900 MHz频段部署策略研究与实践

尹 屾，郭 宇，解 觯，蔡 凯（中国联通北京分公司，北京 100038）

1 概述

中国联通经过多年的网络建设目前已经拥有GSM、WCDMA、LTE、NB-IoT 4 张网络，加上正在建设的5G 网络，中国联通将同时拥有5张网络。多张网络的同时运营使网络的复杂度和运营成本不断攀升。随着用户需求的改变，越来越多的用户选择高速的LTE 网络，GSM/UMTS 网络承载的语音和流量急剧减少，未来GSM 将会退出历史舞台，对900 MHz 频段的重耕利用将是大势所趋。

北京联通目前正在进行5G网络建设，VoLTE 将成为语音业务的主要承载方式。目前北京联通LTE网络使用的频段以1 800 和2 100 MHz 为主，已经形成覆盖和质量较好的数据网络，但在城区仍存在深度覆盖不足的问题，同时不限量套餐的迅猛发展使网络负荷日趋严重。900 MHz频段的超强覆盖能力则可以用来解决深度覆盖、缓解L1800/L2100 负荷过重问题。本文重点研究如何利用好900 MHz 频率资源，在建设L900的同时减少U900退网对现网用户的影响。

2 900 MHz频段网络现状

2.1 U900 KPI指标

将北京分为城区、郊区县城和郊区其他3类场景，与U2100制式对比，城区及郊区县城U900仅承担边缘深度覆盖话务，因此话务量绝对占比较低，分别为1.41%和2.39%。郊区其他U900仍承担相当部分广覆盖，话务量占比7.81%明显高于城区。由于覆盖、上行干扰等原因，U900 的接通、掉话等KPI 均明显低于U2100（见图1）。

2.2 U900 MR弱覆盖分析

目前LTE 网络的CSFB 策略为仅回落U2100 第1载波（除了个别单U900 站点小区），U2100 仅在深度覆盖边缘向U900 进行重选切换。从MR 采样点统计分析，相比U2100，U900 的RSCP 分布在弱覆盖区域的比例明显高（见图2）。

图1 U900与U2100 KPI对比

图2 MR RSCP和Ec/Io分段统计

由于U900 用户上报的MR 在一定程度上受互操作策略和基站参数设置的影响，在评估分析中不能忽视这些因素，因此对于900 MHz 频段的分析不仅需要考虑理论因素，还需要考虑现场干扰和用户感知等实际因素。

2.3 U900干扰评估

北京市区900 MHz 频段干扰较严重，现网强干扰站点（RTWP＞-90 dBm）的比例为46.72%，高干扰站点（RTWP＞-105 dBm）比例接近80%，高干扰小区分布以城区为主，高干扰站点在城区、郊区县城、郊区其他的比例分别为73.78%、54.44%、30.37%。

3 L900性能理论分析

3.1 覆盖能力

在分析无线通信网络覆盖性能时，通常利用传播模型来计算空间的传播损耗。在不同的频率范围会使用不同的传播模型。

对于900 MHz 频段来说，可使用Hata-Okumura 模型，其传播损耗公式如下：

Lb（dB）=69.55+26.16lgf-13.82lghb-α（hm）+（44.9-

对于1 800 MHz 频段适用于COST231 Hata 模型，基本公式如下：

式中：

f——频段（MHz）

hb——基站天线高度（m）

hm——手机UE高度（m），一般为1.5 m

hm——基站到UE的距离（km）

α（hm）——天线高度修正因子，取（1.1×lgf-0.7）×hm-（1.56×lgf-0.8）

Cm——城市修正因子，中等城市及郊区取值为0 dB，大城市取值为3 dB

根据式（1）和（2），在相同的传播环境下，基站高度和手机终端天线高度的取值相同的情况下，在同一位置从理论上可以计算900 MHz 相对于1 800 MHz 频段的增益为Lb（900）-Lb（1 800）=33.9×lg1 800-26.26×lg900+Cm-23.25，可得在大城市的相对增益为12.5 dB，在中等城市和郊区的相对增益为9.5 dB。

在实际测试中，900 MHz 相比1 800 MHz 有7～10 dB 的增益，如表1 所示。900 MHz 的信号强度在室外会比1 800 MHz 高约7.3 dB，在室内高10.73 dB，在穿透损耗方面900 MHz比1 800 MHz低3.43 dB。

表1 不同频段和场景下的增益

基于相同路损场景下的仿真结果显示，L900 数据业务的覆盖距离最好、L900 VoLTE 其次、U900 最差。设置相同链路预算参数，制式与业务不同，覆盖半径也不同：U900＜L900 VoLTE＜L900 PS（见图3）。

图3 基于路损的仿真分析

3.2 容量分析

目前中国联通900 MHz 频段只有6 MHz，重耕后LTE 可使用带宽为5 MHz，共25个PRB，可支持小区下行吞吐率只有30 Mbit/s，和1 800 MHz 频段的主要数据承载网来比较，差距较大，因此900 MHz频段将不作为数据业务的主力承载，更多地作为数据业务底层网。同时如果900 MHz 作为VoLTE 承载网络，最高可以支持128个用户，容量还是比较大的（见表2）。

4 L900测试结果

为充分了解U2100、U900、L1800、L900 网络覆盖能力以及语音业务感知差异和数据业务感知差异，进行了业务测试。

表2 不同LTE带宽下速率和支持用户数

4.1 测试内容

测试内容分为单站覆盖性能测试、单站语音性能测试和单站数据性能测试3 项。现网900 MHz 普遍存在干扰，因此将U900 站点干扰值划分为4 档：-105 dB以下（无干扰），-95 dB，-85 dB，-75 dB。每项业务测试涉及以下场景：

a）U900-75 dBm/-85 dBm/-95 dBm/-105 dBm 干扰场景。

b）U2100场景。

c）L1800场景。

d）L900 -75 dBm/-85 dBm/-95 dBm/-105 dBm 干扰场景。

测试站点选择：根据北京网络覆盖场景，选择共天馈、无预置下倾角、电子下倾相同、机械下倾相同且其他条件合适的U2100、U900、L900、L1800 站点（见表3）。

表3 北京本地4个测试场景

4.2 测试结果

由于篇幅原因，此处仅列举单站语音性能测试的内容。

L900 VoLTE 的语音质量在不同干扰水平下，均略优于U900传统语音。

4.2.1 场景1——900 MHz无干扰（-105 dBm）

语音MOS：相同距离下，L900 与L1800 的MOS 值相当，且均高于U900，U2100最差（见表4）。

4.2.2 场景2——900 MHz低干扰（-94 dBm）拉远测试

语音MOS：相同距离下，L900均高于3G，U2100最差；MOS 满足3.0 的覆盖距离L900 好于U900，U2100最差；L1800和U2100在近点正常切出（见表5）。

4.2.3 场景3——900 MHz高干扰（-85 dBm）拉远测试

语音MOS：U900 边缘上行受限，L900 在836 m 时发生掉话，MOS 满足3.0 的覆盖距离L900 好于U900，U2100 最差；L1800 和U2100 较早切出不做对比（见表6）。

表4 无干扰（-105 dBm）不同制式语音MOS对比

表5 低干扰（-94 dBm）不同制式语音MOS对比

表6 高干扰（-85 dBm）不同制式语音MOS对比

4.2.4 场景4——900 MHz强干扰（-70 dBm）拉远测试

语音MOS：相同距离下，L1800 和L900 MHz MOS值最好，900 MHz 边缘上行受限，MOS 满足3.0 的覆盖距离L900优于U900（见表7）。

表7 强干扰（-70 dBm）不同制式语音MOS对比

本次L900 测试站是将现网U900 改造，即将U900站点数据配置成L900，未关闭周边U900 站点情况下测试。由于设备不具备锁小区功能，在不允许关闭周边同频站点情况下，通过参数控制切换，覆盖边缘终端正常切出，因此部分场景不包含最远点数据对比。

5 L900改造方案研究

经过对北京联通现网900 MHz频段现状进行多维度的评估分析，对频谱资源进行了量化评估，充分考虑与异频同系统网络、异频异系统网络的协同作用，最后规划L900网络部署策略和互操作策略，深入挖掘900 MHz 频段网络潜力，反向支撑网络建设投资和市场业务导向。

5.1 改造范围划定

应避免拆除U900 站点影响3G 的语音和4G CSFB业务，尽量选择U900共站存在U2100的站点实施。六环内共站U900 站点密度相对较高，六环外非共站U900 站点较多，尤其是北部。非共站U900 话务量高于30 Erl 站点相对较少，非共站U900 与U2100 站间距大于1 km 的U900 站点主要集中在六环外，五六环间少量。因此确定六环内是L900改造主要区域范围，尽量选择连片区域实施。

根据U900 站点密度（站数/km²）和连片区域来作为划分L900 改造依据，包括五环内区域、五环至六环之间区域、六环外区域。实施区域包括五环内区域（基站密度2.1）、五环至六环之间区域（基站密度1.1），六环外区域（基站密度0.8的区域）。

U900与U2100共站比例：实施区域U900与U2100共站比例较高（达72.73%），非实施区域较低，共站比例在28.91%。

U900 底噪情况：实施区域U900 高底躁站点比例较高，其中大于-95 dBm 比例达到83%，而非实施区域U900高底躁比例在32%（见表8）。

5.2 实施方案

基于以上对900 MHz 频段的评估和分析，对多场景、多制式的覆盖和业务评估以及对U900 话务量、非共站U900 距周边U2100 距离的评估，且从U900 共站情况、站间距、干扰水平、覆盖连片等多个角度考虑，最终绘制了L900改造范围。

改造范围基本以六环为界，共涉及站点3 042 个，其中1 841个站通过软件可直接开通L900，704个站需要进行板卡替换，496个为搬迁新建站点（见图4）。

为避免同频干扰，L900 改造区域内的G900 站点，以及改造区域周边3 km 范围内的G900 站点需要退网；对改造区域周边2 km 范围内的U900 站点进行关闭；对改造区域内的NB-IoT 900 MHz 站点进行翻频，频点由3743变更为3798。

图4 全网整体L900改造范围

GSM、L900 保护带：改造区域内46 个G900 站点，改造区域周边3 km 范围内28 个G900 站点，共74 个G900站点需要退网（见图5）。

U900、L900 保护带：L900 改造区域周边2 km 范围内179个U900站点需要关闭（见图6）。

5.3 互操作策略方案

部署L900 网络后，LTE 整体策略为L1800/L2100主力承载，L900为市区深度覆盖和近郊广覆盖。

对部署后的VoLTE/数据切换门限采取差异化设置：

图5 GSM、L900保护带

图6 U900、L900保护带

a）空闲态：重选优先级L1800/2100=L900 ＞UMTS，频点重选优先级从高到低依次设置为6、6、4。

b）连接态：L900异频切换至L1800/2100采用A2+A4 事件，L1800/2100 异频切换至L900 采用A2+A5 事件。

c）系统间互操作策略数据采用重定向，语音采用eSRVCC，并采取FAST RETURN 和多点触发的数据业务重定向。

图7为互操作策略示意图及相关门限。

互操作参数如表9所示。

5.4 频谱演进方案

图7 互操作策略示意图

表9 互操作参数参考值

目前北京联通现网使用频段范围954.1～959.9 共5.8 MHz，U900、G900、NB-IoT 3种制式使用，开通L900 5 MHz，需要退U900、G900；NB 频点规划在900 MHz频段低频区，改造前需将NB900频点由3743变更为3798，并预留400 kHz 为后续NB900 异频组网留出空间。L900 暂为5 MHz 带宽，后续移动移交低频5 MHz后可演进至10 MHz带宽。

5.5 L900改造实施

实施原则：分批锁闭、观察投诉、分批实施（见图8）。

2019年5月17日凌晨开通50个L900站点（149个小区），中午11：00解锁。对开通前后区域整体指标进行监控，区域涉及L1800/L2100 小区1 872 个，L900 小区149个。

L900 指标相比L1800/L2100 较差，同频切换成功率为95%左右，接通率为99%，掉话率为1%，平均底噪为-95 dBm，后续考虑根据不同干扰强度制定差异化互操作策略进行优化（见表10）。

6 结束语

图8 北京联通L900改造流程图

表10 L900改造前后指标对比

本文从KPI、覆盖、干扰等多角度洞察U900 网络现状，从理论上分析900 MHz频段优势，并通过测试对900 MHz 网络的3 种业务、10 类场景进行对比分析，充分掌握4 种制式在覆盖能力、语音业务和数据业务上的感知差异；从共站信息、业务承载占比、站址密度、上行底噪等多个维度进行分析和评估，降低U900关闭对现网用户影响。对频谱资源进行量化评估、整合优化和重耕，深入挖掘900 MHz频段网络潜力，探索面向未来的900 MHz 频谱演进和部署策略，制定了符合北京联通实际情况的900 MHz 改造实施方案，“分批锁闭、观察投诉、分批实施”，在研究与实践中积累的大量语音、容量分析和方法论经验，也为即将开展的5G网络部署奠定了良好的基础。

北京联通始终秉承“用户至上”的发展理念，L900网络的建设为中国联通带来一张面向未来演进的低频段底层网，更好地服务于用户业务，后续可演进至10 MHz 带宽。900 MHz 频段演进方案的逐步实施将大幅提升中国联通4G 网络覆盖能力，有效缓解现网4G网络负荷。