中國聯通5G無線網演進策略研究

于黎明，趙峰

（中訊郵電咨詢設計院有限公司上海分公司，上海 200050）

中國聯通5G無線網演進策略研究

于黎明，趙峰

（中訊郵電咨詢設計院有限公司上海分公司，上海 200050）

從5G適用場景出發，通過業務發展、網絡覆蓋、部署時間、投資成本及競爭需要等多維度進行分析，提出適合中國聯通的5G業務發展、5G無線網絡部署、CU-DU分離及5G語音解決策略及演進建議，同時面向5G網絡演進提出現階段無線網應對的措施。

演進策略 非獨立組網 CU-DU分離 語音解決方案

1 引言

隨著4G網絡進入規模商用，4G網絡為用戶提供了前所未有的使用體驗，這深刻影響著移動互聯網用戶的使用習慣。面向2020年及未來，移動互聯網將推動人類社會信息交互方式的進一步升級，增強現實、虛擬現實、超高清（3D）視頻、智能駕駛等業務提出了更加身臨其境的極致業務體驗。4G技術已經不能滿足業務發展的需求，5G逐漸成為全球研發的熱點。按照全球5G的發展規劃，2016年開始5G標準制定，2020年5G實現商用，這意味著留給4G的窗口期就只有2～3年。對運營商來說，4G的規模部署時間還不到2年，上千億的投資尚未進入回報期，就再一次面臨網絡更新換代和技術升級。因此，如何有效地保護4G時代的投資，以及在享受5G帶來的創新業務的同時還能夠有效運行原有的2G、3G、4G網絡是擺在運營商面前的一道難題。

2 5G適用場景

面向2020年及未來，移動互聯網和物聯網業務將成為移動通信發展的主要驅動力。5G將滿足人們在居住、工作、休閑和交通等領域的多樣化業務需求，為用戶提供超高流量密度、超高連接數密度、超高移動性、超低時延高可靠性的極致業務體驗。與此同時，5G還將滲透到物聯網及各個行業，與工業設施、醫療儀器、交通工具等進行深度融合，有效滿足工業、醫療、交通等垂直行業的多樣化業務需求，實現真正的“萬物互聯”。業界對于5G標準、路徑和部署窗口期都已經比較明確，而且正在達成共識，未來5G將主要適用于增強移動帶寬（eMBB）、超高可靠低時延通信（URLLC）、海量機器類通信（mMTC）三大類應用場景。5G的主要應用場景如圖1所示：

圖1 5G主要應用場景

5G將解決多樣化應用場景下差異化性能指標帶來的挑戰，不同應用場景面臨的性能挑戰有所不同，對用戶的體驗速率、流量密度、時延、能效和連接數等性能指標提出了更高的要求。5G主要指標要求如圖2所示：

圖2 5G主要指標要求

3 5G無線網演進策略

3.1 5G業務發展策略

5G將主要適用于增強移動帶寬（eMBB）、超高可靠低時延通信（URLLC）、海量機器類通信（mMTC）三大類應用場景。現有的物聯網應用在很大程度上可以通過LPWA技術來實現，包括2G、3G、4G、NB-IoT、eMTC以及一系列非標的Sigfox、LoRa等技術。特別需要5G承載的物聯網業務，主要是要求更大規模連接以及更低要求時延這兩種場景，例如物流跟蹤、能源和電網管理、工業環境中的機器人連接、城市交通管理等。因此，從應用場景上來講，對5G需求最迫切的是eMBB和URLLC。而從產業發展來講，高清視頻、AR、VR等技術已經成為行業熱點，對網絡容量、速率的要求是5G最大的驅動力，5G的部署最早應滿足于eMBB場景應用。以智能駕駛為代表的新技術革命代表了汽車產業的未來，目前是全球各大高科技公司研發的熱點，但離產業成熟度仍有一定距離，因此URLLC對5G的需求不如eMBB場景那么迫切。

基于5G三大應用場景對5G部署的迫切性，建議中國聯通在5G業務發展初期（預計2019-2020年）以保障eMBB業務為主，用于分流LTE網絡數據流量及滿足高清視頻、AR、VR等業務需求。同時推進NB-IoT/eMTC演進，承載mMTC業務，并基于LTE演進試點車聯網業務。

在5G發展中期（預計2021-2022年）同時支持eMBB和URLLC業務，5G成為eMBB業務的主要承載網，同時滿足智能駕駛、移動醫療等其他URLLC業務。NB-IoT/eMTC為mMTC主力承載網，5G NR承載極少量潛在新型mMTC業務。

5G發展成熟期（預計2023-2025年）eMBB和URLLC業務進入成熟化階段，且按需對網絡進行擴容，NR大規模承載URLLC業務。NB-IoT和eMTC仍為mMTC業務的主力承載網，5G NR承接部分新型mMTC業務。5G業務發展策略如圖3所示。

3.2 5G網絡部署策略

5G主要有兩種部署策略：獨立組網（SA）和非獨立組網（NSA）。獨立組網將形成一個新建的網絡，包括新基站、回程鏈路和核心網。非獨立組網將借助于已有的4G基礎設施，將5G小基站部署在高業務密度區域。目前來看，不同的網絡策略將滿足不同運營商的需求，運營商在5G部署的不同時間點上也將選擇不同的網絡部署路徑。

圖3 5G業務發展策略

獨立組網的優點是可以在提供高性能的前提下形成較大的規模經濟性，并且避免了與LTE網絡整合過程中可能會出現的互操作復雜等問題，但在早期商業化階段，獨立組網的成本相對較高。相比之下，非獨立組網能夠更快地將5G推向市場，但非獨立組網可能更適合局部熱點區域部署，而不是大規模的全國性部署，并且非獨立組網與現有LTE網絡的互操作也非常復雜。

從業務需求來看，5G發展初期以eMBB業務為主，eMBB需求區域以熱點區域、城區為主，因此5G發展初期的網絡部署也將以局部熱點區域部署為主，SA和NSA部署策略均能夠滿足5G發展初期的業務需求。

從網絡覆蓋來看，5G很可能在C頻段部署，頻段高于現有LTE網絡，單站覆蓋能力低于LTE基站。根據仿真結果，在密集城區場景下，邊緣吞吐率下行50 Mb/s、上行5 Mb/s的5G上行覆蓋半徑僅100 m左右。密集城區3.5 GHz/1.8 GHz覆蓋能力對比如圖4所示。

圖4 密集城區3.5 GHz/1.8 GHz覆蓋能力對比

在普通城區場景下，邊緣吞吐率下行50 Mb/s、上行5 Mb/s的5G上行覆蓋半徑約200 m左右。普通城區3.5 GHz/1.8 GHz覆蓋能力對比如圖5所示。

如果在C波段采用SA部署方案，5G基站部署密度將大大高于現有LTE網絡，網絡部署時間和投資將成倍增加。采用NSA方案，結合雙連接、上下行解耦技術，通過1.8 GHz /2.1 GHz/900 MHz作為3.5 GHz上行以彌補3.5 GHz覆蓋的不足，切實提升5G C波段業務體驗。上下行通道解耦方案如圖6所示。

從競爭需要出發，NSA方案標準完成時間較SA方案早6～9個月，采用NSA方案將能夠更早提供5G網絡服務，在未來5G的競爭中占得先機。

綜合業務需求、網絡覆蓋、部署時間、投資成本及競爭需要，建議中國聯通在5G初期采用NSA部署策略，推動LTE向5G平滑演進，節約5G建設成本，保護4G歷史投資。同時開展SA方案研究，隨著產業鏈逐步成熟及業務發展的需要，逐步過渡到SA方案。

圖6 上下行通道解耦方案

3.3 CU-DU分離策略

由于5G采用CU-DU分離的網絡架構，當采用NSA部署策略的時候，5G的CU-DU分離架構如何和現網4G基站融合是困擾運營商的難題之一。目前主流的部署策略有兩種。

（1）方案一是全CU-DU分離架構的演進，LTE和NR均采用CloudRAN方式，PDCP是在LTE和5G共享的，同時滿足Split bearer via MCG或者Split bearer via SCG 這兩種模式。這種方案的優點是存量LTE不需要硬件替換，可解決分流點處理瓶頸和接口能力問題，缺點是需要部署額外的CU服務器（比如華為E9000），存量eNodeB需要升級到CloudRAN方式。全CU-DU分離架構如圖7所示。

圖7 全CU-DU分離架構

（2）方案二是5G CU-DU分離，LTE保持現有架構的演進方案，PDCP是在5G NR進行分流，采用Split bearer via SCG模式。這種方案的優點是網元獨立發布，互聯即可，對存量eNodeB改造小，同時新引入的5G CU單元可以處理分流，X5接口流量小，減少傳輸影響，缺點是不利于后續5G平滑演進。5G CU-DU分離架構，LTE保持現有架構的示意圖如圖8所示。

圖8 5G CU-DU分離架構，LTE保持現有架構

綜合兩種方案，從網絡部署難度和投資成本來看方案一高于方案二，但從網絡演進的角度來講，方案一更利于網絡長遠演進，支持靈活組網和4G/5G高效雙連接，減少引入X5接口，降低了網絡復雜度。綜合網絡部署成本及演進需要，建議直接采用CU-DU全分離架構，避免后續網絡改造及重復投資。

3.4 5G語音解決策略

進入移動互聯網時代以來，盡管語音業務收入占比不斷下降，但語音業務感知好壞仍然對用戶的網絡選擇起著決定性因素，根據中國聯通X省統計，目前網絡相關的投訴中語音投訴占比70%以上，NPS調研結果也表明，網絡貶損用戶中語音因素影響占比同樣達到70%左右。因此，5G時代語音解決方案仍將是運營商關注的重點。

4G時代中國聯通采取了CSFB語音解決方案，即LTE網絡提供數據服務，語音業務通過CSFB回落到3G/2G網絡解決，但是不管3G網絡還是2G網絡，在網絡覆蓋上和競爭對手相比均有明顯差距，語音業務感知一直是中國聯通2G、3G、4G時代的痛點。

根據中國聯通2G/3G退網策略，2G網絡3年退網戰略已定，預計最晚2020年2G全面退網。3G用戶遷移迅速，目前3G終端比例低于10%，3G網絡流量占比低于5%，2020年保留單載波薄覆蓋。結合頻率重耕及現網情況，5G時代中國聯通的語音解決方案無非VoIP和3G語音解決方案兩種。

（1）VoIP解決方案：利用2G退網的900M頻率進行頻率重耕，在900M頻段部署LTE網絡，低成本實現LTE深度及廣度覆蓋。由于900M頻段只有6M，只能支持LTE 5M帶寬組網，對LTE容量、速率影響不大。但900M在深度覆蓋及廣度覆蓋上的優勢，使得L900是承載VoIP業務的最佳選擇。根據中國聯通X省仿真結果，部署一張LTE 900M連續覆蓋的網絡需要利舊現網約10 000個G900站點、利舊現網5 000個GL900 SDR站點（硬件支持、軟件升級），同時需補充約10 000個L900基站，總投資約20億元。如果LTE 900M和NBIoT 900M同步部署，還可以進一步降低L900的部署成本。該方案最大的優勢在于通過VoIP提供語音終極解決方案，徹底改善語音覆蓋痛點，同時由于900M的覆蓋優勢，在農村地區不需要大規模增加站址，可減少鐵塔租金。遠期還可以根據終端VoLTE普及率逐步實現3G退網，簡化網絡結構，降低運營成本。

（2）3G解決方案：根據中國聯通X省仿真結果，如果5G時代仍采用3G網絡作為語音解決方案，由于現有3G網絡尚未連續覆蓋，尤其在城區深度覆蓋、農村廣覆蓋的缺口較大，完善3G網絡達到4G同等覆蓋水平需要增加約12 000個3G基站，需增加投資約10億元，實現3G連續覆蓋還需補充6 000個3G基站，總投資約16億元。該方案雖然投資低于L900M方案，但由于2100M的覆蓋能力明顯低于900M，農村地區需要大量補站，將大量增加鐵塔租金，增加運營成本，另外由于長期保持3G、4G、5G三網運營，運維成本較VoLTE每年增加至少2億元，同時網絡結構復雜，5G語音回落技術難度更大，將影響用戶語音感知，也不利于網絡長期演進。

綜合以上分析，建議在5G時代優先選擇VoIP語音解決方案，徹底解決語音痛點，同時簡化網絡結構，降低運營成本。

4 現階段無線網應對措施

面向5G網絡演進，為避免投資浪費，在現階段的4G網絡建設可重點從以下幾方面做好技術儲備，以便在5G到來之際快速實現5G部署。

（1）加快2G/3G網絡減頻退網：堅定不移地加快2G/3G網絡減頻退網，2020年之前實現2G網絡退網，3G網絡減頻至單載波，為未來4G/5G融合部署、VoLTE部署預留足夠頻段。

（2）BBU集中設置：推進BBU集中設置，選取條件良好的機房做為BBU集中設置點，提前進行傳輸布局，未來向5G演進的過程中可作為CU部署站址，快速實現5G部署。

（3）5G技術4G化：加快5G相關的256QAM、4T4R、Massive MIMO等技術測試驗證并在4G網絡進行部署，提升4G網絡性能的同時為5G進行技術儲備。

（4）站址儲備：5G由于在C波段或高頻部署，要實現局部區域連續覆蓋的站址密度將高于現網4G站址密度。為保證5G網絡覆蓋效果，有必要在數據熱點區域、品牌場景等區域提前進行站址儲備。

（5）室分數字化：傳統的DAS分布系統只有單通道或雙通道，不能滿足5G速率要求，且無源器件一般支持2.6G以下頻段，不能滿足5G頻段要求。針對存在室內大流量需求及機場、高鐵站等品牌場景，提前構筑室內數字化能力，通過Lampsite、Qcell等微基站進行室內覆蓋，在提升現有4G網絡體驗及競爭力的同時，滿足5G平滑演進能力。

5 結束語

5G技術雖然已經成為業界熱點，部署窗口期也已經比較明確。但對于中國聯通而言，無論技術是否革命，諸如話音、互聯網等業務需要延續，5G的部署不是一蹴而就的，在5G的部署過程中保護好歷史投資，避免重復投資，做好網絡的長遠規劃及平滑演進是非常重要的。現階段在高度關注5G的同時，需要進一步加快4G網絡的持續演進，將5G技術提前應用于4G網絡，為未來的5G網絡快速建設打下良好的基礎。

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三大運營商八月份運營數據：中國聯通固網寬帶城池“失守”

三大運營商于近日公布了2017年8月份運營數據。中國移動2017年8月凈增用戶387萬戶，用戶總數達8.737 27億戶。中國電信2017年8月份新增移動用戶266萬戶，累計達2.354 9億戶。中國聯通當月凈增4G用戶749.2萬戶，累計達1.527 21億戶。

整體來看，三大運營商的移動用戶數增速平穩，和前幾個月維持在同一水平線上。但是在4G用戶和固網寬帶上卻有“云泥之別”。

4G方面，中國移動依然領跑，中國聯通本月增速明顯，中國電信則是中規中矩。可能受開學季的影響，本月三大運營商的4G用戶都有明顯增長，尤其是中國聯通，漲幅本就已經連續領先電信數月，本月更是突破七百萬大關，成了目前為止本年度增量最多的月份。

作為運營商的另一大重要的業務，三家在固網寬帶市場上的競爭也很激烈。中國移動憑借著龐大的財力，大搞金元攻勢，給電信和聯通造成了很大壓力。據C114了解，目前為止，中國移動的固網寬帶用戶已經突破1億，直逼中國電信第一的寶座。中國電信的固網寬帶用戶也在穩定增加，但是增幅和增速和移動相比，還是有很大差距，按照現在的發展趨勢，中國電信讓出第一寶座的位置也只是時間問題。

“一半是火焰、一半是海水”，這句話用來形容中國聯通目前的情況再合適不過。在4G發展上，聯通終能揚眉吐氣，可是在固網寬帶上，中國聯通的情況表現卻差強人意。

“一萬”的寬帶用戶凈增數，中國聯通的成績明顯沒有及格。尤其是在中國移動凈增數達到了319萬面前，這個數字更加扎眼。4月份，中國聯通寬帶用戶還保持兩位數的增長，為26.5萬戶，從5月份之后開始連續下滑，5月5.1萬戶，6月1.6萬戶，7月5.8萬戶。

（C114中國通信網）

Study on Evolution Strategy of 5G Wireless Networks for China Unicom

YU Liming, ZHAO Feng
(China Information Technology Designing amp; Consulting Institute Co., Ltd., Shanghai Branch, Shanghai 200050, China)

According to the 5G application scenario, the business development, network coverage, deployment time,investment cost and competition requirement were analyzed in this paper. 5G business development, 5G wireless network deployment, CU-DU separation and 5G voice solution and evolution strategy suitable for China Unicom were proposed. In addition, the countermeasure in existing networks oriented to 5G networks was put forward.

evolution strategy non standalone networking CU-DU split voice solution

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.18.010

TN929.5

A

1006-1010(2017)18-0054-06

于黎明,趙峰. 中國聯通5G無線網演進策略研究[J]. 移動通信, 2017,41(18): 54-59.

2017-07-11

責任編輯：劉妙 liumiao@mbcom.cn

于黎明：高級工程師，畢業于浙江大學，現任職于中訊郵電咨詢設計院有限公司上海分公司，主要從事無線網絡規劃、優化及設計等相關工作。

趙峰：工程師，畢業于南京郵電大學，現任職于中訊郵電咨詢設計院有限公司上海分公司，主要從事無線網絡規劃、優化及設計等相關工作。