［盧善勇 許景淵］

1 引言

正如土地是農(nóng)民的命根子，頻率則是網(wǎng)絡(luò)的生命線，頻譜資源是通信運(yùn)營商最核心的戰(zhàn)略資源之一，也是開展移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的根本前提[1]，因此，應(yīng)結(jié)合自身資源稟賦、業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展來開展5G 頻率重耕工作進(jìn)一步發(fā)揮中低頻的廣覆蓋優(yōu)勢(shì)[2]，從而，部署更具競(jìng)爭(zhēng)力和性價(jià)比的5G 覆蓋打底網(wǎng)。結(jié)合5G 工程實(shí)際，本文分析和探討了5G 頻率重耕的驅(qū)動(dòng)力、策略原則、業(yè)務(wù)策略及干擾協(xié)調(diào)方法，并以網(wǎng)絡(luò)仿真、DT 測(cè)試手段予以評(píng)估驗(yàn)證，為5G 高低頻協(xié)同組網(wǎng)提供有益參考。

2 策略原則

2.1 驅(qū)動(dòng)力分析

5G 頻率重耕是一把“雙刃劍”，有利又有弊，其優(yōu)勢(shì)在于低頻覆蓋更廣、網(wǎng)絡(luò)部署更快、投資成本更低，同時(shí)，面臨挑戰(zhàn)在于容量壓力更大、干擾協(xié)調(diào)更復(fù)雜、終端影響更突出[3]。5G 頻率重耕利大于弊，勢(shì)在必行，其主要驅(qū)動(dòng)力來源于頻率特性、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)、成本壓力以及競(jìng)爭(zhēng)博弈等因素。因此，在5G 網(wǎng)絡(luò)部署中，應(yīng)充分發(fā)揮高低頻協(xié)同組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)[4]，滿足不同場(chǎng)景用戶的移動(dòng)寬帶差異化接入需求。

（1）頻率特性：低頻優(yōu)勢(shì)在于覆蓋，高頻優(yōu)勢(shì)則在于容量[5]，在相同的無線傳播環(huán)境中，低頻的覆蓋優(yōu)勢(shì)的明顯的，例如，NR 700 M 覆蓋能力是NR 2.6 G 的3～5 倍，達(dá)到以一抵三的覆蓋效果，節(jié)省的建設(shè)成本也是可觀的[6]。同時(shí)，在容量需求大、重耕難度高的場(chǎng)景，可發(fā)揮高頻的容量優(yōu)勢(shì)，使用C-Band、毫米波等中高頻段解決容量覆蓋問題。

（2）網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)：建網(wǎng)初期，5G 代表網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)方向，4G 仍是主力業(yè)務(wù)承載網(wǎng)和主要收入來源，因此，4/5G 網(wǎng)絡(luò)將會(huì)長期共存、協(xié)同發(fā)展。在5G 網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)，一要做好戰(zhàn)略預(yù)判，把握業(yè)務(wù)發(fā)展方向，推動(dòng)資源向5G 傾斜，進(jìn)一步擠壓現(xiàn)有頻譜資源開展5G 頻率重耕；二要做好網(wǎng)絡(luò)精簡、業(yè)務(wù)分流、終端評(píng)估及干擾協(xié)調(diào)，確保頻率重耕后現(xiàn)有4G 業(yè)務(wù)可正常承載且新增5G 業(yè)務(wù)可良好接入。

（3）成本壓力：5G 網(wǎng)絡(luò)部署受限于覆蓋、容量、質(zhì)量和成本的基本約束，建設(shè)成本和投資收益是影響項(xiàng)目決策的關(guān)鍵指標(biāo)，使用低頻段建網(wǎng)可快速形成覆蓋能力、降低建設(shè)成本和緩解投資壓力[7]?？筛鶕?jù)不同的覆蓋場(chǎng)景制定差異化的、低成本的5G 網(wǎng)絡(luò)解決方案，例如，開展頻率重耕后，相比NR 3.5G 設(shè)備（S111/64TR），低負(fù)荷城區(qū)場(chǎng)景的單站NR 2.1G 設(shè)備（S111/4TR）可節(jié)省建設(shè)成本約10 萬元/站。

（4）競(jìng)爭(zhēng)博弈：競(jìng)爭(zhēng)是企業(yè)生存和發(fā)展的永恒主題。推進(jìn)高低頻協(xié)同組網(wǎng)，進(jìn)一步挖掘現(xiàn)有資源和開展頻率重耕，可快速對(duì)齊競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手覆蓋水平，從而，快速搶占5G市場(chǎng)份額和滿足用戶接入需求。

2.2 演進(jìn)路線

頻率演進(jìn)將會(huì)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，4/5G 網(wǎng)絡(luò)將長期共存與協(xié)同發(fā)展，2/3G 網(wǎng)絡(luò)將會(huì)逐步精簡騰退與業(yè)務(wù)遷移[8]，因而，可結(jié)合目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的用戶、業(yè)務(wù)和終端發(fā)展進(jìn)一步評(píng)估和制定頻率演進(jìn)路線[9]，對(duì)國內(nèi)運(yùn)營商的5G發(fā)展目標(biāo)及頻率定位分析，如表1 所示。

表1 5G 目標(biāo)網(wǎng)頻率演進(jìn)路線

2.3 重耕策略

相比中低頻，使用C-Band 頻段開展城區(qū)、郊區(qū)及農(nóng)村的5G 網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋意味著更密的站址布局和更高的建設(shè)成本，應(yīng)結(jié)合自身資源稟賦，綜合評(píng)估現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)承載、終端支持、頻譜特性、競(jìng)對(duì)優(yōu)勢(shì)以及部署可行性等因素開展1.8G/2.1G 頻率重耕工作[10]。以NR 2.1G 頻率重耕為例，在5G 建網(wǎng)初期，共享雙方可推動(dòng)4G 中頻全量共享和業(yè)務(wù)分流，優(yōu)先騰出2×20 M 帶寬用于5G 打底網(wǎng)建設(shè)，后期跟隨4G 業(yè)務(wù)分流和用戶遷轉(zhuǎn)節(jié)奏逐步騰出連續(xù)的2×40 M 帶寬來補(bǔ)厚5G 打底網(wǎng)，如圖1 所示。

圖1 NR 2.1G 頻率重耕策略

3 工程應(yīng)用

以某地NR 2.1G 頻率重耕為例，充分評(píng)估共享雙方的2/3/4G 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)、頻率使用及其發(fā)展策略，進(jìn)一步確定4G 業(yè)務(wù)分流策略、容量評(píng)估模型及其頻率重耕方法，使得現(xiàn)有4G 業(yè)務(wù)有保障、新增5G 業(yè)務(wù)可接入。

3.1 工程概況

擬在某地城區(qū)開展5G NR 3.5G+2.1G 協(xié)同組網(wǎng)，NR 3.5G 定位為核心容量層，聚焦4G 業(yè)務(wù)高負(fù)荷區(qū)域和不可重耕區(qū)域；NR 2.1G 定位為基礎(chǔ)覆蓋層，形成一張薄覆蓋的5G 打底網(wǎng)。根據(jù)容量評(píng)估模型及規(guī)劃原則，對(duì)不可重耕區(qū)、同頻隔離帶及重耕區(qū)域開展5G 站址選取工作，優(yōu)選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、站間距及掛高合理且覆蓋效果良好的4G 站址，剔除站距過近、掛高過高的站址，覆蓋區(qū)域內(nèi)共規(guī)劃5G 站址2426 個(gè)，其中，NR 3.5G 1881 個(gè)、NR 2.1G 545 個(gè)，單站平均覆蓋面積0.33 平方公里，平均掛高25～35 m。

3.2 評(píng)估方法

頻率資源是有限的，開展頻率重耕便意味著擠壓現(xiàn)有2/3/4G 網(wǎng)絡(luò)資源[11]，為了保障現(xiàn)有業(yè)務(wù)承載、用戶體驗(yàn)以及新業(yè)務(wù)接入，應(yīng)做好三方面工作，一是梳理現(xiàn)狀，評(píng)估業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)，做好資源傾斜和應(yīng)對(duì)策略；二是目標(biāo)導(dǎo)向，推演頻率演進(jìn)路線，做好頻率定位和業(yè)務(wù)分層；三是任務(wù)分解，推進(jìn)業(yè)務(wù)分流、干擾協(xié)調(diào)、終端評(píng)估和頻率重耕，做好端網(wǎng)業(yè)協(xié)同、做實(shí)解決方案。

（1）分流策略

根據(jù)4G 網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、業(yè)務(wù)承載狀態(tài)來確定業(yè)務(wù)分流策略，開展2.1G 頻率重耕后，2.1G 頻段所承載的4G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會(huì)流向LTE 1.8G 或遷移至NR 3.5G，對(duì)應(yīng)四種分流狀態(tài)，如圖2 所示。

圖2 2.1G 業(yè)務(wù)分流狀態(tài)及其應(yīng)對(duì)策略

狀態(tài)①②：2.1G 業(yè)務(wù)分流至1.8G 頻段，1.8G 頻段可全部承載且業(yè)務(wù)未溢出，則2.1G 頻段可騰出2×40 M 用于5G 建設(shè)。

狀態(tài)③：1.8G 頻段可部分承載且有業(yè)務(wù)溢出，2.1G頻段仍需部分保留用于LTE 業(yè)務(wù)承載，則2.1G 頻段可騰出2×20 M 用于5G 建設(shè)。

狀態(tài)④：1.8G 頻段、2.1G 頻段全部承載后仍有業(yè)務(wù)溢出，無法頻率重耕，則由3.5G 頻段承載5G 業(yè)務(wù)，同時(shí)應(yīng)加快4G 業(yè)務(wù)向5G 遷移，為后期2×20 M（或2×40 M）做好前期準(zhǔn)備。

（2）容量評(píng)估

根據(jù)容量評(píng)估模型，開展基站和小區(qū)級(jí)的業(yè)務(wù)負(fù)荷、頻率使用和覆蓋需求分析，進(jìn)一步劃分出不可重耕區(qū)、頻率重耕區(qū)以及同頻保護(hù)隔離帶，不可重耕區(qū)和隔離帶4G維持現(xiàn)狀，直接部署NR 3.5G，頻率重耕區(qū)則部署NR 2.1G。

①評(píng)估策略：若網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷為“輕載”，則頻率重耕用于5G 建設(shè)；若網(wǎng)絡(luò)為“重載”，可根據(jù)容量評(píng)估模型來具體分析，并持續(xù)推進(jìn)4G 業(yè)務(wù)分流和頻率騰退。針對(duì)2.1G分流策略，電信和聯(lián)通4G 業(yè)務(wù)優(yōu)先由各自的1.8G 頻段承載；其次，2.1G 頻段按需共享，為騰頻方提供4G 補(bǔ)充承載；最后，若無法頻率重耕，則4G 維持現(xiàn)狀、5G 部署在3.5G頻段，并加快4G 業(yè)務(wù)分流和騰頻。

②容量模型：“閑”與“忙”是一個(gè)相對(duì)概念，對(duì)極限容量和常態(tài)擴(kuò)容條件下，針對(duì)不同顆粒度數(shù)據(jù)包的小區(qū)帶寬需求、小區(qū)流量門限、PRB 利用率、RRC 用戶數(shù)等關(guān)鍵指標(biāo)建立業(yè)務(wù)負(fù)荷評(píng)估模型和擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)，如表2 所示。

表2 20 M 小區(qū)帶寬業(yè)務(wù)負(fù)荷評(píng)估模型

為方便評(píng)估分析，可將4G 業(yè)務(wù)流量等效折算為小區(qū)帶寬需求，例如，在滿足“小區(qū)帶寬20 M、下行PRB 利用率≥70%、且PDCP 下行流量≥11.2 GB”的擴(kuò)容條件下4G 業(yè)務(wù)小區(qū)應(yīng)擴(kuò)容，可得到一條基準(zhǔn)線，即每20M 小區(qū)帶寬等效的小區(qū)流量為11.2 GB（或每5 M 小區(qū)帶寬≈小區(qū)流量2.8 GB），如表3 所示。

表3 20 M 小區(qū)帶寬等效流量評(píng)估模型

③評(píng)估方法：評(píng)估和測(cè)算共享雙方的4G 網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、帶寬需求以及頻率重耕方案，其主要做法為，一是分別算出電信和聯(lián)通1.8G 和2.1G 小區(qū)承載的總流量，并折算為小區(qū)等效帶寬需求，核減掉1.8G 頻段所需帶寬后得到2.1G頻段4G 帶寬需求；二是依托數(shù)據(jù)分析和地理呈現(xiàn)手段，除承載4G 業(yè)務(wù)外，評(píng)估和判斷2.1G 頻段可否騰出2×20 M或2×40 M 用于5G 建設(shè)。

①提取數(shù)據(jù)：按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模板，提取共享雙方4G 網(wǎng)絡(luò)指定周7×24 小時(shí)4G 站點(diǎn)小區(qū)級(jí)工參及網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，其關(guān)鍵參數(shù)包括基站名稱、小區(qū)名稱、經(jīng)緯度、方位角、頻段以及對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)量等數(shù)據(jù)。

②數(shù)據(jù)整合：按站址級(jí)將共享雙方同一扇區(qū)指向1.8G/2.1G 頻段所有載波的業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和匯總，并根據(jù)容量評(píng)估模型將該小區(qū)下的業(yè)務(wù)量折算為等效帶寬需求，例如，每小區(qū)流量2.8GB 等效小區(qū)帶寬5 M，如表4 所示。此外，考慮潮汐效應(yīng)，建議小區(qū)級(jí)業(yè)務(wù)量使用指定周7×24 小時(shí)中自忙時(shí)業(yè)務(wù)量最大值。

表4 4G 小區(qū)級(jí)業(yè)務(wù)承載數(shù)據(jù)整合表

③數(shù)據(jù)評(píng)估：統(tǒng)計(jì)共享雙方1.8G 和2.1G 頻段的4G小區(qū)級(jí)數(shù)據(jù)流量，扣除雙方1.8G 頻段可支撐的業(yè)務(wù)需求后，若雙方2.1G 頻段4G 業(yè)務(wù)帶寬需求大于2×20 M，意味著無法騰出2×20 M 帶寬用于5G 建設(shè)，則判定該區(qū)域?yàn)椴豢芍馗麉^(qū)域。其中，電聯(lián)雙方1.8G 和2.1G 小區(qū)帶寬及其等效流量如表5 所示。

表5 1.8G 和2.1G 小區(qū)帶寬及其等效流量

按上述評(píng)估方法，將各自1.8 G/2.1 G 頻段的小區(qū)級(jí)業(yè)務(wù)流量折算為等效帶寬需求，如表6 所示。

表6 4G 小區(qū)級(jí)業(yè)務(wù)承載及其帶寬折算關(guān)系

①電信2.1G 帶寬需求：ROUNDUP（電信4G 小區(qū)所有載扇業(yè)務(wù)量之和/2.8G，0）*5～20 M；

②聯(lián)通2.1G 帶寬需求：ROUNDUP（聯(lián)通4G 小區(qū)所有載扇業(yè)務(wù)量之和/2.8G，0）*5～30 M+WCDMA 帶寬需求（5 M）；

③不可重耕區(qū)判斷：（電信2.1 G 帶寬需求+聯(lián)通2.1 G帶寬需求）≥25 M。

④輸出圖層：將上述結(jié)果輸出為直觀的、地理化圖層，并按照以下評(píng)估方法開展逐站、逐個(gè)小區(qū)梳理和評(píng)估工作。

⑤制作扇區(qū)圖層：將共享雙方的評(píng)估結(jié)果分別做成扇區(qū)圖層，設(shè)置不同的地圖樣式；

⑥篩選高負(fù)荷扇區(qū)：使用地理信息工具將高負(fù)荷站點(diǎn)及其扇區(qū)標(biāo)識(shí)出來；

⑦圈選不可重耕區(qū)域：對(duì)相同或相對(duì)指向的扇區(qū)兩兩評(píng)估和分析，若其等效帶寬需求超過容量模型要求則判斷不可重耕區(qū)，并在地圖上繪制出不可重耕區(qū)圖層；

⑧設(shè)置同頻隔離帶：以不可重耕區(qū)為中心向外拓展一定范圍的同頻保護(hù)隔離帶，避免4/5G 網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生同頻干擾。

（3）隔離帶設(shè)置

根據(jù)4G 業(yè)務(wù)負(fù)荷評(píng)估模型來梳理和評(píng)估4G 忙小區(qū)，若現(xiàn)階段2.1G 頻段承載的4G 業(yè)務(wù)分流到1.8 G 頻段后仍為高負(fù)荷的，暫不開展頻率重耕，同時(shí)，考慮2.1 G 頻段上4/5G 同頻干擾，在高負(fù)荷小區(qū)外圍劃定同頻保護(hù)隔離帶，其余區(qū)域則視為可頻率重耕區(qū)域，如圖3 所示。

圖3 NR 2.1 G 頻率重耕及緩沖區(qū)設(shè)置方法

3.3 驗(yàn)證分析

5G 規(guī)?；虡I(yè)部署是一項(xiàng)復(fù)雜、細(xì)致且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，通過前期的容量評(píng)估、干擾協(xié)調(diào)、終端評(píng)估及局部連片試點(diǎn)后，根據(jù)上述策略原則，對(duì)某地的城區(qū)開展5G NR 2.1 G+3.5 G 協(xié)同組網(wǎng)，主要驗(yàn)證5G 規(guī)模化部署的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、干擾協(xié)調(diào)、業(yè)務(wù)速率及相關(guān)接入指標(biāo)能力。

（1）網(wǎng)絡(luò)仿真

在5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，對(duì)某市4/5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域開展網(wǎng)絡(luò)仿真，仿真區(qū)域面積808.55 平方公里，4G 和5G 網(wǎng)絡(luò)SS-RSRP≥-112 dBm 比例分別為99.06%、94.35%。從仿真結(jié)果看，5G 網(wǎng)絡(luò)基本形成淺層薄覆蓋，與4G 網(wǎng)絡(luò)仍有一定差距，后期應(yīng)隨著業(yè)務(wù)發(fā)展逐步完善和補(bǔ)厚NR 2.1G 打底網(wǎng)，如表7 所示。

表7 某市城區(qū)4G/5G 網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果

（2）DT 路測(cè)

在5G 網(wǎng)絡(luò)部署后，對(duì)某地5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域開展拉網(wǎng)測(cè)試，測(cè)試區(qū)域內(nèi)5G SS-RSRP 均值為-79.21 dBm、5G SS-SINR 均值為13.96 dB、下行平均吞吐率604.11 Mbit/s、上行平均吞吐率122.89 Mbit/s，基本達(dá)到規(guī)劃目標(biāo)要求，如表8 所示。

表8 某市城區(qū)5G 網(wǎng)絡(luò)拉網(wǎng)測(cè)試結(jié)果

4 結(jié)束語

NR 2.1G+3.5G 協(xié)同組網(wǎng)是打造5G 基礎(chǔ)覆蓋能力的有效手段之一，其規(guī)模化部署受到現(xiàn)網(wǎng)負(fù)荷均衡、業(yè)務(wù)分流、終端支持及干擾協(xié)調(diào)等因素影響，本文探討了頻率重耕的驅(qū)動(dòng)力及其必要性，結(jié)合工程實(shí)際，進(jìn)一步聚焦了2.1G頻段的容量評(píng)估和干擾協(xié)調(diào)兩大難題，提出了頻率重耕策略、容量模型及評(píng)估方法，并在工程應(yīng)用中予以驗(yàn)證，為后期5G 規(guī)模化部署提供了理論和實(shí)踐參考。