4G/5G协同无线网工程建设方案研究

梁月 邓安达 寇新忠

【摘  要】如何处理好4G/5G在资源上的矛盾，解决好二者之间的协同，是当前无线网规划与工程建设面临的新课题。首先结合中国移动5G 2.6 GHz频率使用策略，提出面向4G/5G协同的工程建设方案，随后聚焦4G/5G天面协同，以中国移动现网多制式多频段天馈现状为出发点，提出“最佳三副、最少两副”的天面目标形态建议，并针对原有4G D频段天馈调整、5G天馈建设给出分场景工程建设方案。

【关键词】4G/5G协同;设备协同;天馈整合

How to deal with the resource contradiction of 4G/5G and solve the mutual coordination are the new issues faced by the current wireless network planning and engineering construction. This paper first combines China Mobiles 5G 2.6GHz frequency usage strategy， proposes a 4G/5G collaborative wireless network engineering construction solution， and then focuses on 4G/5G antenna panel coordination. Based on the current status of China Mobiles existing multi-mode and multi-band antenna， this paper proposes target form recommendations  for the antenna panel by "Best three， At least two"， and the engineering construction solutions in different scenarios are given for the original 4G D-band antenna feeder adjustment and 5G antenna feeder construction.

4G/5G collaboration; device collaboration; antenna feeder integration

0   引言

2019年6月，隨着工信部正式向中国移动、中国联通、中国电信、中国广电四家运营商发放5G商用牌照，我国进入5G商用元年[1-2]。中国移动获得了2.6 GHz和4.9 GHz的5G商用频谱资源，初期5G无线网主要以2.6 GHz频段建设为主，由于使用频率与现网4G部分频段重合，需要4G腾挪2.6 GHz频段资源用于5G建设，但是面对当前流量爆炸式的增长，2.6 GHz频段作为4G容量的主力频段，未来4G与5G网络将会长期共存、优势互补[3]，如何处理好4G/5G在资源上的矛盾，解决好二者之间的协同，是当前无线网规划与工程建设面临的新课题。本文将主要围绕2.6 GHz频段的5G网络在工程建设中如何实现与4G网络资源共享、设备协同这一问题进行展开，探索面向4G/5G协同的工程建设方案，并对天面分场景建设策略进行研究。

1   中国移动2.6 GHz频率使用策略

如图1所示，中国移动5G网络与4G共享2.6 GHz频段，共2 515 MHz—2 675 MHz 160 MHz频谱资源，一方面应充分利用FDD 1800MHz部署和A频段重耕增加4G系统容量[4]，另一方面，现有频段用尽仍无法满足场景，应利用5G设备反向开通4G 3D MIMO载波，保障4G网络容量需求。在5G网络建设初期建议使用2 515 MHz—2 615 MHz共计100 MHz频率，对于4G业务热点区域通过4G/5G载波共享技术解决4G用户容量需求，后期5G逐渐开启160 M全带宽能力[5]。

2   4G/5G设备协同

为充分发挥5G设备的能力，同时兼顾到4G业务需求，5G无线网设备应支持160 MHz全带宽，同时应具备4G/5G共模、频谱动态共享等技术特性，以充分发挥单比特建设成本和运营成本优势[6-7]。对于采用160 MHz 4G/5G共模设备反向开通4G 3D-MIMO的基站，根据其设备板件成熟度及支持情况，如图2所示，可能设置方案如下[8]。

1）方案一：5G与4G 3D-MIMO分设基带板，4G 3D-MIMO基带板具备软件升级支持5G能力，AAU支持4G/5G共模。

2）方案二：单基带板同时支持5G与4G 3D-MIMO，AAU支持4G/5G共模。

3   4G/5G的天面协同建设方案

3.1  天面建设目标形态

5G AAU需单独占用一副天面，对于中国移动来说，现网经过2G/3G/4G多年建设，天面普遍存在空间紧、点位多、资源受限的问题，即使新增天面，理想天线位置也已基本被现网天面占据。随着“4488”、“2288”全频段电调天线、“4+4”900 MHz/1800 MHz电调天线、FA/D电调天线的成熟和商用，并从节约铁塔租金、降本增效的角度出发，需推动现网天面进行资源整合。

由于900 MHz、1800 MHz、FA频段、D频段各段频段覆盖能力差异大、站址密度不一。如图3所示，在实际情况中，由于网络结构复杂，可能会要求各制式天线设置差异化的方位角和下倾角，因此天面整合的最终目标形态建议为单小区3副天面即FDD、TDD、5G各1副天面（4G FDD、TDD同制式分别整合）[9]：

1）方案一：4G TD-LTE与5G同厂家，FDD整合、TD-LTE F独立，TD-LTE D与5G共模;

2）方案二：4G TD—LTE与5G异厂家，FDD、TDD分别整合，5G独立。

如图4所示，对于天面空间紧张的基站，应至少保证单小区最少2副天面，即4G、5G各1副天面，4G采用全频天线进行整合：

1）方案一：4G TD-LTE与5G同厂家，“2288”、“4488”等全频天线整合FDD与TDL-F，TD-LTE D与5G共模;

2）方案二：4G TD-LTE与5G异厂家，“2288”、“4488”等全频天线整合FDD与TDD，5G独立。

3.2  原4G D频段天馈调整策略

中国移动4G现网D频段使用频率为2 575 MHz—635 MHz共计60 MHz频率，由于5G网络建设初期100 MHz频段需占用原有4G D频段D1和D2两个频点，且现网4G D频段设备极少支持移频，同站址配置4G D频段与5G NR（2.6 GHz频段）时，存在以下几种方案：

1）方案一：利用4G、5G共模AAU反向开通4G 3D-MIMO，关闭原4G-D频段设备;

2）方案二：替换新D频段设备及天线（移频支持D3/D7/D8），5G AAU只开通100M;

3）方案三：原D频段设备及天线不调整退出D1/D2频段，只开通D3，5G AAU只开通100M NR。

从工程实施、网络性能、设备投资、租赁成本以及向5G演进能力等5个方面对原有4G D频段天面调整三个方案进行综合评估，如表1所示。

对于现网4G高容量场景，推荐选用方案一，使用共模AAU设备反开4G 3D-MIMO，以期能获得更大的容量能力，并且反开4G设备后续可升级演进为5G，现网D频段设备可拆除利旧用于非5G覆盖区域的4G网络建设。对于现网4G中低容量场景，推荐方案三，投资最低，后期在4G容量出现瓶颈时可优先新建FDD 1800M分流容量压力;对于方案二，因其设备投资高，并且后续无法向5G演进可能会造成投资的浪费，在实际工程场景中不推荐选用该方案。

3.3  5G分场景天馈建设方案

（1）5G天馈建设原则

在建设5G天馈时，应以不新增天面为出发点，并同步结合网络结构、天馈形态与系统数、配套资源等因素，建议5G天馈建设原则如下：

1）对于可采用160 MHz 4G/5G共模AAU的情形，若现网4G TD-LTE D频段为独立天线，且5G与现网4G（TD-LTE）共厂家，在天面承重满足要求的情况下，优先将4G D频段天线替换为4G、5G共模AAU。

2）若无D频段独立天线，且现网天线大于1组情况，则通过整合现有天馈以腾出空间安装5G AAU。

3）若现有天面资源通过改造仍无法满足5G AAU的安装，如抱杆承重不满足、天线隔离度不达标、现网天馈无整合空间等，可通过新建5G天馈来满足建设要求。

基于上述原则，5G天馈部署思路[10-11]如图5所示。

（2）现网天馈分场景整合原则

现网天馈整合应与网络结构相结合，优先采用多频多端口电调天线整合现有系统，尽量保证各系统具备独立优化条件，并且避免将覆盖目标差异过大的不同系统天馈进行整合，同时考虑同期其它工程天馈需求尽量避免二次施工，同时由于在铁塔租赁期内如果减少系统和天线，租金不减，而网络优化灵活性降低，因此在天面整合中还应避免过度整合，分场景天面整合建议如下。

1）900 M、1800 M为独立天线

①GSM单制式（GSM900&1800）：建议拆除GSM1800腾退天面给5G，用“4+4”電调天线替换GSM900天线进行整合;

②FDD单制式（FDD900&1800）：建议优选最佳天面位置给5G，用“4+4”电调天线进行整合;

③GSM与FDD：建议拆除GSM天面位置腾退给5G。

2）TD-LTE FA、D频段为独立天线

①与5G同厂家：将4G D频段天线替换为4G、5G共模AAU;

②与5G异厂家：优选FA/D天线独立电调天线进行整合。

3）900M、1800M、FA、D共存情况

①通过“4488”天线、一低三高天线等形式，对现有技术制式与频段进行收编整合;

②若各系统覆盖目标差异较大时，应尽量避免过度整合，可用“4+4”天线、FA/D独立电调天线将TDD与FDD分别整合以保证各系统独立优化条件;

③若900 M、1800 M、FA/D均有独立优化要求时，可酌情保留3组天线，此种情况应严格控制比例。

4   结束语

本文首先结合中国移动5G 2.6 GHz频率使用策略，提出面向4G/5G协同的工程建设方案，随后聚焦4G/5G天面协同，提出“最佳三副、最少两副”的天面目标形态建议，并针对5G建设初期现网4G D频段天馈调整方案、5G天馈部署原则给出分场景解决方案。中国移动4G与5G网络将会长期共存、优势互补，如何处理好4G/5G关系，解决好二者之间的协同，是当前无线网建设的重要课题。无线网络工程建设从不同角度不同侧重点出发，解决方案并不唯一，需结合实际情况进一步分析。

参考文献：

[1]     董爱先，王学军. 第5代移动通信技术及发展趋势[J]. 通信技术， 2014，47（3）： 235-240.

[2]     A Osseiran， J F Monserrat， P Marsch. 5G移动无线通信技术[M]. 陈明，缪庆育，刘愔，译. 北京： 人民邮电出版社， 2017.

[3]    程琳琳. 解决4G与5G协同发展的问题 提升网络价值[J]. 通信世界， 2018（9）： 33.

[4]   朱东照，史俊潇，余毅. 我国移动通信频谱重耕的价值探讨和实施策略[J]. 电信科学， 2015，31（1）： 128-133.

[5]    程锋，张海涛. 5G演进及网络部署策略思考[J]. 中国电信业， 2017（7）： 30-32.

[6]     任驰. 4G与5G融合组网及互操作技术研究[J]. 移动通信， 2018，42（1）： 87-90.

[7]    刘柳，李文苡，吴锦莲. 5G和4G融合组网部署方案浅析[J]. 移动通信， 2017，41（17）： 23-27.

[8]    王迎春. 中国移动5G前传承载方案探讨[C]//5G网络创新研讨会（2018）. 北京： TD产业联盟， 《移动通信》杂志社， 2018： 32-35.

[9]    邓安达，王韬，梁月，等. 面向5G的天馈线解决方案研究[J]. 电信科学， 2019，35（S1）： 22-28.

[10]  龚戈勇，丁远. 5G基站天馈系统解决建设方案的研究[J]. 信息技术与信息化， 2019（1）： 141-143.

[11]   崔波，张帆，孙兵，等. 5G Massive MIMO天馈建设方案探讨[J]. 广东通信技术， 2019，39（12）： 39-43.