2G/3G網絡精簡及演進研究

相光輝，吳文東，桂瑾琛（中國聯通河北分公司，河北石家莊 050011）

1 概述

2G/3G 網絡規模大，結構復雜，組網特色鮮明，區域間差異較大，當前2G/3G網絡主要面臨如下問題。

a）2G 退網迫在眉睫，應如何精簡直至平穩退網，退網節奏如何把控。

b）3G 網絡仍有較長生命期，在2G 退網背景下應如何實現低成本完善。

c）VoLTE 業務將逐步替代2G/3G 語音［1］，在此形勢下2G/3G語音網應如何演進到一張高效低成本的輕薄網絡。

d）不同本地網2G/3G 結構差異較大，應如何因地制宜進行網絡精簡，實現TCO全生命周期最優。

本文統籌考慮以上問題，結合不同地域特點，提出了最佳的網絡精簡策略，對方案的可行性及經濟效益進行了全面分析，以最小投入實現簡網綠網的目標。

2 2G/3G網絡精簡的意義

2.1 成本效益分析

以某省聯通為例，2016 年完成了2G 網絡的SDR化改造，2019 年，全省移動網運營成本約14.55 億元，其中2G 網絡約0.57 億元，僅從效益角度考慮2G 退網并不劃算。

3G 網絡年運營成本保守測算約1.92 億元（3G/4G共址站塔租按4G 計算），考慮到傳統語音業務逐步萎縮，3G 運營成本已成為運營商沉重負擔，后續需考慮利用新技術替換3G硬件設備以節省電費支出。

表1 給出了某省聯通2019 年度各網絡運營成本測算。

2.2 戰略意義分析

2G/3G 網絡精簡是中國聯通落實國家供給側改革要求，由粗放型發展向綠色發展轉型的重要舉措，是調結構實現公司高質量發展的重要保障，從戰略眼光來看，2G/3G 網絡精簡近期的主要方向是實現2G 退網，一段時間內還需保留3G 這張打底網。推進2G 退網戰略需考慮如下幾方面的問題。

a）2G 退網是中國聯通既定戰略，應按全國一盤棋的思路堅決推進2G退網。

b）移動網最大特點是移動性，具有全程全網的特點，僅某個區域保留2G網絡對漫入用戶的感知將造成重大負面影響［2］。

c）多張語音網并存使網絡維護、優化無法做到全部兼顧，反而導致語音感知下降。

d）2G 退網后可以騰退頻率、功率資源增強4G 網絡［3］，提升數據業務感知。

e）2G 用戶簽轉后ARPU 值有小幅提升，一定程度上彌補了2G退網對收入的影響，甚至實現收入增長。

從戰略角度考慮，應堅定推進2G 退網，而非騰退3G，保持戰略定力，把控好實施節奏，依據地域特點精準推進。

2.3 用戶感知分析

3G 網絡相比2G 網絡有著明顯的技術和感知優勢，主要體現在如下幾方面。

a）從語音質量來看，WCDMA 網絡語音MOS 值較GSM網絡高0.4～0.5［4］，語音通話更清晰。

b）從數據質量來看，WCDMA 網絡下行速率可達21.6 Mbit/s［5］，而GSM 網絡最高數據速率僅384 kbit/s，速率優勢明顯。

c）從網絡容量來看，WCDMA采用碼分多址技術，相比GSM時分多址技術容量提升5倍以上［6］。

d）從漫游情況來看，WCDMA 為國際上部署最廣的3G 通信制式，具有良好的漫游特性，國外眾多運營商已關閉2G網絡，2G難以支撐國際漫游用戶。

e）從技術角度來看，WCDMA網絡在功率控制、切換及移動性、網絡自適應等方面均具備技術優勢［7］。

f）從4G 語音感知來看，4G 網絡CSFB 重定向至WCDMA網絡的時延較2G網絡縮短4 s左右［8］。

從用戶感知角度考慮，2G/3G 精簡的思路應該是堅定推進2G退網。

2.4 小結

從成本效益分析3G 退網相比2G 退網收益更顯著，但從戰略意義及用戶感知分析，應該堅定推進2G退網保留3G 網絡，綜合以上多方因素，中國聯通應該進行2G/3G 混合簡網，即2G 退網+3G SDR 化精簡，既可滿足戰略發展需要，又能提升用戶感知，同時還能降低網絡運營成本。

3 2G/3G精簡方案可行性研究

2G/3G混合簡網包含2層含義，一是2G逐步退網，二是3G SDR化改造，以下分別對2G退網及3G SDR化改造的方案可行性進行論述。

3.1 2G退網可行性分析

2G 網絡除為2G 用戶服務外，在3G 覆蓋不完善區域還承擔著3G/4G用戶語音業務［9］，2G退網受2G用戶結構、2G業務占比、3G網絡完善程度等因素制約。

3.1.1 用戶結構分析

以某省聯通2019 年底數據為例，2G 登網用戶占比14.9%，終端用戶占比11.7%，業務量占比22%，終端用戶收入占比4.1%，從整網情況來看，2G 業務體量仍然較大，還不具備整體退網條件，需分區域、分場景推進。

圖1 給出了某省聯通2G 用戶、終端、話務、收入情況。

圖1 2G用戶、終端、話務、收入情況

3.1.2 分場景業務量分析

以某省聯通為例，城區場景2G 話務量占比15.7%，2G 話務主要分布在室分場景，具備2G 退網條件；農村場景2G 話務占比31.7%，除少數地區外2G 話務占比仍較高，近期2G退網難度較大（見圖2）。

圖2 不同區域/場景2G業務量占比

3.1.3 3G網絡完善程度分析

以某省聯通為例，其3G網絡在城區室分場景及部分農村區域還未實現連續覆蓋，全省城區3G宏站數量是2G 的1.1 倍，3G 覆蓋優于2G；全省城區室分場景語音僅由2G 承載的樓宇占比41.7%，3G 基站缺口6 567個；全省農村區域語音由單2G 承載的基站占比33.4%，3G 基站缺口9 009 個。少數地（市）3G 基站缺口較少，近期網絡側具備2G 退網條件，其余地（市）2G退網需進行較大規模網絡調整（見圖3）。

圖3 不同區域/場景3G基站缺口情況

3.1.4 小結

從以上2G 用戶結構、2G 業務情況、3G 網絡完善程度分析可知，目前尚不具備2G 整體退網的條件，2G退網的最佳路線是以時間換空間，根據各本地網實際情況分批次分步驟逐步實現2G退網。

3.2 3G SDR化改造可行性分析

目前3G網絡仍然為獨立的硬件平臺，每年電費支出巨大，當前可通過L900 開通UL900 雙模進行U2100設備替換［10］，未來5G NR2100 部署后也可通過SDR 方式替換U2100設備。本文僅對UL900替換U2100方案進行研究。

3.2.1 UL900替換U2100技術可行性分析

UL900 替換U2100 主要考慮終端支持度、網絡質量、網絡容量、網絡干擾4 個方面的因素，以下以某省聯通為例進行具體分析。

a）終端支持度。某省聯通出賬用戶中，U900 終端支持率高于U2100 及L900，終端支持度不是決定網絡制式的限制因素（見圖4）。

b）語音質量。不同區域UL900 替換U2100 驗證表明，替換前后語音質量有一定提升，用戶感知良好（見圖5）。

圖5 U900替換U2100語音質量對比

c）語音容量。U900 單載波小區在滿足質量要求前提下可承載約45 個語音用戶［11］，按話務模型測算，市區UL900 語音容量滿足度157%，縣城190%，UL900滿足高業務量場景的容量需求，考慮到VoLTE 逐步成熟，UL900容量余量越來越大（見圖6）。

圖6 U900替換U2100語音容量測算

d）干擾問題。L900 干擾問題是制約其效能發揮的重要因素，L900 市區底噪較L1800 高3.7 dB，縣城高1.8 dB，農村高0.6 dB（見圖7），U900 主要承載語音業務，對干擾的容忍程度低于數據業務，市區是否部署UL900 應結合本地干擾情況而定，縣城和農村場景高干擾小區較少，且分布分散，對UL900部署影響有限。

圖7 L900不同場景上行干擾情況

e）UL900 替換U2100 技術可行性總結。U900 終端支持率高，語音質量較U2100有提升，語音容量能滿足業務需求，因此開通UL900 雙模在技術上可行。個別地（市）市區場景因900 MHz 低頻干擾較大，當前暫不建議開通UL900雙模。

3.2.2 UL900替換U2100經濟可行性分析

L900 加載U900 功能，替換同區域內U2100 基站，可降低設備能耗、維護成本及鐵塔租金，同時節約纖芯資源，為后續5G開通創造條件。

a）UL900替換U2100效益分析。依據現網情況對UL900 替換U2100 綜合效益進行測算，測算結果表明不同條件下普遍在2 年內收回投資。現網UL900 替換U2100 通常按1∶1.2 的比例進行，保守測算2 年內即可產生明顯的經濟效益（見表2）。

表2 UL900替換U2100單站效益測算（單位：萬元）

b）UL900 替換U2100 經濟可行性總結。L900 加載UL900 雙模功能替換U2100 硬件設備，在2 年內即可產生經濟效益，考慮到當前VoLTE 成熟度［12］，3G 網絡仍有較長生命期，從經濟效益來看可行。除經濟效益外，UL900部署還有以下3個方面的收益。

（a）UL900 在偏遠山區可以騰退低業務量的L1800基站，用于其他區域補強。

（b）UL900 替換后可增強語音覆蓋，解決共享中國電信基站后語音托底網問題，促進中國電信和中國聯通共建共享。

（c）開通UL900 功能可以實現語音數據同廠商部署，簡化網絡結構，對后期網絡運營非常有利。

4 2G/3G精簡方案及效益測算

4.1 2G/3G語音網精簡方案

4.1.1 2G退網策略

2G 退網按“由點及面”原則執行，先點狀退網，條件成熟再連片退網。綜合考慮市場影響及3G 完善程度，分步推進。

4.1.2 3G簡網策略

3G網絡精簡分2個維度進行：3G網絡進行SDR化改造，部分區域臨時關停U2100設備，節省電。

3G 網絡SDR 化：近期可開通UL900 雙模替換U2100 硬件，遠期NR2100 部署后，可通過5G 反開3G替換U2100硬件。

U2100 設備關停：3G 覆蓋嚴重不足的農村區域U2100 暫時下電，但設備不拆除，短期內語音由2G 進行承載，重點場景3G網絡應予以保留。

4.1.3 2020年度語音網精簡結果

以某省聯通為例，結合2020 年度L900 工程部署，按以上策略進行2G/3G 網絡精簡，將大幅降低網絡重疊覆蓋度，分區域形成清晰的語音組網結構（見圖8）。

圖8 某省聯通2020年度語音網精簡方案

a）2G 語音打底區域。語音由2G 打底，U2100 僅在重點場景保留。

b）3G 語音打底區域。語音由3G 打底，強力推進2G退網。

c）2G/3G 混合組網區域。2G 網絡保持連續覆蓋，3G 網絡作為補充，視業務量可酌情騰退部分U2100 設備，僅保留重點場景的3G網絡。

4.2 2G/3G語音網后期演進建議

從中遠期來看，2G 會逐步實現退網，3G 需通過UL900 或3G/5G SDR 進行整合，完成打造一張輕量級語音網的目標（見圖9）。

圖9 語音網中遠期演進策略

a）語音網向UL900方向演進。

b）語音網由3G/5G SDR 進行整合。考慮到NR2100 部署區域主要在農村及部分室分站點［13］，僅這些區域適宜通過3G/5G SDR 的方式進行整合，但目前仍有諸多不確定性［14-15］。

（a）自2021年開始，在部分室分場點進行NR2100部署，可同步替換同址U2100設備。

（b）2022 年，農村將開始大規模部署NR2100，前期未通過UL900整合的區域適合進行U2100替換。

4.3 2020年度2G/3G精簡效益測算

以某省聯通為例，依據以上2G/3G 精簡策略及實施步驟，2020 年度全省可退網2G 小區2.2 萬余個，退網3G 載扇3.4 萬余個，按可節約6 個月電費計算，全省2020 年度僅電費可節省2 236.3 萬元，2G/3G 簡網效果明顯（見表3）。

表3 2020年度2G/3G語音網精簡效益測算（單位：萬元）

5 結束語

本文針對2G/3G網絡混合簡網的意義、可行性、舉措步驟及成本收益進行了詳細分析，得出如下結論。

a）2G 退網應以終為始堅決推進，合理把控實施節奏，用3年左右時間完成2G退網。

b）L900加載UL雙模替換U2100硬件平臺投資收益明顯，在900 MHz已基本連續覆蓋區域，適宜通過少量投入撬動存量U2100 設備整合，逐步實現3G 網絡SDR化。

c）VoLTE 業務將逐步替代現有2G/3G 語音業務，2G/3G 語音網應按規劃的演進路線，分步驟實現2G 退網及3G SDR 化改造，最終演進為一張純軟件化的低成本打底網。