GSM減站減配及頻譜規劃的分析

孫瑋

【摘 要】為了對GSM減站減配及頻譜規劃進行分析，在對2G網絡生命周期、2G網絡需求進行預測的基礎上，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進行對比，提出了GSM頻譜規劃策略。

【關鍵詞】2G網絡生命周期 PDCH 減站減配 Refarming

1 引言

隨著移動通信技術和市場的發展，其重心已全面轉向4G。OTT（Over The Top，通過互聯網向用戶提供各種應用服務）業務的替代加劇，使傳統話音、短信業務處于加速衰退期。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將大規模商用，這將會加速VoLTE網絡及終端的部署以及促進用戶的快速發展，并推動2G/3G網絡的用戶加快向4G網絡轉移。

隨著VoLTE時長占比的增加，2G網絡承載的語音業務量將下降，因此必須想方設法最大化利用原2G網絡頻率資源。從利潤角度上看，由于設備老化、維護成本增加，2017年至2020年2G網絡清頻、退網的策略該如何制定成為一大難題。這些都亟需從戰略規劃和工程實施等方面進行全面評估并制定方案。

在上述背景下，需要盤活存量，拾遺補缺，拆閑補盲，控制2G載頻零增長，補盲農村弱覆蓋及新興區域建筑，通過網絡結構調整、性能優化等手段確保話音質量，提升網絡質量滿意度，充分發揮已有2G設備的效率，降低建設和維護成本，做好GSM空閑頻段向4G轉化應用、GSM向FDD-LTE升級的準備。因此，本論文將在對2G網絡生命周期、2G網絡需求進行預測的基礎上，對GSM減站減配及頻譜規劃進行分析。

2 2G網絡生命周期

某運營商2G網絡在VoLTE形成規模化應用之前，需確保網絡質量的領先優勢，為用戶提供優質的話音業務。隨著用戶及業務遷移至4G，2G計費時長將快速下降，網絡利用率將逐步降低。

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

某省運營商2010年開始提供3G服務，并在4年后開始提供4G服務，參考國外先進運營商的2G發展生命周期，以及該運營商對2G/4G網絡發展的定位，預計該省運營商2G網絡將在2016～2018年期間進入衰退末期，如圖1所示。

3 2G需求分析及預測

影響PDCH（Packet Data Channel，分組數據信道）承載速率的因素包括無線環境、用戶數和行為、小區類型、信道類型、動態信道比例和業務類型。這些因素給提升PDCH承載速率、提高資源利用效率帶來挑戰。其中，業務類型對PDCH承載速率影響最大，應重點減少PDCH信道被移動QQ等低速、小流量業務無效占用的情況。

應對策略：根據業務、場景、用戶動態分配資源；優化載波信道配置；引導市場策略。

如表1所示，可通過預測的2G網承載總話務量（忙時語音話務量+忙時數據等效話務量）推算目標網所需PDCH信道數，比對現網PDCH信道數得出冗余PDCH信道數，即可推出全網冗余載頻數，此數據可作為下一章節GSM減站減配方案的參考。

2018年至2020年，隨著GSM網絡負荷大大降低，從提升用戶體驗角度上看，可考慮關閉半速率、小包檢測。

4 GSM減站減配方案

2017年至2020年預測該省運營商2G客戶規模和客戶占比快速下降，客戶快速向4G遷移。同時，2G網承載話音及數據流量也將快速下降，2G網絡利用率也將呈現下降趨勢（無線利用率=（忙時語音話務量+忙時數據等效話務量）/（總業務信道數×K）×100%）。但市場對GSM載頻仍有一定的需求，如農村弱覆蓋區域、新興區域建筑、自然災害造成的設備損壞、設備自然老化等。

針對城區范圍內的GSM容量站點，提出了GSM減站減配的方案，如圖2所示。

以某城市城區GSM基站為例。2016年5月該市城區GSM室外基站數1297個，載波24 532個。取2015年5月與2016年5月該市GSM基站數據業務量信息進行分析。

載波數大于6的小區：1089個；近年內流量減少站點：1131個；站間距小于300 m站點：756個；忙時無線利用率小于70%站點：598個；同時符合以上四項的站點數：173個。在Mapinfo地圖上以藍色星型標記，如圖3所示。

4.1 案例1

該市某區域基站分布圖如圖4所示。

該區域內基站網絡利用率均在60%以下，且位于密集市區，站距在300 m以內，可提出對該市A基站進行關站（注：該區域基站頻率和參數需相應進行適當的調整），然后對周邊基站如該市B、C、D基站進行利用率測試，若該市A基站關載頻測試后利用率均在70%以下，則可將關掉的載頻拆除，重新組合使用至其它新增覆蓋區域。關站后周邊基站當年及下一年無線網絡利用率預測如表2所示。

4.2 案例2

該市某區域基站分布圖如圖5所示。

該區域內基站網絡利用率均在60%以下，位于密集市區，站距在300 m以內，可提出對該市A基站進行關站（注：該區域基站頻率和參數需相應進行適當的調整），然后對關站后周邊基站如B、C、D、E基站進行無線網絡利用率測試，如表3所示。

由于該市A基站關站后，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基站進行減配載頻測試，直至關載頻測試后周邊站點利用率在70%以內，則可將減配的載頻拆除，重新組合使用至其它新增覆蓋區域。關站后周邊基站當年及下一年無線網絡利用率預測如表4所示：

同理可對全省進行預測，得出可減配或關站站點數，以滿足拆閑補盲需求。

5 GSM頻譜規劃策略

隨著用戶尤其是農村用戶對高速移動數據業務的需求不斷增長，頻譜資源的缺乏日益嚴峻，同時，4G的后期工程將重點考慮農村地區的廣覆蓋。在廣大農村，GSM占據900 MHz重要頻譜資源，LTE 900M的覆蓋半徑接近LTE 2.6G的3倍，相同覆蓋下的站點數目相應減少50%左右，LTE 900M的室內覆蓋性能比2.6G優10 dB以上。通過在GSM 900M頻譜Refarming建設LTE，成為農村和鄉鎮4G建設的首選，既可以滿足廣覆蓋的需求，又可以實現對頻率資源的重復利用，提升頻譜效率和數據吞吐量，提升用戶滿意度。

Refarming就是對GSM網絡進行重新規劃，從其頻譜中分配一段新建LTE網絡，實現在不增加頻譜資源的情況下快速從GSM升級FDD-LTE網絡，滿足移動寬帶發展需求，提升用戶業務感知度，同時保證對原GSM網絡的影響最小。

該運營商FDD牌照發放前，以GSM 900M上行頻段為例（885 MHz—909 MHz），建議優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）快速實現廣覆蓋，遠期按需擴展至10 MHz（889 MHz—899 MHz）。

先期選擇農村地區少量數據業務熱點進行部署，快速實現；終端以CPE和Mi-Fi為主，資費策略與關鍵競爭對手看齊。農村基站載頻配置一般小于城區，在考慮農村2G基站頻率使用狀況后，可根據實際情況拿出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，還不能使用手機接入；1800 MHz頻率更豐富，但在農村的覆蓋能力與TD-LTE的F頻段基本相當，無優勢。手機形式的低頻段4G在牌照放開后對農村覆蓋有優勢，是今后力爭的方向。

地級市區：建議采用1800 MHz進行Refarming，作為TD-LTE的容量的補充。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進行Refarming，根據900 MHz可用遷移頻段帶寬確定使用帶寬，利用900 MHz頻率優勢用作縣城廣覆蓋和深度覆蓋。

鄉鎮農村：建議采用900 MHz進行Refarming，利用900 MHz低頻段進行廣覆蓋，低成本建設FDD-LTE網絡，達到與2G網絡相同的覆蓋效果。

6 結論

由本文分析可知，通過科學合理的GSM減站減配方案，既可以盤活存量、滿足拆閑補盲需求，又可以做好GSM空閑頻段分給4G并向FDD-LTE升級的準備。將現有的2G網絡部分頻譜用于FDD-LTE是未來移動通信網絡發展的趨勢，應盡早開始規劃及試點工作，為將來的TDD/FDD混合組網及大規模發展做好技術儲備。

隨著FDD-LTE網絡的部署對GSM所占用頻段的重新規劃和使用，GSM網絡在減站減配的過程中，應確保現網的通信質量和用戶感知不會受到影響。

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