何 斌，蘇 俊，張 磊，周 琪

（1.四川通信科研規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，四川成都 610041；2.中國(guó)電信股份有限公司四川分公司，四川成都 610000）

1 概述

2019 年6 月6 日，國(guó)家工業(yè)和信息化部向國(guó)內(nèi)包括中國(guó)廣電在內(nèi)的4 家通信運(yùn)營(yíng)商頒發(fā)了5G 商用牌照，中國(guó)廣電700 MHz頻率用于5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)得到進(jìn)一步明確。2020 年5 月，中國(guó)移動(dòng)與中國(guó)廣電（簡(jiǎn)稱(chēng)“移廣”）訂立有關(guān)5G共建共享合作框架協(xié)議，雙方將開(kāi)展5G共建共享以及內(nèi)容和平臺(tái)合作，共同打造“網(wǎng)絡(luò)+內(nèi)容”生態(tài)。2020年9月，中國(guó)電信與中國(guó)聯(lián)通（簡(jiǎn)稱(chēng)“電聯(lián)”）宣布將開(kāi)展5G 網(wǎng)絡(luò)共建共享工作。考慮國(guó)內(nèi)2家運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有頻譜資源及合作情況，國(guó)內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)將形成2.6 GHz+700 MHz NR 與3.5 GHz+2.1 GHz NR 的競(jìng)爭(zhēng)格局。

自5G 網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始部署至今，各運(yùn)營(yíng)商5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，由于5G 網(wǎng)絡(luò)部署前期終端迭代滲透較慢，綜合考慮投資與收益，運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要聚焦城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及部分高價(jià)值場(chǎng)景，移廣和電聯(lián)在現(xiàn)階段的5G 覆蓋水平基本相當(dāng)。但是由于移廣700 MHz 頻率傳播損耗低、覆蓋能力強(qiáng)、設(shè)備造價(jià)便宜，后續(xù)在農(nóng)村、高速公路等場(chǎng)景進(jìn)一步擴(kuò)大5G覆蓋時(shí)較電聯(lián)具備明顯優(yōu)勢(shì)。為了積極響應(yīng)國(guó)家“雙碳”目標(biāo)，同時(shí)有效整合資源，避免資源浪費(fèi)，2021 年9 月，工業(yè)和信息化部提出“深化5G 共建共享，推進(jìn)異網(wǎng)漫游”，中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通異網(wǎng)共享中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)廣電700 MHz頻率得到國(guó)家支持。

2 700 MHz頻率性能分析

700 MHz頻率因?yàn)閭鞑p耗低，輻射距離遠(yuǎn)，被業(yè)界公認(rèn)為是無(wú)線(xiàn)通信黃金頻段。在移動(dòng)通信中，討論無(wú)線(xiàn)頻率性能主要圍繞覆蓋與網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行分析。本文將700 MHz 頻率無(wú)線(xiàn)鏈路預(yù)算與現(xiàn)有5G 網(wǎng)絡(luò)頻率進(jìn)行對(duì)比，從而確定700 MHz 頻率的覆蓋性能。然后通過(guò)預(yù)設(shè)條件對(duì)700 MHz 頻率進(jìn)行系統(tǒng)仿真，確定700 MHz的容量性能。

2.1 700 MHz覆蓋性能分析

在城區(qū)5G覆蓋中，將FDD 700 MHz（4T）分別與電聯(lián)FDD 2.1 GHz（4T）、移廣TDD 2.6 GHz（AAU）進(jìn)行無(wú)線(xiàn)鏈路預(yù)算對(duì)比，典型頻率因子取27，結(jié)果如表1 所示，從表1 可以看出，F(xiàn)DD 700 MHz（4T）比電聯(lián)FDD 2.1 GHz（4T）在室內(nèi)接收信號(hào)強(qiáng)度提升14.4 dB，比移廣TDD 2.6 GHz（AAU）在室內(nèi)接收信號(hào)強(qiáng)度提升14.3 dB。

在農(nóng)村5G覆蓋中，將FDD 700 MHz（4T）分別與電聯(lián)FDD 2.1 GHz（4T）、移廣TDD 2.6 GHz（AAU）進(jìn)行無(wú)線(xiàn)鏈路預(yù)算對(duì)比，取典型頻率因子20，結(jié)果如表2 所示，從表2 可以看出，F(xiàn)DD 700 MHz（4T）比電聯(lián)FDD 2.1 GHz（4T）在室外接收信號(hào)強(qiáng)度提升6 dB，比移廣TDD 2.6 GHz（8T）在室外接收信號(hào)強(qiáng)度提升7.8 dB。

表2 農(nóng)村5G鏈路預(yù)算對(duì)比

通過(guò)以上數(shù)據(jù)對(duì)比，可以明顯得出700 MHz 頻率用于5G將有助于提升城區(qū)深度覆蓋，同時(shí)更易實(shí)現(xiàn)農(nóng)村等場(chǎng)景的廣域覆蓋。

2.2 700 MHz容量性能分析

在城區(qū)場(chǎng)景下，仿真初設(shè)條件為：站間距300 m，加載50%，700 MHz NR 與2.6 GHz 按1∶3 進(jìn)行組網(wǎng)，仿真結(jié)果如表3 所示，從表3 可以看出，在此仿真條件下，700 MHz NR 的單用戶(hù)上行邊緣速率能達(dá)5 Mbit/s，明顯優(yōu)于2.6 GHz NR 及電聯(lián)3.5 GHz NR 與2.1 GHz NR。

表3 城區(qū)700 MHz NR系統(tǒng)仿真容量情況對(duì)比

電聯(lián)為有效應(yīng)對(duì)700 MHz NR 在城區(qū)帶來(lái)的容量挑戰(zhàn)，可以通過(guò)載波聚合、上行輔助增強(qiáng)等軟件技術(shù)提升網(wǎng)絡(luò)容量，若電聯(lián)在城區(qū)利用上行3.5 GHz 100 MHz+2.1 GHz 40 MHz 上行輔助增強(qiáng)技術(shù)，單用戶(hù)上行邊緣速率能夠達(dá)到4.7 Mbit/s，與移廣700 MHz NR 單用戶(hù)上行邊緣速率基本持平。

在農(nóng)村場(chǎng)景下，根據(jù)目前運(yùn)營(yíng)頻率資源分配情況及運(yùn)營(yíng)商建設(shè)策略，移廣5G 建設(shè)主要利舊2.6 GHz 8TR 60 MHz 設(shè)備、新建2.6 GHz 8TR 100 MHz 設(shè)備及新建700 MHz 4TR 2×30 MHz 設(shè)備，電聯(lián)則采用2.1 GHz 4TR 2×40 MHz設(shè)備。

針對(duì)以上NR 開(kāi)通方式，初設(shè)站間距為1 km，加載50%進(jìn)行系統(tǒng)仿真，結(jié)果如表4 所示，700 MHz 4TR 2×30 MHz 由于帶寬資源受限，網(wǎng)絡(luò)容量偏低，但單用戶(hù)上行邊緣速率優(yōu)勢(shì)明顯。

表4 農(nóng)村700 MHz NR系統(tǒng)仿真容量情況對(duì)比

以上仿真結(jié)果顯示，700 MHz NR 在城區(qū)能夠有效彌補(bǔ)移廣城區(qū)上行覆蓋不足的短板，在農(nóng)村上行邊緣具備明顯優(yōu)勢(shì)。

3 700 MHz NR異網(wǎng)共享方案

2021 年3 月，中國(guó)信息通信研究院組織4 家運(yùn)營(yíng)商召開(kāi)700 MHz 共享的技術(shù)方案討論會(huì)，會(huì)議提出2種700 MHz NR 異網(wǎng)共享方案，即接入網(wǎng)共享（Multi-Operator Core Network，MOCN）與核心網(wǎng)共享。

2種共享方式架構(gòu)如圖1所示，接入網(wǎng)共享方式共享方與承建方核心網(wǎng)獨(dú)立，承載網(wǎng)互通，接入層資源共享。核心網(wǎng)共享方式承載網(wǎng)與接入網(wǎng)共享，雙方核心網(wǎng)需要打通。

圖1 700 MHz NR不同共享方式架構(gòu)示意圖

3.1 700 MHz NR接入網(wǎng)共享方案

700 MHz NR 接入網(wǎng)共享在實(shí)施中主要分為以下2種方式：電聯(lián)5G核心網(wǎng)完全獨(dú)立，700 MHz小區(qū)直接連接電聯(lián)5G 核心網(wǎng)；中國(guó)廣電為電聯(lián)代建1 套全新5G核心網(wǎng)，電聯(lián)4G核心網(wǎng)與新建核心網(wǎng)打通。

a）電聯(lián)5G 核心網(wǎng)完全獨(dú)立。電聯(lián)5G 核心網(wǎng)完全獨(dú)立共享的組網(wǎng)架構(gòu)如圖2 所示，在無(wú)線(xiàn)側(cè)700 MHz基站需支持開(kāi)通電聯(lián)PLMN信號(hào)，同時(shí)與電聯(lián)4G/5G小區(qū)互配鄰區(qū)，配置移動(dòng)性策略和參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)承建方承載網(wǎng)需進(jìn)行擴(kuò)容并與電聯(lián)承載網(wǎng)互通。核心網(wǎng)側(cè)電聯(lián)5G 核心網(wǎng)與移廣完全獨(dú)立，4G 核心網(wǎng)維持不變，通過(guò)N26接口與5G核心網(wǎng)互通。

圖2 電聯(lián)5G核心網(wǎng)完全獨(dú)立共享架構(gòu)示意圖

b）中國(guó)廣電代建5G 核心網(wǎng)。中國(guó)廣電代建5G核心網(wǎng)共享的組網(wǎng)架構(gòu)如圖3 所示，在無(wú)線(xiàn)側(cè)700 MHz 基站需支持開(kāi)通電聯(lián)PLMN 信號(hào)，且與電聯(lián)4G/5G小區(qū)互配鄰區(qū)，配置移動(dòng)性策略和參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)承建方承載網(wǎng)需進(jìn)行擴(kuò)容，同時(shí)中國(guó)廣電骨干網(wǎng)與電聯(lián)承載網(wǎng)互通。核心網(wǎng)側(cè)電聯(lián)5G核心網(wǎng)與4G核心網(wǎng)維持不變，中國(guó)廣電代建5G 核心網(wǎng)通過(guò)N26 接口與電聯(lián)4G 核心網(wǎng)互通，目前暫不確定該N26 接口能否打通，若無(wú)法打通，則非VoNR語(yǔ)音業(yè)務(wù)將受到較大影響。

圖3 中國(guó)廣電代建5G核心網(wǎng)共享架構(gòu)示意圖

無(wú)論是選擇電聯(lián)5G 核心網(wǎng)完全獨(dú)立還是中國(guó)廣電代建5G核心網(wǎng)方式共享，網(wǎng)絡(luò)承建方對(duì)700 MHz基站都具備完全管理和維護(hù)權(quán)限，電聯(lián)對(duì)700 MHz 基站僅具備查詢(xún)權(quán)限，同時(shí)因?yàn)殡娐?lián)承載網(wǎng)需與網(wǎng)絡(luò)承建方承載網(wǎng)互通，故網(wǎng)絡(luò)承建方承載網(wǎng)均需進(jìn)行擴(kuò)容。

從目前實(shí)際情況來(lái)看，由于接入網(wǎng)共享方式網(wǎng)絡(luò)承建方與電聯(lián)核心網(wǎng)獨(dú)立，網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)策略無(wú)法統(tǒng)一，后期共享費(fèi)用結(jié)算難度較大，且由于承載網(wǎng)互通，網(wǎng)絡(luò)承建方對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全存在一定擔(dān)憂(yōu)。所以現(xiàn)階段業(yè)界內(nèi)不建議700 MHz NR 異網(wǎng)共享采用接入網(wǎng)共享方式。

3.2 700 MHz NR核心網(wǎng)漫游共享方案

700 MHz NR 核心網(wǎng)漫游共享是在共享服務(wù)區(qū)域內(nèi)，歸屬網(wǎng)絡(luò)方的用戶(hù)通過(guò)核心網(wǎng)漫游方式接入拜訪(fǎng)網(wǎng)絡(luò)方的5G 網(wǎng)絡(luò)，為用戶(hù)提供5G 業(yè)務(wù)。組網(wǎng)架構(gòu)如圖4 所示。在共享區(qū)域內(nèi)，700 MHz 基站除配置中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)廣電的PLMN 外，還應(yīng)增加配置新的漫游PLMN，電聯(lián)用戶(hù)在SIM 卡上將漫游PLMN 設(shè)置為等效PLMN，確保電聯(lián)用戶(hù)搜索到漫游PLMN 時(shí)可以接入700 MHz 網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)廣電5G 核心網(wǎng)作為拜訪(fǎng)網(wǎng)絡(luò)，控制電聯(lián)用戶(hù)接入700 MHz 網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)通過(guò)安全邊界保護(hù)代理（Security and Edge Protection Proxy，SEPP）網(wǎng)關(guān)路由到電聯(lián)5G核心網(wǎng)。

圖4 700 MHz NR核心網(wǎng)漫游共享架構(gòu)示意圖

700 MHz 共享區(qū)域內(nèi)，電聯(lián)用戶(hù)在700 MHz 網(wǎng)絡(luò)下開(kāi)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)，作為漫游用戶(hù)接入到中國(guó)廣電5G核心網(wǎng)，信令則經(jīng)SEPP 網(wǎng)關(guān)路由到電聯(lián)5G 核心網(wǎng)。如果用戶(hù)從電聯(lián)4G/5G 網(wǎng)絡(luò)到700 MHz 網(wǎng)絡(luò)，則需要通過(guò)跨PLMN 切換，切換過(guò)程需要依賴(lài)無(wú)線(xiàn)配置移動(dòng)性策略和參數(shù)，同時(shí)切換過(guò)程也受到終端對(duì)PLMN 切換設(shè)定的影響。

電聯(lián)用戶(hù)在700 MHz 網(wǎng)絡(luò)下，如終端支持VoNR，則語(yǔ)音業(yè)務(wù)可以正常開(kāi)展，如不支持VoNR，語(yǔ)音業(yè)務(wù)將觸發(fā)用戶(hù)回落至4G網(wǎng)絡(luò)。如果中國(guó)廣電5G核心網(wǎng)與電聯(lián)4G核心網(wǎng)之間的N26接口能夠打通，用戶(hù)終端便可以順利回落到4G 網(wǎng)絡(luò)，完成EPS Fallback 流程，如果無(wú)法打通N26接口，那么用戶(hù)語(yǔ)音業(yè)務(wù)將中斷，通過(guò)重新搜網(wǎng)接入電聯(lián)4G網(wǎng)絡(luò)后繼續(xù)完成語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

考慮700 MHz NR 核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游共享工作量及對(duì)用戶(hù)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的影響，如圖5 所示將共享區(qū)域劃分為4 類(lèi)場(chǎng)景，分別為城區(qū)電聯(lián)4G/5G 與移廣700 MHz重疊場(chǎng)景、城區(qū)電聯(lián)4G 與移廣700 MHz 重疊場(chǎng)景、農(nóng)村電聯(lián)4G 與移廣700 MHz 重疊場(chǎng)景、農(nóng)村移廣700 MHz獨(dú)有場(chǎng)景。

圖5 700 MHz NR共享場(chǎng)景劃分示意圖

其中城區(qū)場(chǎng)景需要在電聯(lián)4G 無(wú)線(xiàn)側(cè)配置700 MHz 的移動(dòng)性策略，帶來(lái)大量的4G 網(wǎng)絡(luò)調(diào)整，同時(shí)場(chǎng)景用戶(hù)密集，語(yǔ)音業(yè)務(wù)中斷概率增加，致使用戶(hù)體驗(yàn)感變差，可能引發(fā)大量用戶(hù)投訴，故城區(qū)場(chǎng)景下電聯(lián)開(kāi)展700 MHz NR 共享風(fēng)險(xiǎn)大、難度高。農(nóng)村場(chǎng)景4G基站數(shù)量較少，改造難度低于城區(qū)，由于該場(chǎng)景下電聯(lián)信號(hào)覆蓋可能本身較弱，語(yǔ)音業(yè)務(wù)影響可以接受，同時(shí)現(xiàn)階段行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也僅對(duì)農(nóng)村移廣700 MHz獨(dú)有場(chǎng)景進(jìn)行技術(shù)規(guī)范討論，所以在農(nóng)村移廣700 MHz 獨(dú)有場(chǎng)景下電聯(lián)開(kāi)展700 MHz NR異網(wǎng)共享可行性最高。

4 結(jié)束語(yǔ)

由以上異網(wǎng)共享方案分析可知，700 MHz NR 接入網(wǎng)共享方式由于存在網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)及費(fèi)用結(jié)算問(wèn)題，在問(wèn)題暫未能夠有效解決前不建議采用此種方式進(jìn)行700 MHz NR異網(wǎng)共享。若采用700 MHz NR核心網(wǎng)漫游共享方式則需要明確拜訪(fǎng)網(wǎng)絡(luò)方5G 核心網(wǎng)與歸屬網(wǎng)絡(luò)方4G 核心網(wǎng)N26 接口是否能夠打通。綜上所述，結(jié)合目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展，建議5G 核心網(wǎng)異網(wǎng)漫游共享前期在移廣700 MHz 獨(dú)有場(chǎng)景開(kāi)展，后續(xù)適時(shí)逐步向農(nóng)村電聯(lián)4G與移廣700 MHz重疊場(chǎng)景推進(jìn)共享。

雖然700 MHz NR 異網(wǎng)共享現(xiàn)階段技術(shù)暫未完全成熟，存在諸多問(wèn)題，例如共享方用戶(hù)語(yǔ)音業(yè)務(wù)受影響、網(wǎng)絡(luò)改造工作量大、組織協(xié)調(diào)難度大等。但是隨著需求的提出、技術(shù)的迭代、政策的助力，所有問(wèn)題都將被妥善解決。

如果運(yùn)營(yíng)商之間能擯棄成見(jiàn)，抓住機(jī)遇，通過(guò)成本均攤方式，齊心協(xié)力在農(nóng)村、高速公路等低業(yè)務(wù)需求場(chǎng)景建設(shè)一張高質(zhì)量700 MHz NR網(wǎng)絡(luò)，不僅能夠節(jié)省大量資源，節(jié)能減排，同時(shí)還能最大化降低各家運(yùn)營(yíng)商建設(shè)投入與運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)多方共贏。