【摘要】 3.5G TDD频段作为中国电信和中国联通当前5G早期建网的主要频段,具有产业链成熟、连续大带宽等优势,但也面临频率传播损耗和穿透损耗大的问题,难以有效满足5G广覆盖和深度覆盖要求。2.1GHz重耕用于5G部署,与3.5GHz协同,实现高低频互补,能够有效降低5G建设和运营成本,实现5G的广覆盖与深覆盖。本文对2.1G FDD NR网络部署可行性和的现网部署策略进行研究。
【关键字】 5G 高低频协同 重耕 2.1G
引言:
频谱资源是移动通信发展的核心资源,频谱规划对于5G基础网络的建设发展至关重要。此前,我国已为四大运营商分配了相关5G频段,中国电信和中国联通分别获得3.5G频段上的各100MHz频率。3.5G频段为全球主用频段,产业链条成熟,电联连续200M带宽能够提供实现5G超大带宽网络能力,满足当前主要5G业务场景需求。但3.5G频段较高,在广覆盖和室内深度覆盖方面存在严重不足,用3.5G实现全网5G连续覆盖,经济成本巨大。3.5G频段为TDD频段,TDD频段上下行分时发送的特性,难以有效压缩网络时延,无法全面承接未来超低时延的5G业务需求。因此,引入更低的FDD频段,实现TDD和FDD协同、高频和低频互补,成为电联的必然选择。
一、2.1G频段用于部署5G的可行性分析
综合电联现有频率资源,2.1G频率是当前最适宜重耕用于部署5G的频段。电联在2.1G频段上具有45MHz的连续频谱,可用于部署连续2*40MHz大带宽低频率的FDD 5G网络。在电联的推动下,已冻结的R16标准也完成了NR2.1G大带宽标准化,支持最高2x40M/50M的大带宽。
在网络能力方面,40MHz的2.1G NR系统可支持高达850Mbps的下行速率和482Mbps的上行支持速率,上行理论峰值速率甚至超过3.5G,可以满足大部分场景的5G业务需求。同时,3GPP R16引入UL Tx Switching技术进一步增强上行,可以进一步提升上行网络能力,在3.5G 100M(2T)+2.1G 40M(2T)技术组合下可实现670Mbps的上行速率能力。
在覆盖能力方面,2.1G相较3.5G频率传播损耗低5.5dB,墙体穿透损耗低5dB,相较2.6G频段传播损耗低2.5dB,墙体穿透损耗低2dB。同时电联现网4G室分普遍支持2.1G频段,可以通过合路2.1G NR信源方式,快速升级支持5G。
在产业支持方面,2.1G产业链正在稳步推进。2021年3月,工信部无线电管理局发布公告,保障我国 2100MHz 频段5G移动通信系统与其他无线电业务的兼容共存,进一步为电信联通2.1G频段的5G网络部署扫除了障碍。终端支持方面,主流终端已支持2.1G 20M NR能力。2.1G频段已具备全面应用于5G网络部署的现实条件。
二、2.1G NR网络部署策略分析
电联2.1G NR部署面临的首要问题是2.1G频率的重耕,即需解决2.1G频段现存业务迁移的问题。目前电信2.1G频段主要作为4G热点容量层,联通2.1G兼具4G覆盖、容量层角色并承载UMTS业务,总体而言,2.1G并非电联现网4G的基础覆盖频段,具备重耕的基础。
在面覆盖方面,建网初期,可先根据各区域地理环境、人口密度、区域话务、电联存量4G负荷等情况,分别选取2.1G和3.5G建设5G室外网络,2.1G和3.5G采用分区域建网模式,对于城市、发达县城等4G高负荷区域可部署3.5G网络,在县乡等4G中低业务区快速重耕2.1G频段,部署2.1G NR网络,快速延伸5G网络覆盖范围,提升5G面覆盖水平,2.1G和3.5G之间通过异频移动性实现连续覆盖。
重耕2.1G时,在4G话务相对低区域,可将2.1G上的4G业务迁移至电联其他频率,一步到位,重耕40MHz带宽用于5G,实现2x40MHz的5G组网。在4G话务相对较高区域,为兼顾4G现网用户感知,初期可保留20MHz用于承载4G业务,先行重耕20MHz用于5G,后续随着4G流量逐渐迁移至5G网络,可逐步过渡到40MHz。针对20M重耕区域,可选部署20M NR+20M LTE,或者40MHz的LTE/NR DSS(动态频谱)。20M NR+20M LTE方案简单,产业支持度高,且由于3GPP对NR进行了优化提升,使得2.1G频段NR化后可带来频谱利用率约8%提升。40MHz的LTE/NR DSS(动态频谱)可按需实现4/5G动态或半动态的频谱共享使用,进一步提升5G速率,但目前仅部分品牌终端支持。在实际组网中可根据电联现网4G负荷、用户需求、终端支持度等因素,综合考量灵活选择不同的2.1G频谱重耕方案部署5G。在室内深度覆盖方面,现网实测表明,室内外LTE和NR同频异制式组网产生的室内外异制式干扰与同制式组网所产生的室内外干扰对网络性能的影响相当,因此,在室外2.1G未完全重耕时,仍可先行重耕室内2.1G用于部署5G。基于室内场景优先级,可以采用重点室内场景部署3.5G大带宽网络,其余场景优先利旧升级存量1.8G/2.1G DAS系统支持2.1G 5G网络的建网策略,实现快速低成本提升5G覆盖。
随着建网的深入和超高清视频等5G新兴2C业务的普及面向2B的5G定制网络部署落地,可按需适时实现重点区域的2.1G和3.5G双频网,叠加CA、UL Tx Switching、超级上行等技术,提升公众移动生活体验,满足部分2B的无线增强需求。
综上,网络建设初期可分场景灵活应用2.1G和3.5G建设5G网络,分场景部署策略建议总结如表2。
三、结束语
2.1G 频段已初步具备重耕部署5G网络和产业条件,3.5G与2.1G的高低频协同是实现5G灵活、经济组网的必然选择。在实际网络部署中,基于2.1G和3.5G频谱在覆盖、容量、时延方面的特性,可以分场景、差异化、分阶段地应用2.1G和3.5G进行5G组网,打造经济高效地5G网络,全面提升5G 2C和2B用户体验。
作者单位:郑静 中国电信股份有限公司福建分公司
参 考 文 献
[1] 3GPP TS 23.501 V15.4.0 (2018-12),”System Architecture for the 5G System;Stage 2 (Release 15)”
[2] 3GPP TS 24.501 V16.0.2 (2019-03),”Non-Access-Stratum(NAS)protocol for 5G System”
[3] 欧阳晖. NR FDD 2.1G技術的研究和初步应用[J]. 移动通信, 2019, 43(012):10-15.