面向5/4G協同的4G容量保障策略研究

古亦聰 中國移動通信集團設計院有限公司江西計劃單列分院 南昌市 330038

水天慧 豫章師范學院 南昌市 330103

楊方清 劉剛 賀鋒 中國移動通信集團有限公司江西分公司 南昌市 330038

0 引言

4G網絡經過七期工程建設，已基本實現鄉鎮以上區域連續覆蓋，行政村100%覆蓋，人口密集自然村針對性覆蓋，網絡覆蓋水平全球領先。2018年中國移動不限量套餐的推出帶來了4G網絡容量爆發式增長，網絡負荷壓力突增，近兩年不斷通過FDD1800建設、D頻段補充和FA擴容有效緩解了4G網絡容量壓力。隨著5G商用加速，投資重點已全部轉向5G，4G網絡投資將出現斷崖式下降，如何在4G容量持續保持增長但投資不增的情況下，滿足4G用戶感知、保障網絡平穩運行將成為網絡規劃建設的重點和難點。

傳統D頻段在4G網絡的容量承載中發揮著舉足輕重的作用，3D-MIMO每20M承載能力約為傳統D頻段的2.5倍，負荷承載能力更是優勢明顯，隨著5G 160M基站的逐步部署，可考慮共5G基站反向開通3D-MIMO，反開3D-MIMO將作為4G網絡容量保障的主要手段。但3D-MIMO單扇區設備投資約6萬，硬軟件成本初期依然較高，同時反向開通3D-MIMO面臨現網D頻段設備的大規模騰退，拆除后的D頻段設備未充分利用可能導致設備閑置風險。資源精準部署日趨成為網絡規劃建設的焦點，網絡的規劃建設既要滿足業務需求，也需同步考慮資金時間價值最大化和避免資源閑置風險。本文將通過對5/4G協同下的4G容量保障策略研究，探析低成本快速的精準4G容量保障方法。

1 4G網絡現狀

網絡負荷方面。4G網絡流量經過2018年的爆發式增長后逐步走向穩步增長趨勢，從中部某省份的年流量發展情況來看，全年流量增幅約35%（同比增幅105%），月度流量緩慢穩步增長，4G網絡流量具備進一步增長趨勢。

圖1 4G 網絡流量發展趨勢

4G網絡負荷同時存在不均衡狀況，通過對全省分場景的單載波日均流量分析可以看出，高校、城區、居民區依然是網絡負荷最高的場景，但鄉鎮、農村區域依然存在2000個小區日均流量位居全省前列，同時在超低流量場景中也存在約700個小區隸屬高校場景。

圖2 單載波日均流量TOP/BOTTOM分布

網絡配置方面，整體4G網絡厚度依然較薄弱，尤其在縣城以上區域，多層配比需進一步提升以滿足不斷增長的4G網絡流量?，F網配比四頻及以上基站占比4%，傳統的保障手段已存在資源瓶頸，需考慮引入5G進行有效分流，同時通過對現網高配置（F+FDD1800）小區進行統計分析，4G網絡局部區域負荷依然承擔較大壓力。

5G頻段與現有4G D頻段重疊，隨著5G網絡的逐步部署，需對5G規劃區內的4G D頻段移頻或者拆除，從某省份的現網D頻段配置可以看出，D頻段配置均不高，其中配置單D小區占比68%，配置2D以上小區占比約32%，且D頻段RRU支持移頻情況較高，D頻段RRU支持移頻至單D3占比85%，支持移頻至D3+D7占比10%，僅支持D1+D2不支持移頻的占比5%。D頻段RRU的低配置及高移頻比使得5G建設后D頻段RRU保留并移頻成為可能，在5G網絡規劃建設中應結合D頻段RRU設備能力和業務情況進行逐站點制定細化方案，在確保滿足4G網絡負荷的情況下盡可能發揮存量D頻段設備的價值最大化。

圖3 D頻段RRU頻點配置情況

2 5/4G業務預測

4G用戶主要包含普通用戶和不限量用戶，其中不限量用戶DOU約為普通用戶DOU的3倍，不限量用戶滲透率直接影響著網絡流量的發展，截止目前某省不限量用戶占比約50%，縣城以下區域不限量用戶占比約20%，縣城及以下區域的不限量套餐用戶占比依然有較大提升空間。同時參考國外已運營5G運營情況，初期主要以低流量單價吸引用戶，以5G品牌體驗提升單用戶APRU，高清晰分辨率的視頻播放業務成為主流，5G的部署將進一步釋放了4G用戶的流量需求。結合省公司市場口進行未來3年的業務情況進行預測，預計到2021年4G網絡承載流量將到達峰值，5G預計至2021年才可分流約25-30%，總體上2020-2021年4G網絡依然存在較大的容量保障壓力。

3 5/4G協同下的4G容量保障策略

5G與現網D頻段共用160M頻譜資源，共址建設時應合理處置現網D頻段設備（保留移頻、拆除補容），保留移頻需同步考慮設備移頻能力和基站現有業務水平，拆除補容主要通過反開3D-MIMO或補充FDD1800方式，其中3D-MIMO可實現4/5G網絡結構簡化且在高樓場景具備明顯優勢，但FDD1800在深度覆蓋及上行能力上表現更優，拆除補容的具體協同方式需結合場景和業務情況精細化制定站點級方案。

表1 4/5G協同策略優劣勢分析

4G網絡頻率資源豐富，縣城以上基站已基本實現多層網部署，4G網絡負荷應按物理扇區全盤考慮，高業務量基站應優先做好物理扇區下各頻點負載均衡、拆閑補忙，同時對現網已存在高負荷的小區優先考慮反開3D-MIMO實現容量保障。結合某省現網流量現狀和預測增幅，定義出物理扇區高低流量標準：

① 物理扇區低流量標準：物理扇區下的各頻點日均流量之和的0.7倍；

② 物理扇區高流量標準：物理扇區下的各頻點日均流量之和的1.5-2倍；

對于整站各物理扇區流量均低于物理扇區低流量標準的低業務D頻段基站，優先考慮D頻段設備保留移頻，發揮D頻段基站設備價值最大化，同時對于物理扇區流量達到物理扇區高流量標準的高業務非D頻段基站優先考慮補充FDD1800或反向開通3D-MIMO進行容量協同?；谝陨显瓌t對中部某省份現網19種不同類型的基站配置進行梳理，歸納出“兩不動、兩移頻、四增強、十一反開”的4G容量保障策略。

圖4 5/4G協同下的4G容量保障策略

4 結束語

本文通過4G網絡現狀的研究并分析未來3年的5/4G網絡業務需求，預測4G網絡在未來兩年依然存在容量保障壓力，在充分考慮5/4G協同下提出了“兩不動、兩移頻、四增強、十一反開”的4G容量保障策略，研究成果既充分考慮了部分低業務D頻段基站的保留移頻，發揮D頻段基站的價值最大化，同時也針對部分高業務非D頻段扇區進行反開3D-MIMO或補充FDD1800，有效緩解了4G網絡容量壓力。