衡配置角度客觀合理地分配擴容資源；最后，在多層網(wǎng)建設(shè)過程中，要確保TDD/FDD不同制式之間、TDD/FDD系統(tǒng)內(nèi)不同頻段之間負(fù)載均衡，不斷優(yōu)化客戶頻段駐留策略，使各制式、各頻點小區(qū)“各負(fù)其責(zé)、各盡其用”，切實發(fā)揮擴容載頻流量吸收能力。

由于中國移動5G部分頻段同樣在2.6 GHz頻段[1]，因此在4G網(wǎng)絡(luò)擴容過程中，應(yīng)嚴(yán)控新增D頻段基站，以LTE FDD 1 800 MHz為主要力量。而天饋改造應(yīng)綜合考慮已有天面數(shù)量、工程復(fù)雜度、實際覆蓋需求、優(yōu)化要求及成本等因素，合理選擇天饋建設(shè)方式。同時，天饋建設(shè)應(yīng)充分考慮5G網(wǎng)絡(luò)的演進需要，統(tǒng)籌進行無線配套以及天面資源的改造和整合，盡可能避免二次改造。

1.2 4G網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋部署策略

對于城區(qū)的深度覆蓋，盡量避免使用TD-LTE D頻段微基站。TD-LTE E頻段為室內(nèi)專用頻段，室內(nèi)外異頻組網(wǎng)易于干擾控制，且E頻段50 MHz頻率資源豐富、容量較大，因此當(dāng)前4G室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)建設(shè)原則上應(yīng)首選TD-LTE E頻段，室內(nèi)外隔離較好、TD-LTE容量不足時可采用LTE FDD 1 800 MHz作為補充覆蓋擴容手段。

在滿足業(yè)務(wù)量需求的情況下，分場景優(yōu)先選擇低成本建設(shè)方案。例如，高校、商圈、交通樞紐等新增高價值大型建筑物的室內(nèi)覆蓋，宜采用數(shù)字化新型室分開展室分系統(tǒng)建設(shè)，嚴(yán)格評估各類場景業(yè)務(wù)量、流量增長趨勢，對于地下超市、小型酒店、賓館、辦公樓等室內(nèi)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、業(yè)務(wù)量較小的場所，優(yōu)先選擇建設(shè)擴展型皮基站進行覆蓋，努力降低該類場景建設(shè)成本。對于地下室、電梯等業(yè)務(wù)量極小，僅以確保VoLTE業(yè)務(wù)暢通的場景，可采用微室分等放大器類技術(shù)保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋。對于居民區(qū)、普通建筑物等室內(nèi)弱覆蓋場景，可優(yōu)先采用“室外打室內(nèi)”方式。對于高校場景中的宿舍樓、教學(xué)樓等話務(wù)熱點區(qū)域，適宜采用數(shù)字化新型室分替換現(xiàn)有傳統(tǒng)分布系統(tǒng)，硬件一次部署到位，后期根據(jù)流量增長情況可靈活擴容。對于極小的獨立場景，可使用一體化皮基站解決，具有建站速度快、方便協(xié)調(diào)、開通快等特點。對于深度覆蓋建設(shè)中的4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，工程中需同步綜合考慮后續(xù)5G覆蓋的必要性，可根據(jù)設(shè)備支持情況合理選擇多模設(shè)備，避免后續(xù)設(shè)備演進改造引起的二次投入，同時對涉及的配套資源進行同步改造。

1.3 4G網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋部署策略

對于4G網(wǎng)絡(luò)的廣域覆蓋，城區(qū)、縣城區(qū)域及工礦區(qū)、景區(qū)等區(qū)域，宜優(yōu)先采用1 800 MHz LTE FDD方式覆蓋4G網(wǎng)絡(luò)空洞；而農(nóng)村區(qū)域，建議采用900 MHz LTE FDD方式建設(shè)，同時充分依托現(xiàn)有站址及配套資源，有效降低建站成本。對于農(nóng)村區(qū)域的廣覆蓋，共址2G基站建設(shè)LTE FDD 900 MHz時可同步替換2G設(shè)備（反向開通GSM 900 MHz），共址TD-LTE基站建設(shè)LTE FDD 900 MHz時可考慮拆除原站址利用率較低的TD-LTE設(shè)備，以降低電費、鐵塔租金等運維成本。同時，為降低建設(shè)成本，新建基站可采用RRU拉遠(yuǎn)方式，合理規(guī)劃塔桿類型及天線掛高，按照“共站、共框、共板、共天線”方式實現(xiàn)資源共享。

2 5G網(wǎng)絡(luò)部署原則

2.1 5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)范圍

5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期應(yīng)薄覆蓋與厚覆蓋相結(jié)合，按照“先主城區(qū)、后一般城區(qū)，先室外、后室內(nèi)”次序，聚焦高價值區(qū)域和用戶群體，有節(jié)奏開展5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，對關(guān)鍵城市實現(xiàn)主城區(qū)連續(xù)覆蓋、部分重點城市實現(xiàn)主城區(qū)部分覆蓋。在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期尤其是投資規(guī)模有限的前提下，應(yīng)嚴(yán)格限定在主城區(qū)的核心區(qū)域內(nèi)帶有標(biāo)志性、示范性的局部連片或街道沿線區(qū)域。

2.2 5G網(wǎng)絡(luò)站址選擇

5G站址的選擇應(yīng)充分利用現(xiàn)有基站站址資源，結(jié)合4G網(wǎng)絡(luò)流量熱點區(qū)域，可有效節(jié)約投資，加快建站速度，兼顧宣傳與示范作用，快速形成品牌效應(yīng)。對于主設(shè)備的選擇，應(yīng)全面部署擁有160 MHz頻譜資源的2.6 GHz主設(shè)備，以減少后期硬件更新替換頻次，節(jié)約投資。

2.3 C-RAN組網(wǎng)

以C-RAN為目標(biāo)，按照一次規(guī)劃、分步實施為原則，開展5G組網(wǎng)架構(gòu)規(guī)劃，統(tǒng)籌考慮5G基站建設(shè)與4G基站的搬遷改造，實現(xiàn)4G/5G C-RAN組網(wǎng)。C-RAN的BBU集中度以5～15個為宜，城區(qū)接入半徑控制在1 km，縣城接入半徑控制在2 km內(nèi)，C-RAN區(qū)域內(nèi)的物理站應(yīng)保證連續(xù)覆蓋，不能形成無覆蓋交集的基站插花組網(wǎng)。同時，為實現(xiàn)降本增效，在BBU堆疊的同時應(yīng)依據(jù)主設(shè)備廠商單機框處理能力，合理實現(xiàn)單BBU機框的多載頻配置。

2.4 4G與5G協(xié)同

加大推進1 800 MHz FDD建設(shè)力度，做好頻段規(guī)劃，平衡好4G與5G的資源投放力度，實際建設(shè)中加快4G與5G網(wǎng)絡(luò)的共模部署、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及優(yōu)化工作，并且做好5G不同站型設(shè)備與場景的適配，根據(jù)實際需要精準(zhǔn)實施5G基站反向開通4G。同時，通過充分挖掘現(xiàn)網(wǎng)資源，實現(xiàn)資源動態(tài)調(diào)度。

3 5G組網(wǎng)方式及NSA方式下的錨點選擇原則

3.1 組網(wǎng)方式

5G網(wǎng)絡(luò)以SA作為目標(biāo)架構(gòu)，同步推進NSA、SA發(fā)展與成熟。移動5G基站支持NSA/SA雙模工作模式，基站全部與EPC+連接，按需開啟SA模式的基站與5GC連接。

3.2 NSA方式下的錨點選擇原則

NSA方式下5G基站需錨定4G網(wǎng)絡(luò)開通，且5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期[2]只能采用4G/5G同廠家部署，可以選擇LTE FDD 1 800 MHz或TD-LTE 1.9 GHz作為錨點網(wǎng)絡(luò)，錨點網(wǎng)絡(luò)應(yīng)覆蓋良好，滿足5G建設(shè)需要。同等情況下，優(yōu)先錨定1 800 MHz，5G以1 800 MHz作為錨點，上下行峰值速率、上下行邊緣速率均好于F頻段，錨定1 800 MHz網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)勢明顯。另外，錨點網(wǎng)絡(luò)選擇應(yīng)有利于提升競爭力。

3.3 設(shè)備選型

為了簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、降低后期網(wǎng)絡(luò)維護的復(fù)雜性，連續(xù)覆蓋區(qū)域廠家數(shù)量建議不超過2家；非連續(xù)覆蓋區(qū)域，初期建設(shè)規(guī)模較小，建議只選擇1個廠家，后續(xù)如存在多片覆蓋需求、跨現(xiàn)網(wǎng)多廠家區(qū)域等情形，可增加廠家數(shù)量，以保證網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡潔及維護便捷。

4 5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期頻率使用方案建議

為保證建設(shè)初期5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果，移動5G初期可使用2.6 GHz的100 MHz頻譜，即2 515～2 615 MHz，同時需開展現(xiàn)網(wǎng)D頻段清頻工作。

目前，在中國移動現(xiàn)網(wǎng)中，多數(shù)城區(qū)均已部署兩三個D頻段載波，當(dāng)前可采用多種手段保障D頻段清頻工作的順利開展。例如，采用1 800 MHz、A頻段重耕，轉(zhuǎn)移D頻段流量；或在4G/5G同廠商區(qū)域內(nèi)部署4G/5G雙模設(shè)備（支持160 MHz工作帶寬，并支持4G/5G在160 MHz帶寬內(nèi)靈活配置，以利于滿足5G建設(shè)初期時4G容量需求），開啟4G/5G頻率共享技術(shù)（4G/5G通過時分復(fù)用的方式動態(tài)共享帶寬，可提升5G帶寬內(nèi)的頻譜利用率，緩解4G退頻壓力），反向開通4G以吸收4G流量；如仍難以滿足4G容量需求，部分熱點區(qū)域5G可僅開啟80 MHz帶寬，從而為4G多留一個頻點。

5 與電信F頻段干擾整理改

2014年年底，工信部調(diào)整了移動公司F頻段頻率范圍，將起始頻點由1 880 MHz調(diào)整為1 885 MHz，電信F頻段的頻點控制到1 875 MHz，并同意電信在2020年可將FDD 1 800 MHz頻段擴頻到1 880 MHz。根據(jù)工信部這一許可，2020年電信公司可進行FDD 1 800 MHz頻點擴頻，屆時中國移動部分F頻段設(shè)將面臨干擾風(fēng)險，尤其是2014年以前建設(shè)的基站設(shè)備（濾波器通帶起始頻點為1 880 MHz，電信擴頻后可能出現(xiàn)阻塞、雜散干擾）。

對于中國移動來說，需要與電信公司協(xié)商，將現(xiàn)網(wǎng)全部FDD 1 800 MHz基站進行擴頻，持續(xù)2～3 h后進行回退。移動可根據(jù)擴頻后2～3 h的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)確定干擾扇區(qū)，進行整改工作。開啟和回退可以選擇凌晨實施，對現(xiàn)網(wǎng)影響較小，通過實測干擾數(shù)據(jù)可以更精準(zhǔn)地確定整改目標(biāo)。

6 NB-IoT網(wǎng)絡(luò)與4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展

工信部印發(fā)了《關(guān)于深入推進移動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》，推動2G/3G物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)遷移轉(zhuǎn)網(wǎng)，建立NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）、4G（含LTE-Cat1，即速率類別1的4G網(wǎng)絡(luò)）和5G協(xié)同發(fā)展的移動物聯(lián)網(wǎng)綜合生態(tài)體系，在深化4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋、加快5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)上，以NB-IoT滿足大部分低速率場景需求，以LTE-Cat1（以下簡稱Cat1）滿足中等速率物聯(lián)需求和話音需求，以5G技術(shù)滿足更高速率、低時延聯(lián)網(wǎng)需求。

6.1 建設(shè)原則

加快完善NB-IoT網(wǎng)絡(luò)覆蓋，加速2G物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)向NB-IOT網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移，有力推進2G退頻退網(wǎng)、900 MHz頻率重耕。

（1）保持領(lǐng)先、打造網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模超過競爭伙伴，市縣城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地NB-IoT信號覆蓋、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量保持行業(yè)領(lǐng)先，有效承接2G物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，提升客戶體驗、確保質(zhì)量優(yōu)勢。

（2）網(wǎng)隨業(yè)動、精準(zhǔn)投入資源。堅持網(wǎng)隨業(yè)動、按需建設(shè)，結(jié)合業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀、網(wǎng)絡(luò)承載效率，依據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展目標(biāo)客戶、重點區(qū)域、應(yīng)用場景，合理規(guī)劃建設(shè)方案、精準(zhǔn)開展網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提升業(yè)務(wù)價值、確保投資效益。

（3）基于場景、有效拓展覆蓋。加強市區(qū)、縣城之連續(xù)、深度覆蓋，有效拓展鄉(xiāng)鎮(zhèn)廣覆蓋；在確保業(yè)務(wù)價值、投資效益前提下，合理管控、按需開展農(nóng)村廣覆蓋、城區(qū)室內(nèi)覆蓋。

6.2 建設(shè)策略

（1）已完成900 MHz新型硬件改造的，可直接加載NB-IoT功能。

（2）無新型900 MHz硬件但原GSM 900 MHz設(shè)備可通過插板方式升級支持NB-IoT的，可直接升級，同時將原有GSM 900 MHz功能退服。

（3）對于室外信號屏蔽嚴(yán)重的深度覆蓋場景，據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求，對室外宏基站無法覆蓋室內(nèi)的建筑物，按需建設(shè)NB-IoT室分基站；對地下室、停車場、電梯等場景，按需建設(shè)物聯(lián)小站。

（4）積極整合NB-IoT和2G/3G/4G站址天面資源，優(yōu)先采用多系統(tǒng)共天線的建設(shè)方式，實現(xiàn)天面整合，降低天面租賃成本。

7 結(jié) 論

雖然5G牌照已經(jīng)發(fā)放，但是由于5G網(wǎng)絡(luò)頻段的限制、設(shè)備的成熟程度、用戶終端產(chǎn)業(yè)鏈的形成及大規(guī)模應(yīng)用的落地，均需要一段時間的積淀。在很長一段時間內(nèi)4G的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域要大于5G，而作為主要數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)的4G也就不會輕易被淘汰，提前做好網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃、優(yōu)化部署、頻率規(guī)劃、站址配套資源規(guī)劃等，是5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期必須要做的準(zhǔn)備工作。