【摘 要】根據(jù)工信部提出的5G推進(jìn)工作部署以及三大運營商的5G商用計劃，我國將于2020年正式推出5G商用服務(wù)，但面對已經(jīng)公布的5G新頻譜規(guī)劃，從頻譜效能來看，短時間獨立組網(wǎng)，滿足5G新場景、新功能的困難重重，如何快速建成滿足商用需要的5G網(wǎng)絡(luò)能力成為業(yè)內(nèi)，特別是三大運營商需要探討的重點課題。從5G的新特征和面臨的挑戰(zhàn)入手，闡述中國聯(lián)通獨立組網(wǎng)和非獨立組網(wǎng)的優(yōu)勢和劣勢，論證了在短時期內(nèi)進(jìn)行頻率資源重耕、5G技術(shù)4G化、中高頻混合組網(wǎng)模式的可行性，從而提出中國聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和部署的策略。

【關(guān)鍵詞】獨立組網(wǎng)；非獨立組網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)部署；頻率重耕

Challenges and Strategies of 5G Network Deployment for China Unicom

LI Zhiguo

[Abstract] According to the 5G business plan proposed by the Ministry of Industry and Information Technology and the 5G commercial plan of three major operators， China will officially launch commercial 5G services in 2020. However， for the newly released 5G spectrum planning， the independent networking in a short time to meet new scenarios and functions of 5G is highly difficult from the aspect of spectrum efficacy. How to rapidly build 5G network capacity to meet commercial demands， especially the demands of three major operators， is a crucial topic. According to new features and challenges of 5G， the advantages and disadvantages of independent and dependent networking for China Unicom are elaborated， respectively. The feasibilities of frequency resource re-farming， 5G technology to 5G and the medium-high frequency hybrid networking in a short time are discussed. The corresponding strategy on the evolution and deployment of 5G for China Unicom is presented.

[Key words]independent networking； dependent networking； network deployment； frequency re-farming

1 引言

2017年11月9日工信部正式發(fā)布了5G系統(tǒng)在3 000 MHz—5 000 MHz頻段（中頻段）內(nèi)的頻率使用規(guī)劃，我國成為國際上率先發(fā)布5G系統(tǒng)在中頻段內(nèi)頻率使用規(guī)劃的國家。2018年3月2日，工信部下發(fā)2018年全國無線電管理工作要點，明確指出要加快重點無線電頻率規(guī)劃。重點加快5G系統(tǒng)頻率規(guī)劃進(jìn)度，制定中頻段無線電設(shè)備射頻技術(shù)指標(biāo)，同時做好無線電頻率使用許可工作。研究制定5G系統(tǒng)中頻段頻率使用許可方案及基站設(shè)置管理規(guī)定，適時發(fā)放5G系統(tǒng)頻率使用許可。要點中提出采用競爭性方式開展頻率使用許可試點經(jīng)驗，分步驟開展230 MHz頻段電力專網(wǎng)頻率使用許可，繼續(xù)做好1.4 GHz、1.8 GHz行業(yè)專用頻段的頻率使用許可工作。

事實上，按照工信部的規(guī)劃，三大運營商將在2020年實現(xiàn)5G的規(guī)模商用，自2013年起，我國已經(jīng)率先啟動了5G試驗及研發(fā)進(jìn)程，三大運營商及設(shè)備制造商也已開展了5G外場的測試，5G的建設(shè)正在如火如荼地進(jìn)行。

面對5G網(wǎng)絡(luò)的部署，根據(jù)工信部目前的頻率規(guī)劃，中頻段的頻率雖已明確，但由于5G新頻譜的頻段高，深度覆蓋能力差，建網(wǎng)成本高，難以快速建立一個5G NR（New Radio）無縫覆蓋網(wǎng)絡(luò)，這就給三大運營商的5G全面部署提出了一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。面對獨立組網(wǎng)和非獨立組網(wǎng)兩種模式，手中現(xiàn)有的低頻紅利頻段如何使用，三大運營商一直都在反復(fù)地進(jìn)行論證和研究。

2 5G技術(shù)研究和面臨的挑戰(zhàn)

2.1 5G的特征

（1）eMBB（Enhance Mobile Broadband），增強型移動互聯(lián)網(wǎng)。

（2）uRLLC（Ultra Reliable & Low Latency Communication），超高可靠性與超低時延通信。

（3）mMTC（Massive Machine Type Communica

tion），海量物聯(lián)網(wǎng)通信。

根據(jù)ITU對于5G的詮釋，5G主要涉及三大應(yīng)用場景和八大關(guān)鍵能力，個人認(rèn)為其中最關(guān)鍵的是以物聯(lián)網(wǎng)為代表的海量機器類通信的廣泛應(yīng)用以及無上限的連接數(shù)密度，這是5G需要特別關(guān)注的內(nèi)容。對于實際的運用來講，評價5G已經(jīng)不再是單純的速率優(yōu)勢，或游戲的時延指標(biāo)了，而是更加廣泛的車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智慧家庭、智慧醫(yī)療的多樣化體驗和以5G為承載的現(xiàn)在還無法想象到的各類應(yīng)用。

2.2 中國聯(lián)通存量頻率與5G新頻率資源分析

（1）中國聯(lián)通存量頻率資源

4G網(wǎng)絡(luò)：L2100和L1800各40 MHz帶寬，承載1.6億用戶，80萬站點，數(shù)據(jù)體驗優(yōu)勢漸降，利用率走高，深度覆蓋不足。

3G網(wǎng)絡(luò)：U2100和U900，承載0.2億用戶，70萬站點，主要承載4G語音，深度覆蓋不足。

2G網(wǎng)絡(luò)：2×10 MHz的G1800和2×6 MHz的G900，承載0.8億用戶，40萬站點，用戶遷移慢，運維成本高。

中國聯(lián)通的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢是：有L1800/L2100大容量和良好體驗。短板是：語音、數(shù)據(jù)在深度覆蓋方面存在不足，同時多張網(wǎng)絡(luò)疊加，效率低，互操作復(fù)雜，現(xiàn)有頻率資源效率需要進(jìn)一步提升。

如何利用好中國聯(lián)通現(xiàn)有低頻資源，特別是做好LTE存量頻譜的演進(jìn)研究，是實現(xiàn)5G全面商用的重要工作。

中國聯(lián)通的頻率資源如圖1所示：

圖1 中國聯(lián)通頻率資源

（2）5G新頻率性能研究

根據(jù)目前工信部發(fā)布的5G新頻率，國內(nèi)某廠家在外場進(jìn)行了5G NR 3.5G和LTE FDD 1.8G的實際測試。外場測試具體配置如表1所示。

根據(jù)測試結(jié)果來看，在上行覆蓋邊緣，1.8G FDD上行吞吐率比3.5G Massive MIMO高3～10倍，如表2所示。

如圖2所示，從覆蓋的測試結(jié)果來看，3.5G NR 64T的上下行有13 dB左右的差距，3.5G中頻在上行覆蓋存在明顯短板，覆蓋能力也只有FDD 1.8G的一半，這就嚴(yán)重制約了初期5G獨立組網(wǎng)的覆蓋能力。

針對3.5G NR的上下行覆蓋差異，可通過上下行解耦（已被3GPP R15接納），補足上行覆蓋短板，實現(xiàn)與1.8G同覆蓋，提升3.5G新頻譜基站的覆蓋。結(jié)合目前國內(nèi)各大運營商的情況，針對非授權(quán)頻譜的應(yīng)用實驗已經(jīng)提到日程上來，等工信部組織收集頻率使用許可試點經(jīng)驗后，作者個人很樂觀地認(rèn)為工信部會很快放開低頻面向5G的使用許可。

2.3 獨立組網(wǎng)和非獨立組網(wǎng)分析

根據(jù)3GPP的規(guī)劃，5G分為SA（Standalone，獨立組網(wǎng)）和NSA（Non-Standalone）兩種。獨立組網(wǎng)即新建一個5G網(wǎng)絡(luò)，包括基站、傳輸和核心網(wǎng)。非獨立組網(wǎng)將借助于現(xiàn)有4G基站和核心網(wǎng)，控制面錨在4G網(wǎng)絡(luò)，運營商可利用現(xiàn)有EPC，以實現(xiàn)5G NR的快速部署。兩種方案各有利弊。

（1）SA，獨立組網(wǎng)。優(yōu)點是4G和5G業(yè)務(wù)并行運行，可規(guī)避與LTE網(wǎng)絡(luò)整合過程中會出現(xiàn)的互操作等復(fù)雜問題，5G功能的高效性和完整性可全面滿足。缺點是建網(wǎng)成本高，短時間內(nèi)無法滿足無縫覆蓋的要求。

（2）NSA，非獨立組網(wǎng)。優(yōu)點是兼顧LTE網(wǎng)絡(luò)的使用效率，建網(wǎng)成本低，組網(wǎng)靈活，建網(wǎng)速度快，投入產(chǎn)出比高。缺點是NSA沒有獨立信令面，需要對現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，與現(xiàn)網(wǎng)的互操作非常復(fù)雜，同時在過渡階段無法實現(xiàn)5G的全部新特征和新功能。

但根據(jù)中國聯(lián)通現(xiàn)有的頻率資源情況來看，中國聯(lián)通有全球最寬的黃金FDD頻率資源，達(dá)到2×55 MHz，比中國電信還要多2×20 MHz，所以個人更傾向于在2020年前以NSA的模式進(jìn)行組網(wǎng)，進(jìn)行4G網(wǎng)絡(luò)5G化，這樣可以最大限度地滿足現(xiàn)網(wǎng)和未來5G的需要。

2.4 5G空口關(guān)鍵技術(shù)

（1）靈活空口支撐網(wǎng)絡(luò)切片

新波形和靈活空口設(shè)計如圖3所示。

1）F-OFDM：減少保護(hù)帶寬提升頻譜效率10%，結(jié)合Numerolog更好地匹配混合業(yè)務(wù)；

2）混合業(yè)務(wù)下，提升uRRLC 4倍用戶數(shù)，同時提高eMBB業(yè)務(wù)80%容量；

3）短TTI：實現(xiàn)1ms級空口時延支撐uRLLC，同時改善eMBB用戶體驗速率20%。

（2）新編碼實現(xiàn)低成本下的大帶寬

新編碼/靈活Numerology如圖4所示。

1）新編碼LDPC：大幅降低終端能耗，高效使能10 Gb/s級大流量；

2）新編碼Polar：適用于eMBB控制信道，uRLLC和mMTC（短碼），鏈路覆蓋提升0.5～2 dB；

3）靈活Numerology：大載波間隔，大幅降低10 Gb/s級終端實現(xiàn)復(fù)雜度。

運用多天線技術(shù)，用云的思想重塑空口，實現(xiàn)空口池化，是實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)部署，滿足5G各類業(yè)務(wù)體驗的重要內(nèi)容。

2.5 5G網(wǎng)絡(luò)部署存在的不確定性和面臨的挑戰(zhàn)

（1）網(wǎng)絡(luò)覆蓋。鑒于5G網(wǎng)絡(luò)uRLLC的要求，實時在線將成為一項關(guān)鍵QoS指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)的廣度覆蓋、深度覆蓋和移動性連接要求將是5G部署的首要考慮因素。而當(dāng)前下發(fā)的中頻5G頻率顯然無法滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋，特別是室內(nèi)深度覆蓋的要求，很難快速建立一個5G無縫覆蓋網(wǎng)絡(luò)。

（2）5G新頻譜分配的不確定性。5G新頻譜帶寬取決于最終分配方式，頻率的不確定性給當(dāng)前的5G部署準(zhǔn)備增加了難度。現(xiàn)有頻率資源如何利用，各大運營商手中的2G、3G、4G等中低頻黃金頻率的使用，仍存在一定的不確定性。

（3）終端的不成熟。每一代移動通信的發(fā)展，都離不開終端產(chǎn)業(yè)鏈的推動，只有5G終端產(chǎn)業(yè)鏈的同步發(fā)展，才能為即將到來的5G網(wǎng)絡(luò)提供相匹配的網(wǎng)絡(luò)和用戶體驗。

（4）網(wǎng)絡(luò)容量特別是傳輸帶寬的更高要求。核心網(wǎng)的虛擬化進(jìn)程為5G的部署提供了強有利的支撐，以滿足eMBB、uRLLC和mMTC的技術(shù)要求，同時5G的部署對傳輸帶寬提出了更高的要求，5G的接入能力將是4G的百倍以上，海量機器類通信的應(yīng)用支持、無上限的連接數(shù)密度的需求以及網(wǎng)絡(luò)虛擬化后各數(shù)據(jù)中心之間的連接能力都將對傳輸帶寬提出前所未有的挑戰(zhàn)。

3 中國聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)部署策略研究

中國聯(lián)通為實現(xiàn)2020年5G全面商用的目標(biāo)，建議采用小步快跑的形式，立足網(wǎng)絡(luò)自身，有計劃分步驟地實施5G網(wǎng)絡(luò)的全面部署。

3.1 兩減一加，為5G部署提供頻率保障

（1）2G退網(wǎng)，900M頻率重耕

中國聯(lián)通計劃在2019年實現(xiàn)2G全面退網(wǎng)，對900M頻率進(jìn)行重耕，實現(xiàn)900M全業(yè)務(wù)打底網(wǎng)，城區(qū)考慮GLN主力配置，農(nóng)村考慮GULN主力配置，建議分步驟實施：

第一步：在6 MHz帶寬的資源下，優(yōu)先滿足N900的連續(xù)覆蓋，針對高價值區(qū)域，結(jié)合自身情況疊加部署G900、U900或L900。

第二步，在11 MHz帶寬下，逐步加密實現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的L900連續(xù)覆蓋，2G退網(wǎng)，實施區(qū)域擴展，至少保證5 MHz L900，按需保留G900或U900的能力。高價值城區(qū)，可部署10 MHz L900網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合自身情況疊加G、U或NB網(wǎng)絡(luò)。

需要規(guī)避的風(fēng)險有以下幾個：

1）L900終端滲透率不足，NB終端產(chǎn)業(yè)鏈不成熟；

2）900M頻率外部干擾問題；

3）語音呼叫時延需要優(yōu)化；

4）重耕方案組合較多，相對復(fù)雜。

這些都是在實際部署中需要密切關(guān)注的問題。

（2）3G減容，儲備FDD資源

進(jìn)行3G減容，城市根據(jù)業(yè)務(wù)密度逐步減至雙載波，農(nóng)村區(qū)域原則上減容至單載波，將現(xiàn)網(wǎng)U2100升級到U/L2100開展帶間載波聚合或異頻組網(wǎng)，提升4G網(wǎng)絡(luò)能力。

（3）4G做大做厚

首先騰退連續(xù)20 MHz的2100M頻率資源給LTE，形成4G第二頻點，隨后將5 MHz和10 MHz的1800頻率資源給4G，進(jìn)一步做大做厚LTE網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)提升LTE的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力，為后續(xù)4G網(wǎng)絡(luò)5G化提供條件。

3.2 接入網(wǎng)改造

針對5G大帶寬、低時延、切片化的靈活承載需求，中國聯(lián)通需要對現(xiàn)有接入網(wǎng)進(jìn)行改造，將適時引入FLexE/FlexO、SR源路由、低時延轉(zhuǎn)發(fā)等技術(shù)，或者利用基于端到端IP設(shè)備和分組增強型OTN承載方案，為5G的網(wǎng)絡(luò)部署提供承載支撐。

3.3 4G網(wǎng)絡(luò)5G化，構(gòu)建4.5G網(wǎng)絡(luò)

由于5G新頻譜的頻段高，深度覆蓋能力差的特點，短期內(nèi)直接采用中高頻組網(wǎng)的成本和時限都難以滿足5G的商用要求。而中國聯(lián)通LTE存量頻譜多，可通過5G技術(shù)4G化，持續(xù)技術(shù)演進(jìn)，實現(xiàn)接近5G的體驗，這將是5G網(wǎng)絡(luò)部署盡快提高市場競爭力的重要基礎(chǔ)。

可通過1.8G（20 MHz）+1.8G（10 MHz）+2.1G（20 MHz）的三載波聚合、高階調(diào)制256QAM和4T4R技術(shù)，在2019年前完成4G/5G網(wǎng)改造。

3.4 5G網(wǎng)絡(luò)NSA到SA的演進(jìn)

5G初期，即2018年至2019年，利舊現(xiàn)網(wǎng)EPC快速部署5G，滿足eMBB需求；語音支持CSFB，解決初期語音的需求；支持4G、5G雙連接，確保良好的體驗。

到2020年，實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)獨立組網(wǎng)，支持5G三大應(yīng)用場景，支持更多業(yè)務(wù)的接入。實現(xiàn)八大關(guān)鍵能力，滿足更低時延、網(wǎng)絡(luò)切片等諸多功能，如圖5所示。

3.5 中國聯(lián)通5G引入3.5G及更高頻后的目標(biāo)架構(gòu)

為解決5G網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋和連接性、移動性需要，亟需高低頻混合組網(wǎng)。在5G時代，小站的部署將成為常態(tài)站點類型。其中5G宏站低頻組網(wǎng)，滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋、移動性和連接性能要求；5G小站高頻組網(wǎng)，主要滿足熱點區(qū)域分流。在網(wǎng)絡(luò)部署中，將大量地使用燈桿站和微站進(jìn)行熱點覆蓋，站點資源的儲備也是網(wǎng)絡(luò)部署中重點考慮的問題，中國聯(lián)通利用自有豐富的傳輸線桿資源以及市政的燈桿來建設(shè)小站不失為一種有效、經(jīng)濟的手段。

4 結(jié)束語

5G將成為未來兩年人們普遍關(guān)注的名詞，業(yè)內(nèi)和用戶對5G期盼的同時，也給運營商5G網(wǎng)絡(luò)部署帶來了諸多挑戰(zhàn)。SA雖然是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的最佳組網(wǎng)模式，但目前來看，由于公布的5G新頻譜處于中高頻，其頻譜特性決定了無法在短時間內(nèi)建成一張無縫覆蓋的3.5G網(wǎng)絡(luò)。同時各大運營商，特別是中國聯(lián)通又擁有黃金的中低頻段，從頻譜特性到頻率帶寬，都為5G的全面商用另辟蹊徑。根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)部署面臨的問題，結(jié)合中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)的實際架構(gòu)和資源儲備，作者認(rèn)為在5G初期，采用5G技術(shù)4G化，中高頻混合組網(wǎng)，是中國聯(lián)通快速形成5G能力，實現(xiàn)接近5G的體驗，提高投入產(chǎn)出比的重要舉措。待5G頻譜資源分配方案確定、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)成熟后可迅速演進(jìn)到滿足三大場景、八大關(guān)鍵能力的5G網(wǎng)絡(luò)，該策略是提升中國聯(lián)通整體競爭力的有效手段。

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