基于2.6G設(shè)備帶寬分配的NR設(shè)備選型研究

胡 磊，宋 磊，王廣增

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司 浙江分公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

中國(guó)移動(dòng)在5G建設(shè)過程中拆除大量2．6G頻段8通道60 M LTE設(shè)備，其中約80%的設(shè)備可升級(jí)至5G，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村等業(yè)務(wù)量低的區(qū)域利用這些可升級(jí)設(shè)備建設(shè)5G以保護(hù)前期投資[1-2]。同時(shí)，新購(gòu)的NR 2．6G頻段設(shè)備均為160 M帶寬，分8/32/64通道，包括多種型號(hào)，容量和覆蓋上有差異。中國(guó)移動(dòng)已明確700 M頻段將在縣城及以上行政區(qū)域形成連續(xù)覆蓋，鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本覆蓋，農(nóng)村行政村熱點(diǎn)覆蓋[3]。雖然5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)規(guī)模建設(shè)，但是由于初期5G用戶規(guī)模少且5G用戶5G網(wǎng)絡(luò)駐留比低，所以未能有效分流4G網(wǎng)絡(luò)流量，4G網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷仍將高位運(yùn)行較長(zhǎng)一段時(shí)間[4-5]?！笆奈濉币?guī)劃期需協(xié)同4G/5G容量需求，做好5G設(shè)備帶寬分配和設(shè)備選型。

1 4G/5G容量需求預(yù)測(cè)

1.1 預(yù)測(cè)4G/5G忙時(shí)流量

通常，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容以小區(qū)自忙時(shí)流量作為衡量時(shí)刻，為了預(yù)測(cè)忙時(shí)流量，需先預(yù)測(cè)月流量。

5G預(yù)測(cè)月流量=5G用戶在5G網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的流量=5G用戶DOU×5G用戶數(shù)×5G用戶5G駐留比；4G預(yù)測(cè)月流量=4G用戶在4G網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的流量+5G用戶在4G網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的流量=4G用戶DOU×4G用戶數(shù)+5G用戶DOU×5G用戶數(shù)×（1-5G用戶5G駐留比）。其中，DOU指用戶每月產(chǎn)生的流量，現(xiàn)網(wǎng)5G用戶DOU是25 GB，4G用戶DOU是12 GB，需結(jié)合業(yè)務(wù)和市場(chǎng)發(fā)展預(yù)測(cè)未來的DOU。

其中，5G用戶5G駐留比=（SA用戶的5G流量+NSA用戶的5G流量）÷（SA用戶的45G流量+NSA用戶的45G流量）=（SA用戶數(shù)×SA用戶5G駐留比+NSA用戶數(shù)×NSA用戶5G駐留比）÷（SA用戶數(shù)+NSA用戶數(shù)）。

2020年及以前發(fā)布的5G手機(jī)以NSA（非獨(dú)立組網(wǎng)）單模為主[6-7]，之后發(fā)布的手機(jī)支持SA（獨(dú)立組網(wǎng)）和NSA網(wǎng)絡(luò)雙模，還需結(jié)合該省網(wǎng)絡(luò)具備SA的時(shí)間，以及手機(jī)廠商推出升級(jí)SA的軟件包的時(shí)間，預(yù)測(cè)SA和NSA用戶數(shù)的發(fā)展[8]。在NSA網(wǎng)絡(luò)下，經(jīng)測(cè)試即使在5G覆蓋良好的情況下，“小包業(yè)務(wù)”分流達(dá)32%均承載在4G網(wǎng)絡(luò)上，因此預(yù)測(cè)NSA網(wǎng)絡(luò)的5G駐留比上限為68%，如果5G覆蓋不好該駐留比會(huì)進(jìn)一步下降。SA用戶的5G駐留比只和5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋水平有關(guān)。所以，可以結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的規(guī)模和范圍預(yù)測(cè)SA和NSA用戶5G駐留比。

得到月流量后，結(jié)合忙時(shí)集中系數(shù)，可以計(jì)算忙時(shí)流量：5G預(yù)測(cè)忙時(shí)流量=5G預(yù)測(cè)月流量÷當(dāng)月天數(shù)×忙時(shí)集中系數(shù)；4G預(yù)測(cè)忙時(shí)流量=4G預(yù)測(cè)月流量÷當(dāng)月天數(shù)×忙時(shí)集中系數(shù)。其中，忙時(shí)集中系數(shù)=忙時(shí)流量÷日均流量，分析2017年至今的歷史數(shù)據(jù)，忙時(shí)集中系數(shù)從0．125緩慢下降到0．107，預(yù)測(cè)規(guī)劃期內(nèi)仍將繼續(xù)小幅下降。

1.2 預(yù)測(cè)4G/5G容量需求

以現(xiàn)網(wǎng)4G物理扇區(qū)級(jí)清單為基礎(chǔ)，結(jié)合4G/5G忙時(shí)流量預(yù)測(cè)，計(jì)算4G/5G容量需求。

4G容量需求=4G預(yù)測(cè)忙時(shí)流量÷4G現(xiàn)網(wǎng)忙時(shí)流量×4G現(xiàn)網(wǎng)等效TDD 20 M載波×5 GB

5G容量需求=5G預(yù)測(cè)忙時(shí)流量÷4G現(xiàn)網(wǎng)忙時(shí)流量×4G現(xiàn)網(wǎng)等效TDD 20 M載波×5 GB

參考集團(tuán)4G擴(kuò)容門限，每等效TDD 20 M載波提供的容量按5 GB計(jì)取。

1.3 2.6G頻段4G反開頻點(diǎn)數(shù)和5G帶寬需求預(yù)測(cè)

根據(jù)理論測(cè)算和實(shí)測(cè)，2．6G頻段每4G反開頻點(diǎn)的容量等效TDD 20 M載波2．5個(gè)。為了騰出4G反開頻點(diǎn)給5G，以獲得更好的5G體驗(yàn)，需對(duì)其他4G系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容。但是考慮4G投資緊張，僅通過軟件和板卡調(diào)整的方式微調(diào)，對(duì)其他4G系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，不疊加RRU擴(kuò)容。因此，優(yōu)先通過軟擴(kuò)F2/A和升級(jí)FDD對(duì)4G進(jìn)行擴(kuò)容，剩余的4G容量需求通過4G反開滿足，按此原則計(jì)算4G反開頻點(diǎn)需求。預(yù)計(jì)2023年前，4G反開仍有較大需求，2025年尚有9．6%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域需反開（見表1）。

表1 2.6G頻段4G反開頻點(diǎn)需求分布（單位：%）

根據(jù)帶寬、3D-MIMO增益，以及5G編碼增益預(yù)估不同5G設(shè)備容量[9-10]，市區(qū)和縣城高層建筑多考慮使用64T設(shè)備以發(fā)揮垂直維度的覆蓋增益，鄉(xiāng)鎮(zhèn)建筑低矮考慮使用32T設(shè)備。預(yù)計(jì)2023年開始，5G第二載波需求出現(xiàn)，2025年出現(xiàn)較多160 M需求（見表2）。

表2 2.6G頻段5G帶寬需求分布（單位：%）

2 2.6G設(shè)備160 M帶寬分配

160 M帶寬分配原則如下：①為保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上行政區(qū)域同一區(qū)域內(nèi)不插花分配160 M帶寬；農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)非連續(xù)覆蓋區(qū)域，可以靈活分配4G/5G帶寬。②當(dāng)5G需求帶寬小于等于100 M時(shí)，5G按100 M開啟，4G反開按需開啟。③當(dāng)5G需求帶寬大于100 M且4G+5G帶寬總需求小于等于160 M時(shí)，不同帶寬配置5G投資相同（大于100 M時(shí)是兩載波，按載波計(jì)費(fèi)），同時(shí)滿足4G/5G的容量需求的前提下，5G按最大帶寬開啟，5G體驗(yàn)更好。例如，5G需求100 M，4G需求僅20 M，則5G按140 M開啟，4G按20 M開啟。④當(dāng)4G/5G帶寬需求不能同時(shí)滿足時(shí)，考慮4G近期仍舊是流量的主力承載層，退頻引起的容量損失需通過F2/A軟擴(kuò)→升級(jí)FDD的優(yōu)先級(jí)補(bǔ)足，4G容量滿足度要求達(dá)到98%以上。同一區(qū)域的5G容量滿足度需保證達(dá)到95%以上，不能滿足的可通過疊加4．9G補(bǔ)足（滿足不了的稱為孤點(diǎn)）。

根據(jù)以上原則，得到規(guī)劃期分區(qū)域160 M分配方案（見表3）。

表3 2.6G設(shè)備160 M分區(qū)域分配方案和產(chǎn)生的孤點(diǎn)

4G零星容量孤點(diǎn)，按照F2/A軟擴(kuò)→升級(jí)FDD→小區(qū)分裂→微站順序擴(kuò)容。對(duì)5G零星容量孤點(diǎn)，通過疊加4．9G 擴(kuò)容。

3 5G設(shè)備選型方案

根據(jù)帶寬、3D-MIMO增益，以及5G編碼增益預(yù)估不同5G設(shè)備容量（如圖1所示）。

圖1 5G設(shè)備容量

5G設(shè)備選型堅(jiān)持以下原則。

（1）已有5G 2．6G設(shè)備的基站按160 M分配方案配置帶寬；5G容量不夠的再疊加4．9G設(shè)備。

（2）市區(qū)和縣城以2．6G作為基礎(chǔ)承載層，要求連續(xù)覆蓋。按建筑類型配置32T/64T 2．6G設(shè)備，高層建筑較多的場(chǎng)景配置64T 2．6G設(shè)備，其余配置32T 2．6G設(shè)備，可插花配置。

（3）中國(guó)移動(dòng)已明確700 M將在市區(qū)和縣城形成連續(xù)覆蓋，但是以承載VoNR數(shù)據(jù)為主，不考慮作為容量層；700 M在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村作為5G基礎(chǔ)承載層，可分擔(dān)部分容量，按照700 M基站占該區(qū)域物理宏站的比例，每個(gè)扇區(qū)可分到相應(yīng)比例的容量。

（4）鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村：如果700 M能滿足兩年的5G流量增長(zhǎng)，不再配置其他設(shè)備；如果700 M不能滿足，利舊8通道60 M 2．6G設(shè)備能滿足2年的5G流量增長(zhǎng)，則利舊8通道60 M 2．6G設(shè)備；否則，按照新購(gòu)8通道160 M設(shè)備→32通道160 M設(shè)備優(yōu)先級(jí)配置，需滿足5年的5G流量增長(zhǎng)。例如，現(xiàn)網(wǎng)扇區(qū)等效載波為1，配置為F1，根據(jù)圖2，如果預(yù)測(cè)2年內(nèi)5G忙時(shí)流量與現(xiàn)網(wǎng)4G忙時(shí)流量的比例小于等于1．5，則700 M即能承載；否則需利舊8通道60 M設(shè)備?，F(xiàn)網(wǎng)扇區(qū)等效載波為2．5，配置為F1FDD1800，根據(jù)圖3，如果預(yù)測(cè)兩年內(nèi)5G忙時(shí)流量與現(xiàn)網(wǎng)4G忙時(shí)流量的比例小于等于2，則利舊8通道60 M設(shè)備；其余按圖選擇160 M的8通道或32通道設(shè)備。現(xiàn)網(wǎng)扇區(qū)等效載波為4．5，配置為F1D1D2F DD 1800，根據(jù)圖4，如果預(yù)測(cè)2年內(nèi)5G忙時(shí)流量與現(xiàn)網(wǎng)4G忙時(shí)流量的比例小于等于1，則利舊8通道60M設(shè)備；否則，如果預(yù)測(cè)5年內(nèi)5G忙時(shí)流量與現(xiàn)網(wǎng)4G忙時(shí)流量的比例小于等于2．5，則選擇8通道160 M設(shè)備；其余需選擇32通道設(shè)備。

圖2 現(xiàn)網(wǎng)4G等效載波是1的扇區(qū)（例如F1）的5G設(shè)備配置參考曲線

圖3 現(xiàn)網(wǎng)4G等效載波是2.5的扇區(qū)（例如F1+FDD1800）的5G設(shè)備配置參考曲線

圖4 現(xiàn)網(wǎng)4G等效載波是4.5的扇區(qū)（例如F1D1D2FDD1800）的5G設(shè)備配置參考曲線

（5）按站點(diǎn)實(shí)施5G方案，避免重復(fù)上站，同基站各扇區(qū)的5G方案不一致的，取高。

4 結(jié)論

本研究提出了一種基于2．6G設(shè)備帶寬分配的NR設(shè)備選型研究策略，根據(jù)SA網(wǎng)絡(luò)具備時(shí)間、5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)度和業(yè)務(wù)發(fā)展情況，預(yù)測(cè)“十四五”規(guī)劃期4G/5G容量需求。同時(shí)，為避免5G主力承載層2．6G頻段4G和5G干擾，分區(qū)域連片分配2．6G 160 M設(shè)備的4G和5G帶寬，同時(shí)滿足4G/5G容量需求。綜合考慮4G/5G容量需求和投資，2023年及以前2．6G 160 M僅分配100 M給5G。2024年規(guī)模開啟2．6G NR第二載波，規(guī)模疊加4．9G擴(kuò)容，2025年2．6G 160 M全部用于5G。按照利舊設(shè)備滿足2年、新購(gòu)設(shè)備滿足5年5G容量增長(zhǎng)的原則選型5G設(shè)備，避免大拆大建，保護(hù)運(yùn)營(yíng)商投資。目前，該方法已應(yīng)用于某省移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)，面向中長(zhǎng)期，規(guī)劃好5G網(wǎng)絡(luò)，做到用戶感知和項(xiàng)目投資的平衡，取得較好的效果。