Labs 導(dǎo)讀
面對(duì)復(fù)雜多變的外部環(huán)境，運(yùn)營商在轉(zhuǎn)型發(fā)展期提出，將5G+4G協(xié)同發(fā)展作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容。這是因?yàn)?G+4G協(xié)同既可緩解4G容量壓力，又可保持5G網(wǎng)絡(luò)競爭力。本文以5G+4G高效協(xié)同、低成本建網(wǎng)為目標(biāo)，詳細(xì)分析了組網(wǎng)協(xié)同中面臨的站址、頻率及功率協(xié)同等問題，分別提出不同發(fā)展策略。同時(shí)為保證容量、干擾和架構(gòu)協(xié)同，提出5G+4G能力協(xié)同建設(shè)方案。最后根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展特點(diǎn)提出5G時(shí)代新的計(jì)費(fèi)模式。5G+4G協(xié)同發(fā)展策略不僅可以產(chǎn)生巨大協(xié)同效益，為5G大規(guī)模商用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且可以降低建網(wǎng)成本，為未來工程建設(shè)提供建設(shè)性指導(dǎo)方案。
5G建設(shè)方興未艾，4G擴(kuò)容仍待加強(qiáng)，外部環(huán)境的復(fù)雜多變，使得運(yùn)營商工作開展異常艱難。近幾年來，網(wǎng)絡(luò)流量爆發(fā)式增長與網(wǎng)絡(luò)承載能力階段性不足之間的矛盾愈發(fā)明顯，這主要是由于提速降費(fèi)、取消漫游費(fèi)、不限量套餐及視頻業(yè)務(wù)發(fā)展使手機(jī)DOU不斷攀升，而5G部署初期無法充分的吸收業(yè)務(wù)量，使得網(wǎng)絡(luò)容量壓力進(jìn)一步增加。在此背景之下，4G基站的建設(shè)固然不能放棄，而5G基站由于頻段資源、上行能力、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和覆蓋指標(biāo)等差異，相較4G需要更多的基站來實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋，以及提升邊緣覆蓋性能。再考慮上投資成本的壓力，種種難關(guān)都推動(dòng)著運(yùn)營商不斷思索開拓，如何基于現(xiàn)有資源開展5G+4G的協(xié)同發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的快速部署和低成本高效建網(wǎng)，打造覆蓋全國、技術(shù)先進(jìn)、品質(zhì)優(yōu)良的5G精品網(wǎng)絡(luò)。
1
挑戰(zhàn)與難點(diǎn)
隨著5G基站的快速落地，4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也面臨越來越多的挑戰(zhàn)，主要集中于投資、技術(shù)與競爭3個(gè)方面。
（1）投資要求高。按照當(dāng)前流量評(píng)估，4G流量在2021年前將持續(xù)保持增長，而在運(yùn)營商資本開支趨緊的大環(huán)境下，如何合理有效地動(dòng)態(tài)調(diào)度載頻資源，有選擇性地開通4G網(wǎng)絡(luò)的3D-MIMO成為降本增效的難題。
（2）超熱點(diǎn)場景頻率壓力大，需要窮盡頻率滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求，頻段和制式的不均衡性使得技術(shù)保障難度大。
（3）基于2018年底三大運(yùn)營商的財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)，計(jì)算人均頻譜資源情況（室外頻段），如表1所示，可知運(yùn)營商間每億戶頻率資源差異明顯。
表1 運(yùn)營商頻率資源對(duì)比
除此外，在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量趨于同質(zhì)的情況下，各運(yùn)營商流量資費(fèi)快速下降。盡管資費(fèi)降低會(huì)刺激移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的持續(xù)增長，但對(duì)收入拉動(dòng)有限，需考慮大幅度減少單比特網(wǎng)絡(luò)成本。
基于以上原因，提出5G+4G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同技術(shù)，努力打造覆蓋全國、技術(shù)先進(jìn)和品質(zhì)優(yōu)良的5G精品網(wǎng)絡(luò)。該策略既能應(yīng)對(duì)當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)容量挑戰(zhàn)，又能構(gòu)筑5G領(lǐng)先競爭優(yōu)勢，搭建網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)基礎(chǔ)架構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)降本增效。
2
5G+4G協(xié)同發(fā)展策略
2.1 組網(wǎng)協(xié)同
2.1.1站址協(xié)同
通過鏈路預(yù)算，2.6GHz頻段在同等站址規(guī)模條件下，覆蓋水平遠(yuǎn)優(yōu)于3.5GHz頻段，具備高質(zhì)量、低成本的建網(wǎng)優(yōu)勢。且其室外單站覆蓋半徑可達(dá)2.3km，強(qiáng)于TD-LTE F頻段及D頻段。因此，在現(xiàn)有設(shè)備形態(tài)和性能下，完全有能力通過共站址（包括F頻和D頻）實(shí)現(xiàn)5G+4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的協(xié)同。但考慮到4G站址覆蓋密集以及新增站址投資成本較高問題，5G+4G站址協(xié)同需利用彈性建網(wǎng)方式來快速實(shí)現(xiàn)。即根據(jù)多場景建設(shè)需求，優(yōu)先滿足高價(jià)值區(qū)域建設(shè)以及建筑物復(fù)雜的場景；其次，根據(jù)用戶及業(yè)務(wù)分布，合理優(yōu)化5G+4G站址協(xié)同的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；最后，結(jié)合站址規(guī)劃模型，構(gòu)建低成本高收益建網(wǎng)策略。
2.1.2設(shè)備協(xié)同
4G和5G在2.6GHz上共享160MHz頻譜帶寬。在5G建設(shè)初期，5G+4G共模主設(shè)備可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)使用情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整其主設(shè)備能力來降低運(yùn)營成本。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中后期，4G網(wǎng)絡(luò)從2.6GHz頻段逐步退頻，這使得5G網(wǎng)絡(luò)可獨(dú)享160MHz頻譜帶寬，從而全面支持低時(shí)延、高可靠等業(yè)務(wù)。工程實(shí)施過程中，5G+4G設(shè)備協(xié)同根據(jù)5G精品網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求以及密集城區(qū)站址分布情況，分別選擇不同通道不同類型產(chǎn)品。同時(shí)根據(jù)容量需求，視情況反向開通3D-MIMO緩解4G網(wǎng)絡(luò)承載壓力。
2.1.3天面協(xié)同
針對(duì)天線點(diǎn)位多和空間受限等問題，5G AAU因其技術(shù)特性需單獨(dú)占用一副天面，在此場景下，5G+4G協(xié)同的天面建設(shè)方案需考慮進(jìn)行整合收編。由于D頻與2.6GHz共頻段，天面協(xié)同建設(shè)方案最佳應(yīng)為單扇區(qū)2副天面：即針對(duì)4G與5G同廠家，選擇2G、FDD與TD-LTE F頻段整合成4488天線，5G與D頻段共AAU；針對(duì)4G與5G異廠家，2G、FDD與TD-LTE（F+D）須全部整合成4488天線，5G獨(dú)立占用一副天面。
2.1.4頻率協(xié)同
為滿足5G 2.6GHz建設(shè)需求，TD-LTE D頻段需逐漸調(diào)整，重耕D頻段面臨較大壓力。初期5G+4G雙模設(shè)備的動(dòng)態(tài)頻率共享技術(shù)能有效緩解頻譜資源配置壓力，但隨著5G建設(shè)發(fā)展，頻譜效率及用戶體驗(yàn)會(huì)不斷提升，進(jìn)而頻段需求逐漸加大。因此，建設(shè)發(fā)展期需視終端成熟度開啟D7、D8頻點(diǎn)解決容量問題，同時(shí)4G D頻段業(yè)務(wù)整體需上移至2635~2675MHz。未來5G+4G頻率協(xié)同將發(fā)展5G NR帶寬至160MHz，4G采用FDD 1800作為補(bǔ)充覆蓋。
2.1.5功率協(xié)同
5G+4G不同功率配比將對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量產(chǎn)生不同影響。測算反向開通2~3個(gè)3D-MIMO載波，當(dāng)5G配置160W功率時(shí)，相較配置200W功率，反向開通1個(gè)3D-MIMO載波，可實(shí)現(xiàn)以約10%的5G容量損失換取超過40%的4G容量提升（以下行邊緣速率為評(píng)估指標(biāo)）。隨著設(shè)備廠商64通道、320W設(shè)備逐漸成熟，網(wǎng)絡(luò)功率分配問題將會(huì)得到有效緩解。而針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)主流240W設(shè)備產(chǎn)品，5G建設(shè)初期考慮4G覆蓋和容量保障，建議優(yōu)先分配4G功率資源，重點(diǎn)場景可以視情況提升5G功率配比。
2.2能力協(xié)同
2.2.1容量協(xié)同
4G熱點(diǎn)小區(qū)帶寬需求持續(xù)較高，5G+4G容量協(xié)同需在滿足4G容量的基礎(chǔ)上建設(shè)5G。4G擴(kuò)容成為容量協(xié)同發(fā)展策略的核心內(nèi)容，而隨著設(shè)備支持能力以及演進(jìn)能力不同，擴(kuò)容策略逐漸變得復(fù)雜。4G擴(kuò)容不僅需要考慮網(wǎng)絡(luò)性能，同時(shí)需要兼顧成本。經(jīng)仿真測算，5G反向開通4G的網(wǎng)絡(luò)性能相較其它手段來說是最優(yōu)的，其次是FDD 1800擴(kuò)容。從單個(gè)等效載波造價(jià)來看，D頻設(shè)備搬遷利舊成本最低，軟件開通FDD 1800成本緊隨其后。5G反向開通4G 3D-MIMO綜合造價(jià)因受最終集采價(jià)格影響，暫不進(jìn)行分析。
注：此處所說的等效載波造價(jià)指的是，各頻段采用硬軟擴(kuò)方式新增1個(gè)等效TD-LTE 20MHz載波能力時(shí)，計(jì)算主設(shè)備綜合成本（含硬軟件工程服務(wù)費(fèi)），得到單個(gè)等效載波容量的造價(jià)。
2.2.2干擾協(xié)同
2.6GHz組網(wǎng)優(yōu)先需要解決的是5G+4G時(shí)隙交叉干擾問題。LTE和NR的時(shí)隙配比不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致各自系統(tǒng)上下行出現(xiàn)巨大干擾、影響傳輸，因此在幀結(jié)構(gòu)配比上，需保證上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)對(duì)齊。另外應(yīng)嚴(yán)格避免5G+4G區(qū)域內(nèi)同頻插花組網(wǎng)。5G+4G區(qū)域間同頻組網(wǎng)時(shí)，5G自身業(yè)務(wù)量較高的區(qū)域，LTE帶來的額外干擾相比5G系統(tǒng)內(nèi)干擾基本可忽略，可無需設(shè)置隔離帶。如對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)空擾下邊緣速率要求較高（業(yè)務(wù)演示等特殊需求），建議對(duì)5G區(qū)域周邊4G D頻段至少騰頻1圈。
2.2.3架構(gòu)協(xié)同
在NSA組網(wǎng)方案下，信令由4G錨點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)承載，這就意味著NSA組網(wǎng)需利用4G錨點(diǎn)站實(shí)現(xiàn)5G分流，因此NSA組網(wǎng)架構(gòu)下錨點(diǎn)選擇成為5G+4G架構(gòu)協(xié)同的關(guān)鍵。錨點(diǎn)站建設(shè)原則如下。
（1）NSA錨點(diǎn)需要5G同廠家。同廠家設(shè)備能夠解決Xn接口互通問題。
（2）同等條件下優(yōu)選FDD 1800作為錨點(diǎn)站。因FDD1800在單站覆蓋能力上效果較好，且邊緣速率更優(yōu)。
（3）從標(biāo)準(zhǔn)原理角度，設(shè)備安裝無需強(qiáng)制4G/5G設(shè)備共框。
（4）考慮互配鄰區(qū)便利性和減少4G錨點(diǎn)與5G輔節(jié)點(diǎn)間切換，在進(jìn)行共址建設(shè)時(shí)，5G天線方位角最好與4G錨點(diǎn)小區(qū)一致。
2.3業(yè)務(wù)協(xié)同
2.3.1計(jì)費(fèi)協(xié)同
網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期以人口紅利為營收增長點(diǎn)，中期以流量紅利為營收增長點(diǎn)，后期以體驗(yàn)紅利為營收增長點(diǎn)。如今4G網(wǎng)絡(luò)流量紅利正逐漸消失，運(yùn)營商“增量不增收”問題凸顯，傳統(tǒng)的計(jì)費(fèi)模式顯然無法適用于5G時(shí)代。5G+4G業(yè)務(wù)協(xié)同需要考慮速率提升與時(shí)延減小產(chǎn)生的服務(wù)價(jià)值、動(dòng)態(tài)切片和連接變現(xiàn)產(chǎn)生的碎片價(jià)值、以及大流量和多場景用戶體驗(yàn)產(chǎn)生的流量價(jià)值。因此，5G+4G業(yè)務(wù)協(xié)同需打造全新的計(jì)費(fèi)模式，如圖1所示，根據(jù)用戶的價(jià)值類型，推出差異化服務(wù)。針對(duì)高端用戶，推出速率計(jì)費(fèi)套餐，主打優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)、高體驗(yàn)和尊崇感，保障高端用戶體驗(yàn)和尊崇感，提升品牌形象。針對(duì)低端用戶推出不限量低速率套餐，促進(jìn)流量釋放，提升用戶價(jià)值，讓低端用戶放心使用，培養(yǎng)用戶流量使用習(xí)慣。
圖1 5G+4G業(yè)務(wù)協(xié)同及服務(wù)設(shè)置
2.3.2運(yùn)營協(xié)同
信息通信市場從“要素”競爭轉(zhuǎn)向“要素+能力”競爭，智慧運(yùn)營能力成為競爭的關(guān)鍵。新型智慧網(wǎng)絡(luò)體系需打造質(zhì)量領(lǐng)先、網(wǎng)業(yè)協(xié)同和敏捷高效的基礎(chǔ)設(shè)施能力。面對(duì)5G、SDN等新技術(shù)應(yīng)用對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和運(yùn)維的挑戰(zhàn)，人工智能可以幫助運(yùn)營商應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，對(duì)內(nèi)解決網(wǎng)絡(luò)效率和能力問題，對(duì)外提供融合的數(shù)字和信息服務(wù)。智慧運(yùn)營使得通信網(wǎng)絡(luò)能夠加速與大數(shù)據(jù)、AI融合的系統(tǒng)化和集成化創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)更加智能、開放、安全、高效的智能網(wǎng)絡(luò)。
2.4協(xié)同效益
2.4.1低成本
利舊5G基站拆下來的D頻設(shè)備可極大節(jié)省4G投資。通過站址協(xié)同、設(shè)備協(xié)同和天面協(xié)同，5G基站建設(shè)既能滿足快速開通的需求，又能降低施工運(yùn)營成本，還能在一定程度上減緩租金壓力。通過目標(biāo)協(xié)同、覆蓋協(xié)同、架構(gòu)協(xié)同和方法協(xié)同，綜合考慮集中機(jī)房配套、傳輸線路資源條件和建設(shè)投資等多方面因素，5G+4G協(xié)同可創(chuàng)收大量協(xié)同效益，引領(lǐng)運(yùn)營商數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
2.4.2高性能
5G+4G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同策略可提供有針對(duì)的差異化服務(wù)，推進(jìn)基于用戶等級(jí)和業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的分級(jí)保障措施。資源受限時(shí)優(yōu)先保障高價(jià)值用戶需求和實(shí)施類、交互類業(yè)務(wù)速率，降低流類、背景類業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，提升業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量和平臺(tái)性能。高性能協(xié)同使得各類資源具有自由調(diào)度以及資源共享的能力，能夠解決網(wǎng)絡(luò)在時(shí)域和地域上的不均衡問題，提高網(wǎng)絡(luò)承載效率。5G+4G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展策略不僅能加快網(wǎng)絡(luò)云化虛擬化和SPN新傳輸?shù)燃夹g(shù)成熟，還可以構(gòu)建云網(wǎng)融合的領(lǐng)先基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，提升5G端到端網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)和服務(wù)能力。
3
結(jié)束語
4G改變生活，5G改變社會(huì)。正是在4G基站儲(chǔ)備豐富、技術(shù)成熟、商用充分的基礎(chǔ)之上，5G方能實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。在未來可預(yù)見的2~3年內(nèi)，對(duì)于4G而言，利用大數(shù)據(jù)等手段，加強(qiáng)4G網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容與5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的協(xié)同，可以有效保障流量承載與客戶感知；對(duì)于5G而言，通過推動(dòng)5G+4G技術(shù)共享、資源共享、覆蓋協(xié)同和業(yè)務(wù)協(xié)同，將為5G大規(guī)模商用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。而在此基礎(chǔ)之上，加快網(wǎng)絡(luò)云化改造，構(gòu)建以云為核心的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，推動(dòng)5G+AICDE融合創(chuàng)新，打造以5G為中心的泛在智能基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)積極運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營維護(hù)效率，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本，或?qū)⒊蔀檫\(yùn)營商實(shí)現(xiàn)順利轉(zhuǎn)型的重要契機(jī)。
參考文獻(xiàn)
[1]李德忠,白波,林琳.中國移動(dòng)4G與5G協(xié)同組網(wǎng)方案研究[C].5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會(huì)論文,2019.
[2]孟繁麗,劉昱鵬,程日濤,等.向5G演進(jìn)的4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同應(yīng)用分析[C].5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會(huì)論文集,2018.
[3]馮琳琳,林琳,鄧安達(dá).4G與5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同組網(wǎng)策略研究[J].電信科學(xué),2019(1).
[4]崔新凱,李豪,高向川,等.2.6GHz下的5GNR覆蓋能力分析[J].電信科學(xué),2019 (8).
[5]吳志亮.解決4G與5G協(xié)同發(fā)展的問題提升網(wǎng)絡(luò)價(jià)值[J].信息通信,2019 (4).
[6]王渤茹,范菁,單澤,等.5G移動(dòng)通信組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J].通信技術(shù),2019(5).
[7]丁遠(yuǎn),龔戈勇.5G無線頻譜重耕演進(jìn)策略[J].信息技術(shù)與信息化,2019 (3).
[8]朱穎,楊思遠(yuǎn),朱浩,等.5G獨(dú)立組網(wǎng)與非獨(dú)立組網(wǎng)部署方案分析[J].移動(dòng)通信,2019(1).
[9]何偉俊,戴國華,張婷,等.終端在5G頻段下的自干擾問題探討[J].移動(dòng)通信,2018(2).
