无线网络极简改造

陈 宇，彭 星，许俊蕾，文锦林

（中国移动通信集团设计院有限公司，湖南 长沙 410000）

0 引 言

我国作为5G的先行者、领跑者，在政府大力支持和运营商全力推进下，5G网络覆盖日益完善。在5G网络大规模建设的同时，4G网络投资缩减，网络面临以下困境。

（1）因流量业务快速发展，4G网络多年来采取加法式的建设，已形成由900 MHz、1 800 MHz、F、A、D、E多个频段立体覆盖的网络。多频、多制式、多厂家设备组成的复杂网络势必给运维、优化带来困难，消耗大量的网络维护、优化、租赁及电费成本。

（2）由于5G网络的分流，4G网络流量已呈现缓慢下降趋势，各运营商开始严格管控4G投资，而在城市扩张和新农村发展等区域仍存在一定数量的4G网络新增覆盖需求，存在着明显的供需矛盾。

因此，如何充分利用5G网络建设契机，通过4G/5G协同，合理推进4G无线网极简化改造，提升网络效能、保障用户感知是目前所面临的重要课题。

1 无线网络现状分析

1.1 4G无线网络结构复杂

近年来，短视频、直播等大流量应用场景拉动移动互联网流量迅猛增长。2020年，移动互联网接入流量消费达1 656亿GB，较2015年移动互联网接入流量增长了近40倍[1]。

为应对流量的飞速增长，满足客户对优质网络质量的追求，中国移动将4G网络不断加深、加厚。经过8年建设，中国移动从以前的单频、单制式网络逐步发展成一张由900 MHz、1 800 MHz、F、A、D、E多个频段组成的复杂网络，且具体频率使用策略各省在不同时期也有一定差异。例如，初期采用时分双工（Time Division Duplexing，TDD）制式进行建设，部分城市考虑容量和国漫用户采用D频段进行打底建设，也有部分城市使用F频段打底建设；后期获得频分双工（Frequency Division Duplex，FDD）制式牌照后，有城市出于深度覆盖需求选择900 MHz频率进行城区连续覆盖，也有出于解决容量需求考虑采用1 800 MHz频率。基于上述原因，现网并未形成全网单一频段的连续覆盖。

1.2 5G网络建设给4G网络简化带来机遇

中国移动在5G网络建设中充分考虑4G、5G网络的协同和未来网络的演进，为无线网极简化改造的实施创造了有利条件。

（1）在频段方面，采用2.6 GHz，4G、5G共享D频段的160 MHz带宽，充分发挥4G/5G共模设备的优势，合理配置4G载波、4G/5G发射功率，在保障5G覆盖的前提下，同时可保障4G网络的覆盖和容量需求，实现4G/5G高效协同。

（2）在组网方面，为保证网络的简化和先进性，全面采用以独立组网（Standalone Access，SA）为目标的组网结构（仅部分城市为兼顾国际漫游，同时保留非独立组网（Non-Standalone Access，NSA）基站方式），独立于4G网络，无须绑定4G网络某个频段作为锚点，使4G网络调整更灵活。

（3）在室内基带处理单元（Building Baseband Unit，BBU）部署方面，积极推进集中式无线接入网（Centralized-Radio Access Network，C-RAN）部署方式，降低传输配套投资、铁塔租赁费用。目前，采用C-RAN方式开通站点的占比在80%以上，为4G网络BBU集中和整合提供了基础[2]。

（4）主设备具备较好的向下兼容性，5G D频段射频拉远单元/有源天线处理单元（RemoteRadio Unit/Active Antenna Unit，RRU/AAU）可利旧4G软件同步开通4G功能，在原有4G D频段设备拆除后可用于其他区域的4G网络补盲需求。

（5）在建设时，天馈部分以不新增天面为原则，尽可能地利用多频段合路天线对天面进行整合，为4G网络的天面极简创造了条件。

2 无线网络极简原则

改造会涉及网络的调整和改动，网络调整不当将会影响用户感知，因此无线网络极简化改造需遵循以下3点原则：（1）网络改造需立足现有网络的覆盖情况，制定符合未来无线网络演进方向的目标网架构，确保改造后的网络不影响当前和未来业务的发展需求；（2）网络改造采取先完善后简化的方式，确保实施过程中和实施后的网络指标与用户感知不降低；（3）网络改造以总成本最低为原则，采用先评估后实施的方式，对有利于提升设备效能或降低总成本的站点优先实施。

3 网络分层极简

首先需充分考虑现网的情况来确定目标网架构。对于5G网络来说，频段特性明显，分层思路明确。700 MHz用于广域和深度覆盖的基础覆盖网络、2.6 GHz用于基础的容量承载网络、4.9 GHz用于高热容量补充和行业专网，未来极热区域将部署毫米波。

4G网络频段相对较多，在不同阶段实施不同的部署策略，且各省在布局时也有不同的考虑。其网络的分层频段不一，从频段特性和未来演进来看：（1）900 MHz频段仍需要作为2G网络的打底网络，与窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）承载语音与物联网业务，剩余带宽难以承载4G的网络流量，因此仅能作为4G托底网络解决广域和深度覆盖问题，将长期保留；（2）D频段的前100 MHz带宽作为5G的主力覆盖频段，后60 MHz带宽目前作为4G容量承载层使用，未来也将作为第二载波首先向5G演进；（3）F频段作为4G主力覆盖，在部分城区进行连续覆盖，与FDD 900 MHz频段在农村进行广域覆盖；（4）A频段仅在少量区域进行容量补充；（5）FDD 1 800 MHz频段作为4G主力覆盖在部分城市城区进行连续覆盖，在热点区域、重点场景进行容量补充；（6）E频段主要用于室内覆盖。

结合频段特性和现网使用情况来看，农村区域目前基本是单一的F频段或FDD 900 MHz频段进行的覆盖。各城市城区在基础覆盖频段有所差别，若未来采用全网统一频段作为基础覆盖网络，无论是选择F频段还是FDD 1 800 MHz频段，势必要在部分城市大规模建设对应的频段站点，而在目前4G投资严控的情况下显然不可行，因此需采用因地制宜、分区域统一方式构建基础覆盖网络。

基础覆盖层可结合频率演进策略和大数据平台中各频段用户测量报告（Measure Report，MR）反馈的覆盖指标情况进行分析后选择。如某城市核心区域4G网络采用D频段覆盖，但考虑到D频段后续向5G演进，需选择其他频段作为基础覆盖层。若F频段覆盖存在空洞明显，FDD 1 800 MHz频段覆盖明显优于F频段，则可通过拆闲补盲等手段对FDD 1 800 MHz频段网络进行优化作为基础覆盖层，反之则可选择F频段作为基础覆盖层。

明确网络基础覆盖层频段后，可以根据小区资源使用情况逐步将不属于本区域基础覆盖层，且小区利用率不高的D、F或FDD 1 800 MHz频段设备逐步进行拆除，调整到其他区域完善相应的基础覆盖层。若短期的业务出现增长，可考虑5G 2.6 GHz频段反开4G解决。

在网络减频过程中，可以采用逆向扩容的思路对载频减容进行精准的判断，即用当前等效载波使用资源数量除以减容后的等效载波资源数量，看其利用率是否达到扩容门限来逆向判断减容节奏。逆向扩容思路如图1所示。该小区减去F频段设备后等效载波利用率仍小于50%，因此可实施F频段减频。

图1 逆向扩容思路

实际实施中，为避免由于业务波动带来的重复工作，可采取先关断减容载波观测一周，待小区无扩容需求后再做物理拆除。

4 无线站点极简

无线站点极简包含天面极简、机房极简、配置极简3个步骤，通过优化天面结构、配套和传输模块室外化、逐步清退机房及其配套、集中设备处理单元，实现网络运维所需空间规模的缩小化，整体降低租金和电费所需成本[3]。

4.1 天面极简

现网站点存在2G、3G、4G、5G多网络、多制式并存情况，天面十分复杂，且铁塔服务费与天线数量、占用平台数量相关，因此整合改造天面将有效降低天面的复杂程度，节省天面资源，降低租赁及运营成本。

天面改造可综合5G 2.6 GHz与700 MHz目标网建设，通过对现网天馈系统进行分析，在满足网络规划、优化的前提下，结合5G新增基站或网络优化调整工作同步开展，以共址建设不增加天线点位为原则，采用多频多端口电调天线整合天面资源。无论是哪个频段网络先行建设，均应统筹考虑后续即将开展建设的目标网规划站点需求，稳步、有序地推进天面整合，避免造成投资浪费。

对于需要整合的天面，可以按照每小区“最佳3面天线，最少2面天线”的目标，制定3种组合方式：（1）三天面，4G（FDD制式）和5G（700 MHz）采用4+4+4天线整合，4G（TDD制式）独立一副天线，5G（2.6 GHz）AAU独立天面；（2）两天面类型一，所有无源天线采用4+4+4+8天线整合，5G（2.6 GHz）AAU独立天面；（3）两天面类型二，4G（FDD制式）和5G（700 MHz）采用4+4+4天线整合，5G（2.6 GHz 8通道设备）独立一幅天线。

4.2 机房极简

机房极简主要是利用5G网络建设创造的有利条件，对机房站点的现网4G采用分布式无线接入网（Distributed Radio Access Network，D-RAN）站点进行全室外化改造和BBU集中搬迁，实现配套室外化、零机房化[4]。4G BBU参照5G网络将同等覆盖区域的BBU集中到同一个C-RAN机房。BBU集中后可对天面端进行去机房改造，RRU/AAU或有源波分设备可使用室外电源模块和室外刀片电源产品进行供电。

通过改造可实现BBU集中放置，让天面端摆脱机房条件的限制，有效降低网络运维费用，提升网络协同效率。在天面端的去机房改造时，需注意与其他各专业的协同，确保其他专业设备可实施搬迁或同步集中，以实现真正的天面端去机房化。

4.3 配置极简

早期受4G设备兼容性、板块能力以及D-RAN组网方式的影响，基本是一个站点不同制式分别采用不同BBU进行建设。随着技术的不断发展，BBU兼容能力、板块的支撑能力得到了很大的提升，目前国内主流厂家的设备已实现：（1）支持4G/5G共BBU设置；（2）单BBU支持5～6块基带板块配置；（3）单板支持6～12个载波的配置能力。如果仍采用一站址对应一个BBU，硬件资源将不能得到有效利用。若某个站点4G只有3个单载波小区的需求，配置一块基带版块，其资源利用率不足板块能力的1/4。在BBU采用C-RAN方式集中部署时，可实现多载波、多基站共BBU框，集约BBU设备资源空间，通过基带板间共享，提升设备处理和站点协同的能力[5]。同时，节约的机框、基带、主控板卡可用于其他区域利旧建设或网络扩容，弥补4G资源空缺。

5 结 论

随着5G网络的完善、终端的普及以及应用的发展，5G分流效果将越来越明显，4G网络必将成为轻载网络。4G网络简化将是未来无线网络演进发展的必由之路。开展网络的极简化改造，将有效降低网络的运营与维护成本，提升资源使用效率，助力企业的高质量持续发展。