基于5G共建共享在2.1G頻段開通業(yè)務的應用研究

蘇守正 楊書寬 王浩

摘要：根據工信部5G的頻段分配方案，中國電信和中國聯通在 n78 上分配的頻段是連續(xù)的，現兩家運營商已基于3400MHz-3600MHz連續(xù)的200MHz帶寬共建共享5G無線接入網。根據現有分配方案，中國電信和中國聯通僅在 3.5G 頻段各有 100MHz，在上行邊緣速率 3Mb/s前提下，3.5G 頻段較1.8GHz和2.6GHz 上行覆蓋相差 9dB和5dB，導致3.5G頻段的SA的上行覆蓋，上行容量和時延均難以有效支撐垂直行業(yè)應用。部署2.1G頻段FDD系統作為上行增強，與3.5G 協同組網，高低頻互補，時頻域聚合，從而在上行覆蓋、上行容量和時延特性乃至投資上具備轉向ToB的網絡優(yōu)勢和經濟可行性。

關鍵詞：2.1G;5G;無線接入網;40M帶寬;共建共享

一、引言

2019年6月6日，工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發(fā)放5G商用牌照。目前各大運營商已經在全國范圍內縣級以上城市完成重點區(qū)域5G覆蓋。中國電信5G頻段是 3.5GHz 頻段 （3400MHz-3500MHz）;中國聯通5G頻段是3.5GHz 頻段 （3500MHz-3600MHz），從分配的頻段可以看出，中國電信和中國聯通在 n78 上分配的頻段是連續(xù)的，現兩家運營商已基于3400MHz-3600MHz連續(xù)的200MHz帶寬共建共享5G無線接入網。

2021年3月5日，工信部無線電管理局發(fā)布了《2100MHz頻段5G移動通信系統基站射頻技術要求（試行）》公告，使中國電信與中國聯通在2.1G頻段建設共建共享5G網絡成為可能，2.1G頻段的5G網絡雖然傳輸速率較低，但可以減少基站建設數量，低成本的進行廣覆蓋和深度覆蓋，快速實現城市和城郊大片區(qū)域連續(xù)覆蓋，避免5G手機頻繁在4G和5G網絡之間漫游切換。借助2.1G頻段，可提高3.5G網絡的覆蓋半徑，有效彌補3.5G高頻段5G網絡在熱點地區(qū)外深度覆蓋不足的問題[1]。

通過對3GPP規(guī)范的解讀，對電信聯通兩家運營商在BAND1頻段開通55M帶寬的5G業(yè)務的可行性進行分析，并給出了40M帶寬的最佳解決方案;通過進一步對現網的數據分析，得出40M帶寬可以滿足初期業(yè)務需求的結論，并且對未來的發(fā)展給出了后續(xù)的演進解決方案。

二、國內5G頻段介紹

2017年11月，工信部正式宣布規(guī)劃3300-3600MHz、4800-5000MHz頻段作為5G系統的工作頻段，其中3300-3400MHz頻段原則上限室內使用。中國移動獲2.6G 160M+4.9G 100M，電信和聯通各獲3.5G 100M。

2019年6月6日，工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發(fā)放5G商用牌照，中國正式進入5G商用元年。中國移動獲得了2515MHz-2675MHz和4800MHz-4900MHz兩個5G頻段，頻段號分別為n41和n79。中國電信獲得了3400MHz-3500MHz的頻段，頻段號為n78，中國聯通獲得了3500MHz-3600MHz的頻段，頻段號也是n78。

2019年9月9日，中國電信與中國聯通簽署了《5G網絡共建共享框架合作協議書》，根據合作協議，中國電信將與中國聯通在全國范圍內合作共建一張5G接入網絡。雙方劃定區(qū)域，各自負責在劃定區(qū)域內的5G網絡建設相關工作，5G網絡共建共享采用接入網共享方式，核心網各自建設，5G頻率資源共享的建設方案[2]。

2021年3月5日，工信部無線電管理局發(fā)布了《2100MHz頻段5G移動通信系統基站射頻技術要求（試行）》公告，使中國電信與中國聯通在2.1G頻段建設共建共享5G網絡成為可能，在5G頻率總體規(guī)劃中，電信聯通決定通過3.5G打造5G容量層;通過2.1G打造5G基礎覆蓋層。通過對現網2.1G頻段進行重耕，以達到50M*2的帶寬。在業(yè)務需求不高的時候，5G終端切換到2.1G的5G網絡，自動關閉3.5G高頻段載波、通道和天線，降低網絡能耗。2.1G的5G網絡不滿足終端業(yè)務需求時，按需自動開啟5G高頻段網絡。兩個頻段在5G網內切換實現毫秒級響應，時延比在4G和5G網絡之間切換要小。

（一）BAND1頻段分析

BAND1頻段，UL：1920MHz-1980MHz;DL：2110MHz-2170MHz。中國電信和中國聯通的2.1G頻段都集中在BAND1頻段上，重耕后可用帶寬為55M。

是否可以直接利用BAND1上的55M帶寬，用于電聯共建共享的5G網絡。根據3GPP組織發(fā)布的TS38.101和TS38.104標準進行分析，發(fā)現兩大運營商現有的BAND1頻段，分別落在5G規(guī)定的N1，N65，N66頻段內。詳見表1。

通過表1分析可知，N1、N65與現有的BAND1頻段基本相同;N66與BAND1頻段下行基本相同，上行不一致。

上述標明，直接在BAND 1頻段開通5G 服務，在現有標準下無法實現。

（二）方案分析

如果堅持在N1頻段開通55M業(yè)務，經過分析，存在兩種解決方案。

方案一：與3.5G開通200M帶寬一樣，可采用載波聚合方式。但是根據規(guī)范，雙載波聚合仍無法達到要求。因為即使采用兩個20M進行聚合，仍無法滿足55M帶寬，必須采用三載波FR1帶內聚合，但這種方式規(guī)范內是不支持的。而且從設備商的商務角度考慮，由于無法收取載波聚合和雙載波的軟件費用，廠商研發(fā)的積極性不高。

方案二：利用單載波直接開通55M業(yè)務。此方案將面對兩個難點：1.3GPP組織是否同意;2.傅里葉變換在增加工作帶寬后，會帶來一些困擾。作者認為這兩個難點無法妥善解決。

（二）解決方案

通過表1可知，在3GPP的規(guī)范中，N66頻段支持開通40M帶寬的業(yè)務，但這個解決方案面臨的難點是N66對應的上行頻段中，并沒有在國家分配給電信和聯通的BAND1中。

通過對N66頻段內的1725-1740與1755-1775MHZ頻段調整分配，以及對分配給聯通GSM的1740-1755進行合并，通過這樣一個沒有難度的調整，我們將獲得50M的帶寬來提供業(yè)務?？紤]上下各留出5M的保護間隔，實際將有上下行各40M的帶寬來提供5G 業(yè)務。

但是，考慮到上行1725-1750頻段的二次諧波恰好落入兩家運營商的3.5G頻段范圍內，由于共站建設，非常容易帶來頻率干擾。這樣，上行的安全頻率只有1750-1770MHZ共20M的帶寬，下行有40M 的帶寬。這樣會形成了一個N66頻段范圍內的上下行非對稱頻段，是可以滿足3GPP規(guī)定的，詳見表3，摘自3GPP TS38.101。

綜上分析，電信和聯通采用2110 MHz-2200 MHz之間的40M作為下行，采用1735 MHz-1755 MHz之間的20M作為上行，是沒有技術障礙的。

三、面臨的問題分析

采用以上解決方案，我們面臨的主要問題是上下行容量是否能滿足實際的應用需求。根據電信和聯通5G頻率總體規(guī)劃，5G網絡主要依靠3.5G解決容量，2.1G解決覆蓋[3]。

對于3.5G和2.1G頻段的覆蓋區(qū)域，我們提取某省現網的平均話務密度進行分析。具體分析見表4.

經表4對比分析可知，3.5G對應的是高話務小區(qū)用戶量，而2.1G對應的是平均話務小區(qū)用戶量。

由于3.5G是TD模式，通常的上下行時隙配比小于0.5，與2.1G非對稱的情況類似，所以只考慮下行即可。通過對比分析，可以看出利用BAND1頻段開通40M帶寬的5G服務足以滿足現網需求。

采用N66頻段開通5G，還有一個好處是未來可以支持三載波聚合，以保證2.1G投資會隨著網絡的發(fā)展而逐步發(fā)揮更大的效用。

四、結束語

本文通過對3GPP規(guī)范的詳細解讀，以及采用不同解決方案頻段的對比分析，并結合某省現網數據流量情況，得出采用非對稱BAND1 40M帶寬用于滿足電信聯通共建共享階段利用2.1G頻段作為5G的基礎覆蓋頻段，可以滿足初期業(yè)務需求的結論。并且對未來的發(fā)展給出了后續(xù)的演進解決方案。

作者單位：蘇守正? ? 楊書寬? ? 王浩? ? 廣東省電信規(guī)劃設計院有限公司

參? 考? 文? 獻

[1]曹廣山，馬丹，李鳳花，等.2.1和3.5GHz頻段在5G網絡中的應用建議[J].郵電設計技術，2020（6）：6-10.

[2]佟巍， 楊書寬. SA模式下5G網絡共建共享技術方案研究[J]. 信息通信， 2020（12）：3.

[3]李皛，李志軍，周閱天，等.5G共建共享語音業(yè)務解決方案研究[J].電子技術應用，2020，046（004）：6-9.