技術(shù)視角透視NR 900 M 發(fā)展戰(zhàn)略

［蔡林峰 李寶 徐磊 周洪林 周玄］

1 引言

在全面建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國、智慧社會的新時期，5G 成為國家信息通信技術(shù)的交點，將構(gòu)筑起萬物互聯(lián)的數(shù)字新底座，對發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。“十四五”時期，中國將建成全球規(guī)模最大的5G SA（獨立組網(wǎng)）網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)全面覆蓋、行政村基本覆蓋和重點應(yīng)用場景深度覆蓋目標(biāo)，保持通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施國際領(lǐng)先的水平[1]。

為此，中國運營商競相展開了如火如荼的5G 建設(shè)高潮。中國移動依托自有的2.6 GHz 和700 MHz 中、低頻覆蓋優(yōu)勢，在5G 單站覆蓋能力方面獲得先機[2]。中國聯(lián)通和中國電信為應(yīng)對外部競爭壓力，做大做強5G，雙方深入推進電信基礎(chǔ)設(shè)施的共建共享。中國聯(lián)通與電信開展高頻3.5 GHz 頻譜協(xié)同，同時重耕低頻900 MHz 和中頻2.1 GHz，構(gòu)建熱點地區(qū)多網(wǎng)并存、邊遠地區(qū)一網(wǎng)托底的移動通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)5G 網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋。

2 聯(lián)通5G 網(wǎng)絡(luò)部署策略

基于中國聯(lián)通和中國電信現(xiàn)有的3.5 GHz 高頻、2.1 GHz/1.8 GHz 中頻和900 MHz/800 MHz 低頻資源，構(gòu)建高中低頻互補協(xié)同覆蓋的NR 體系，打造體驗、效能、技術(shù)領(lǐng)先的5G 精品網(wǎng)，實現(xiàn)5G 網(wǎng)絡(luò)與行業(yè)規(guī)模相當(dāng)、覆蓋相當(dāng)。高中低頻組網(wǎng)策略如圖1 所示[3]。

圖1 聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)部署策略

（1）3.5 GHz 頻段作為容量主力承載，充分發(fā)揮200 M/300 M 大頻寬優(yōu)勢，確保熱點區(qū)域感知領(lǐng)先，其他區(qū)域熱點按需擴容。

（2）900 MHz/800 MHz 低頻重耕用于5G 基礎(chǔ)覆蓋（兼顧NB-IoT 等物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)）。

（3）2.1 GHz 頻段定位為高鐵場景覆蓋和室內(nèi)場景覆蓋。

（4）1.8 GHz 頻段近期仍為4G 容量層，遠期逐步重耕用于5G。

（5）室內(nèi)覆蓋高價值場景如高校、交通樞紐等以3.5 GHz 頻段為主，中低價值場景以2.1 GHz 頻段為主。

900 MHz 頻段作為中國聯(lián)通自有黃金低頻，用于5G重耕，可夯實5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋厚度，進一步縮小與NR 700 M的覆蓋差距。

3 NR 900 M 性能分析

根據(jù)電磁波在自由空間的傳播模型可知，頻率越低，傳播損耗越小，覆蓋距離越遠。

其中Lp 是路徑損耗，F(xiàn) 為頻率，D 為距離。由上述公式計算得知圖2 所示的頻段路損差。

圖2 900 MHz 與其它頻段路損差ΔLp

相對900 MHz 頻段路損，3.5 GHz 頻段高11.8 dB，2.6 GHz 高9.2 dB，2.1 GHz 高7.4 dB，700 MHz 低2.2 dB。相對于中、高頻，900 MHz 傳播損耗較低，覆蓋性能更優(yōu)。

（1）900 MHz 頻段覆蓋能力分析

相對于700 MHz 頻段，900 MHz 頻段的覆蓋能力低約2.2 dB，通過提升天線掛高和采用高增益天線方式可以彌補與NR 700 M 的覆蓋差距。而900 MHz 頻段的傳播能力遠高于2.1 GHz/3.5 GHz頻段，用于5G打底網(wǎng)優(yōu)勢明顯。[4][5]

圖3 900 MHz 穿損測試平臺構(gòu)建

（1）900 MHz 頻段穿損特性研究

選取支持900 MHz 頻段的信號發(fā)生器、射燈天線和接收機等構(gòu)建圖3 所示的900 MHz 頻段穿損測試平臺。

信號發(fā)生器：頻率650～2 800 MHz，功率-20～25 dBm。

射燈天線：35 deg 10.5 dBi 2 Tilt 900 MHz。

接收機：啟迪QDCR-7028N 頻率650～2 800 MHz，天線增益5 dBi。

選取圖4 所示的磚混結(jié)構(gòu)為主的某居民住宅場景，開展900 MHz 頻段穿損測試。

由表1 可知，在磚混結(jié)構(gòu)住宅場景中，900 MHz 頻段穿透兩面墻后的平均RSSI 為-108.53 dBm，傳播損耗約24 dB，穿透一面墻損耗約12 dB。

圖4 居民住宅測試場景

表1 磚混住宅類似場景穿損分析

選取圖5 所示的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主的某大型CBD場景，對900 MHz 頻段的穿損進行測試。

圖5 鋼混CBD 測試場景

表2 鋼混CBD 類似場景穿損分析

有表2 可知，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)CBD 場景中，900MHz 頻段穿透兩面墻后的平均RSSI 為-110.89 dBm，傳播損耗約40 dB，穿透一面墻損耗約20 dB。

（2）900 MHz 頻段覆蓋能力分析

選取磚混結(jié)構(gòu)的居民住宅樓場景進行900 MHz 和2.1 GHz 頻段的覆蓋測試。住宅樓整體屬于淺層覆蓋場景，半地下室覆蓋為深度覆蓋場景。雙頻段的RSRP 遍歷測試結(jié)果如圖6 所示。

如圖7，選擇六個典型點位進行雙頻段測試，P1、P2和P3 屬于淺層覆蓋場景，P4、P5 和P6 屬于深度覆蓋場景。

由圖6 和圖7 可知，900 MHz 頻段比2.1 GHz 頻段更具有覆蓋和體驗優(yōu)勢。淺層覆蓋場景下，900 MHz 信號強度比2.1 GHz 高5～10 dB；深度覆蓋場景下，900 MHz 信號強度比2.1 GHz 高10～14 dB。

圖7 測試結(jié)果分析

（3）NR 900 M 峰值速率分析

表3 峰值速率對比

由表3 可知，立足NR 900M 組網(wǎng)頻寬現(xiàn)狀，其用戶峰值速率低于NR 700 M，但最小5 M 帶寬組網(wǎng)完全可滿足用戶基礎(chǔ)業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)對低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)兜底[6]。在相同帶寬情況下，NR 900 M 單用戶下行平均速較4G 提升20%～30%。

（4）終端設(shè)備支持率

2021 年下半年上市終端基本都已硬件支持NR 900 M能力，由圖8 可知，預(yù)計2022 年年底滲透率達到28.6%，2023 年之后，有望逐步與NR 700 M 拉齊。

900 MHz 頻段重耕用于5G 打底效果更明顯，可以在投資能力范圍內(nèi)實現(xiàn)達到與NR 700 M基本相當(dāng)?shù)母采w水平[7]。

圖8 NR 900 M 和NR 700 M 終端滲透率

4 NR 900 M 部署要點分析

4.1 總體部署原則

（1）立足900 MHz 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，優(yōu)先補齊和完善連續(xù)覆蓋，新建900 MHz 基站支持開通NR 及NB 功能。

（2）900 MHz網(wǎng)絡(luò)建設(shè)堅持“先升級，后建設(shè)”的原則，以實現(xiàn)速度最快、TCO 最優(yōu)的目標(biāo)，原有廠家設(shè)備能升盡升，不連續(xù)的可以適當(dāng)搬遷。

（3）900 MHz 基站新建初期不建議密度過高，優(yōu)先形成一張連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，后期進行覆蓋補充。

（4）900 MHz 頻率規(guī)劃需統(tǒng)籌考慮整體網(wǎng)絡(luò)演進，無線網(wǎng)建設(shè)方案需要統(tǒng)籌考慮全網(wǎng)發(fā)展需求。

（5）新建區(qū)域選擇900 MHz 4T4R 設(shè)備。

（6）為方便優(yōu)化，900 MHz 網(wǎng)絡(luò)盡量與5G 保持同廠家。

4.2 站址選取

（1）全面梳理聯(lián)通、電信、鐵塔現(xiàn)網(wǎng)存量站址，優(yōu)選塔桅平臺充足的站點。

（2）對標(biāo)行業(yè)700 MHz/800 MHz 基站站址密度，不超過現(xiàn)網(wǎng)4G 中頻站址的1/2。

4.3 天面整合

900 MHz 頻段天饋部署優(yōu)選高掛高平臺，在保證覆蓋效果前提下，基于TCO 最優(yōu)開展天面整合。

（1）塔桅平臺充足的站點，為保證覆蓋質(zhì)量，盡量單獨設(shè)置天面，便于后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，低頻天線掛高最高。

（2）具備天面整合條件站點，優(yōu)選通過多頻多端口天線進行天線收編，整合現(xiàn)有中頻天線。

（3）L900 升級NR900 可以利舊L900 天線，不需進行天面改造。

5 NR 900 M 組網(wǎng)性能測試

選取某城鄉(xiāng)街道約32.6 km2測試環(huán)境，區(qū)域內(nèi)共20個NR 900 M 站點，測試?yán)锍?8.24 km，測試站點和測試終端信息如表4 所示。

表4 測試站點和測試終端信息

圖9 下行&上行SS-RSRP

通過對NR 900 M 組網(wǎng)條件下20 個站點覆蓋區(qū)域進行拉網(wǎng)測試，測試結(jié)果如下：

（1）SS-RSRP 均值-80.38 dBm。

（2）SS-SINR 均值11.94 dB。

（3）NR 900M 覆蓋率（SS-RSRP ≥-110 dBm&

SS-SINR ≥-3 dB）95.58%。

（4）R 業(yè)務(wù)建立成功率（NR 接入成功率）（空閑態(tài)msg1-業(yè)務(wù)態(tài)rrc 重配完成）100%。

（5）5G 時長駐留比99.86%。

（6）NR MAC 下行平均吞吐率20.47 Mbit/s。

NR MAC 上行平均吞吐率12.03 Mbit/s。

在現(xiàn)有SS-RSRP 均值-80.38 基礎(chǔ)上，額外考慮24 dB穿損（2 面磚混墻或1 面鋼混墻體），其SS-RSRP ≥-105 dBm，其覆蓋效果良好，完全可以滿足以下業(yè)務(wù)需求。

（1）NR 900 M 提升城區(qū)室內(nèi)淺層覆蓋，提升農(nóng)村廣度覆蓋，擴展5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。

（2）NR 900 M 提供VoNR 語音業(yè)務(wù)打底，提升語音業(yè)務(wù)感知。

（3）NR 900 M 提供低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)兜底能力。

6 結(jié)論

為做大、做強和做深5G 網(wǎng)絡(luò)，中國聯(lián)通實施NR 900 M的發(fā)展策略，對900 MHz 頻段進行了大規(guī)模重耕。本文立足技術(shù)角度，從理論和實踐層面分場景分析了NR 900 M 覆蓋能力和容量性能，并與其它頻段開展了性能比較，結(jié)合實際測試結(jié)果進行性能驗證。最后，對某區(qū)域NR 900 M 實際組網(wǎng)進行了拉網(wǎng)測試。測試結(jié)果表明NR 900 M 可以提升城區(qū)室內(nèi)淺層覆蓋和農(nóng)村廣度覆蓋，為VoNR語音業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進行兜底。