GSM減站減配及頻譜規(guī)劃的分析

孫瑋

【摘 要】為了對GSM減站減配及頻譜規(guī)劃進(jìn)行分析，在對2G網(wǎng)絡(luò)生命周期、2G網(wǎng)絡(luò)需求進(jìn)行預(yù)測的基礎(chǔ)上，提出GSM減站減配方案，即判定流程，并通過案例的分析及對900 MHz、1800 MHz Refarming進(jìn)行對比，提出了GSM頻譜規(guī)劃策略。

【關(guān)鍵詞】2G網(wǎng)絡(luò)生命周期 PDCH 減站減配 Refarming

1 引言

隨著移動通信技術(shù)和市場的發(fā)展，其重心已全面轉(zhuǎn)向4G。OTT（Over The Top，通過互聯(lián)網(wǎng)向用戶提供各種應(yīng)用服務(wù)）業(yè)務(wù)的替代加劇，使傳統(tǒng)話音、短信業(yè)務(wù)處于加速衰退期。展望2017年至2020年，4G用戶占比將不斷提升、2G/3G用戶將快速下滑、中國移動VoLTE將大規(guī)模商用，這將會加速VoLTE網(wǎng)絡(luò)及終端的部署以及促進(jìn)用戶的快速發(fā)展，并推動2G/3G網(wǎng)絡(luò)的用戶加快向4G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移。

隨著VoLTE時長占比的增加，2G網(wǎng)絡(luò)承載的語音業(yè)務(wù)量將下降，因此必須想方設(shè)法最大化利用原2G網(wǎng)絡(luò)頻率資源。從利潤角度上看，由于設(shè)備老化、維護(hù)成本增加，2017年至2020年2G網(wǎng)絡(luò)清頻、退網(wǎng)的策略該如何制定成為一大難題。這些都亟需從戰(zhàn)略規(guī)劃和工程實施等方面進(jìn)行全面評估并制定方案。

在上述背景下，需要盤活存量，拾遺補(bǔ)缺，拆閑補(bǔ)盲，控制2G載頻零增長，補(bǔ)盲農(nóng)村弱覆蓋及新興區(qū)域建筑，通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整、性能優(yōu)化等手段確保話音質(zhì)量，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量滿意度，充分發(fā)揮已有2G設(shè)備的效率，降低建設(shè)和維護(hù)成本，做好GSM空閑頻段向4G轉(zhuǎn)化應(yīng)用、GSM向FDD-LTE升級的準(zhǔn)備。因此，本論文將在對2G網(wǎng)絡(luò)生命周期、2G網(wǎng)絡(luò)需求進(jìn)行預(yù)測的基礎(chǔ)上，對GSM減站減配及頻譜規(guī)劃進(jìn)行分析。

2 2G網(wǎng)絡(luò)生命周期

某運(yùn)營商2G網(wǎng)絡(luò)在VoLTE形成規(guī)?；瘧?yīng)用之前，需確保網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的領(lǐng)先優(yōu)勢，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的話音業(yè)務(wù)。隨著用戶及業(yè)務(wù)遷移至4G，2G計費(fèi)時長將快速下降，網(wǎng)絡(luò)利用率將逐步降低。

美國某運(yùn)營商上世紀(jì)90年代初推出2G服務(wù)，由于3G引入相對較晚，因此2G服務(wù)衰退期的生命周期較長。2004年開始提供3G服務(wù)，并在7年后開始提供4G服務(wù)，且在此之后2G網(wǎng)絡(luò)仍然提供服務(wù)，其對于某省運(yùn)營商具有較強(qiáng)的參照性。

某省運(yùn)營商2010年開始提供3G服務(wù)，并在4年后開始提供4G服務(wù)，參考國外先進(jìn)運(yùn)營商的2G發(fā)展生命周期，以及該運(yùn)營商對2G/4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的定位，預(yù)計該省運(yùn)營商2G網(wǎng)絡(luò)將在2016～2018年期間進(jìn)入衰退末期，如圖1所示。

3 2G需求分析及預(yù)測

影響PDCH（Packet Data Channel，分組數(shù)據(jù)信道）承載速率的因素包括無線環(huán)境、用戶數(shù)和行為、小區(qū)類型、信道類型、動態(tài)信道比例和業(yè)務(wù)類型。這些因素給提升PDCH承載速率、提高資源利用效率帶來挑戰(zhàn)。其中，業(yè)務(wù)類型對PDCH承載速率影響最大，應(yīng)重點(diǎn)減少PDCH信道被移動QQ等低速、小流量業(yè)務(wù)無效占用的情況。

應(yīng)對策略：根據(jù)業(yè)務(wù)、場景、用戶動態(tài)分配資源；優(yōu)化載波信道配置；引導(dǎo)市場策略。

如表1所示，可通過預(yù)測的2G網(wǎng)承載總話務(wù)量（忙時語音話務(wù)量+忙時數(shù)據(jù)等效話務(wù)量）推算目標(biāo)網(wǎng)所需PDCH信道數(shù)，比對現(xiàn)網(wǎng)PDCH信道數(shù)得出冗余PDCH信道數(shù)，即可推出全網(wǎng)冗余載頻數(shù)，此數(shù)據(jù)可作為下一章節(jié)GSM減站減配方案的參考。

2018年至2020年，隨著GSM網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷大大降低，從提升用戶體驗角度上看，可考慮關(guān)閉半速率、小包檢測。

4 GSM減站減配方案

2017年至2020年預(yù)測該省運(yùn)營商2G客戶規(guī)模和客戶占比快速下降，客戶快速向4G遷移。同時，2G網(wǎng)承載話音及數(shù)據(jù)流量也將快速下降，2G網(wǎng)絡(luò)利用率也將呈現(xiàn)下降趨勢（無線利用率=（忙時語音話務(wù)量+忙時數(shù)據(jù)等效話務(wù)量）/（總業(yè)務(wù)信道數(shù)×K）×100%）。但市場對GSM載頻仍有一定的需求，如農(nóng)村弱覆蓋區(qū)域、新興區(qū)域建筑、自然災(zāi)害造成的設(shè)備損壞、設(shè)備自然老化等。

針對城區(qū)范圍內(nèi)的GSM容量站點(diǎn)，提出了GSM減站減配的方案，如圖2所示。

以某城市城區(qū)GSM基站為例。2016年5月該市城區(qū)GSM室外基站數(shù)1297個，載波24 532個。取2015年5月與2016年5月該市GSM基站數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量信息進(jìn)行分析。

載波數(shù)大于6的小區(qū)：1089個；近年內(nèi)流量減少站點(diǎn)：1131個；站間距小于300 m站點(diǎn)：756個；忙時無線利用率小于70%站點(diǎn)：598個；同時符合以上四項的站點(diǎn)數(shù)：173個。在Mapinfo地圖上以藍(lán)色星型標(biāo)記，如圖3所示。

4.1 案例1

該市某區(qū)域基站分布圖如圖4所示。

該區(qū)域內(nèi)基站網(wǎng)絡(luò)利用率均在60%以下，且位于密集市區(qū)，站距在300 m以內(nèi)，可提出對該市A基站進(jìn)行關(guān)站（注：該區(qū)域基站頻率和參數(shù)需相應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整），然后對周邊基站如該市B、C、D基站進(jìn)行利用率測試，若該市A基站關(guān)載頻測試后利用率均在70%以下，則可將關(guān)掉的載頻拆除，重新組合使用至其它新增覆蓋區(qū)域。關(guān)站后周邊基站當(dāng)年及下一年無線網(wǎng)絡(luò)利用率預(yù)測如表2所示。

4.2 案例2

該市某區(qū)域基站分布圖如圖5所示。

該區(qū)域內(nèi)基站網(wǎng)絡(luò)利用率均在60%以下，位于密集市區(qū)，站距在300 m以內(nèi)，可提出對該市A基站進(jìn)行關(guān)站（注：該區(qū)域基站頻率和參數(shù)需相應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整），然后對關(guān)站后周邊基站如B、C、D、E基站進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)利用率測試，如表3所示。

由于該市A基站關(guān)站后，周邊基站如該市B基站等，利用率將會超過70%，因此可將該市A基站進(jìn)行減配載頻測試，直至關(guān)載頻測試后周邊站點(diǎn)利用率在70%以內(nèi)，則可將減配的載頻拆除，重新組合使用至其它新增覆蓋區(qū)域。關(guān)站后周邊基站當(dāng)年及下一年無線網(wǎng)絡(luò)利用率預(yù)測如表4所示：

同理可對全省進(jìn)行預(yù)測，得出可減配或關(guān)站站點(diǎn)數(shù)，以滿足拆閑補(bǔ)盲需求。

5 GSM頻譜規(guī)劃策略

隨著用戶尤其是農(nóng)村用戶對高速移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求不斷增長，頻譜資源的缺乏日益嚴(yán)峻，同時，4G的后期工程將重點(diǎn)考慮農(nóng)村地區(qū)的廣覆蓋。在廣大農(nóng)村，GSM占據(jù)900 MHz重要頻譜資源，LTE 900M的覆蓋半徑接近LTE 2.6G的3倍，相同覆蓋下的站點(diǎn)數(shù)目相應(yīng)減少50%左右，LTE 900M的室內(nèi)覆蓋性能比2.6G優(yōu)10 dB以上。通過在GSM 900M頻譜Refarming建設(shè)LTE，成為農(nóng)村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)4G建設(shè)的首選，既可以滿足廣覆蓋的需求，又可以實現(xiàn)對頻率資源的重復(fù)利用，提升頻譜效率和數(shù)據(jù)吞吐量，提升用戶滿意度。

Refarming就是對GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新規(guī)劃，從其頻譜中分配一段新建LTE網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)在不增加頻譜資源的情況下快速從GSM升級FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)，滿足移動寬帶發(fā)展需求，提升用戶業(yè)務(wù)感知度，同時保證對原GSM網(wǎng)絡(luò)的影響最小。

該運(yùn)營商FDD牌照發(fā)放前，以GSM 900M上行頻段為例（885 MHz—909 MHz），建議優(yōu)選自有頻率實施寬帶化，例如該省初期采用5 MHz帶寬（889 MHz—894 MHz）快速實現(xiàn)廣覆蓋，遠(yuǎn)期按需擴(kuò)展至10 MHz（889 MHz—899 MHz）。

先期選擇農(nóng)村地區(qū)少量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)進(jìn)行部署，快速實現(xiàn)；終端以CPE和Mi-Fi為主，資費(fèi)策略與關(guān)鍵競爭對手看齊。農(nóng)村基站載頻配置一般小于城區(qū)，在考慮農(nóng)村2G基站頻率使用狀況后，可根據(jù)實際情況拿出5 MHz或10 MHz頻率用于GSM Refarming的試驗。

如表5所示，Rearming的頻率可使用900 MHz或1800 MHz：900 MHz傳播特性更好，但受限于政策和終端，還不能使用手機(jī)接入；1800 MHz頻率更豐富，但在農(nóng)村的覆蓋能力與TD-LTE的F頻段基本相當(dāng)，無優(yōu)勢。手機(jī)形式的低頻段4G在牌照放開后對農(nóng)村覆蓋有優(yōu)勢，是今后力爭的方向。

地級市區(qū)：建議采用1800 MHz進(jìn)行Refarming，作為TD-LTE的容量的補(bǔ)充。采用“三明治”方案在擁有的1800 MHz頻段中間，重整出5 MHz、10 MHz等頻譜寬度給LTE使用，兩端的邊緣頻譜依然保留給GSM使用。

其他市縣縣城：建議采用900 MHz進(jìn)行Refarming，根據(jù)900 MHz可用遷移頻段帶寬確定使用帶寬，利用900 MHz頻率優(yōu)勢用作縣城廣覆蓋和深度覆蓋。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村：建議采用900 MHz進(jìn)行Refarming，利用900 MHz低頻段進(jìn)行廣覆蓋，低成本建設(shè)FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到與2G網(wǎng)絡(luò)相同的覆蓋效果。

6 結(jié)論

由本文分析可知，通過科學(xué)合理的GSM減站減配方案，既可以盤活存量、滿足拆閑補(bǔ)盲需求，又可以做好GSM空閑頻段分給4G并向FDD-LTE升級的準(zhǔn)備。將現(xiàn)有的2G網(wǎng)絡(luò)部分頻譜用于FDD-LTE是未來移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢，應(yīng)盡早開始規(guī)劃及試點(diǎn)工作，為將來的TDD/FDD混合組網(wǎng)及大規(guī)模發(fā)展做好技術(shù)儲備。

隨著FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)的部署對GSM所占用頻段的重新規(guī)劃和使用，GSM網(wǎng)絡(luò)在減站減配的過程中，應(yīng)確?，F(xiàn)網(wǎng)的通信質(zhì)量和用戶感知不會受到影響。

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