GSM减站减配及频谱规划的分析

孙玮

【摘 要】为了对GSM减站减配及频谱规划进行分析，在对2G网络生命周期、2G网络需求进行预测的基础上，提出GSM减站减配方案，即判定流程，并通过案例的分析及对900 MHz、1800 MHz Refarming进行对比，提出了GSM频谱规划策略。

【关键词】2G网络生命周期 PDCH 减站减配 Refarming

1 引言

随着移动通信技术和市场的发展，其重心已全面转向4G。OTT（Over The Top，通过互联网向用户提供各种应用服务）业务的替代加剧，使传统话音、短信业务处于加速衰退期。展望2017年至2020年，4G用户占比将不断提升、2G/3G用户将快速下滑、中国移动VoLTE将大规模商用，这将会加速VoLTE網络及终端的部署以及促进用户的快速发展，并推动2G/3G网络的用户加快向4G网络转移。

随着VoLTE时长占比的增加，2G网络承载的语音业务量将下降，因此必须想方设法最大化利用原2G网络频率资源。从利润角度上看，由于设备老化、维护成本增加，2017年至2020年2G网络清频、退网的策略该如何制定成为一大难题。这些都亟需从战略规划和工程实施等方面进行全面评估并制定方案。

在上述背景下，需要盘活存量，拾遗补缺，拆闲补盲，控制2G载频零增长，补盲农村弱覆盖及新兴区域建筑，通过网络结构调整、性能优化等手段确保话音质量，提升网络质量满意度，充分发挥已有2G设备的效率，降低建设和维护成本，做好GSM空闲频段向4G转化应用、GSM向FDD-LTE升级的准备。因此，本论文将在对2G网络生命周期、2G网络需求进行预测的基础上，对GSM减站减配及频谱规划进行分析。

2 2G网络生命周期

某运营商2G网络在VoLTE形成规模化应用之前，需确保网络质量的领先优势，为用户提供优质的话音业务。随着用户及业务迁移至4G，2G计费时长将快速下降，网络利用率将逐步降低。

美国某运营商上世纪90年代初推出2G服务，由于3G引入相对较晚，因此2G服务衰退期的生命周期较长。2004年开始提供3G服务，并在7年后开始提供4G服务，且在此之后2G网络仍然提供服务，其对于某省运营商具有较强的参照性。

某省运营商2010年开始提供3G服务，并在4年后开始提供4G服务，参考国外先进运营商的2G发展生命周期，以及该运营商对2G/4G网络发展的定位，预计该省运营商2G网络将在2016～2018年期间进入衰退末期，如图1所示。

3 2G需求分析及预测

影响PDCH（Packet Data Channel，分组数据信道）承载速率的因素包括无线环境、用户数和行为、小区类型、信道类型、动态信道比例和业务类型。这些因素给提升PDCH承载速率、提高资源利用效率带来挑战。其中，业务类型对PDCH承载速率影响最大，应重点减少PDCH信道被移动QQ等低速、小流量业务无效占用的情况。

应对策略：根据业务、场景、用户动态分配资源；优化载波信道配置；引导市场策略。

如表1所示，可通过预测的2G网承载总话务量（忙时语音话务量+忙时数据等效话务量）推算目标网所需PDCH信道数，比对现网PDCH信道数得出冗余PDCH信道数，即可推出全网冗余载频数，此数据可作为下一章节GSM减站减配方案的参考。

2018年至2020年，随着GSM网络负荷大大降低，从提升用户体验角度上看，可考虑关闭半速率、小包检测。

4 GSM减站减配方案

2017年至2020年预测该省运营商2G客户规模和客户占比快速下降，客户快速向4G迁移。同时，2G网承载话音及数据流量也将快速下降，2G网络利用率也将呈现下降趋势（无线利用率=（忙时语音话务量+忙时数据等效话务量）/（总业务信道数×K）×100%）。但市场对GSM载频仍有一定的需求，如农村弱覆盖区域、新兴区域建筑、自然灾害造成的设备损坏、设备自然老化等。

针对城区范围内的GSM容量站点，提出了GSM减站减配的方案，如图2所示。

以某城市城区GSM基站为例。2016年5月该市城区GSM室外基站数1297个，载波24 532个。取2015年5月与2016年5月该市GSM基站数据业务量信息进行分析。

载波数大于6的小区：1089个；近年内流量减少站点：1131个；站间距小于300 m站点：756个；忙时无线利用率小于70%站点：598个；同时符合以上四项的站点数：173个。在Mapinfo地图上以蓝色星型标记，如图3所示。

4.1 案例1

该市某区域基站分布图如图4所示。

该区域内基站网络利用率均在60%以下，且位于密集市区，站距在300 m以内，可提出对该市A基站进行关站（注：该区域基站频率和参数需相应进行适当的调整），然后对周边基站如该市B、C、D基站进行利用率测试，若该市A基站关载频测试后利用率均在70%以下，则可将关掉的载频拆除，重新组合使用至其它新增覆盖区域。关站后周边基站当年及下一年无线网络利用率预测如表2所示。

4.2 案例2

该市某区域基站分布图如图5所示。

该区域内基站网络利用率均在60%以下，位于密集市区，站距在300 m以内，可提出对该市A基站进行关站（注：该区域基站频率和参数需相应进行适当的调整），然后对关站后周边基站如B、C、D、E基站进行无线网络利用率测试，如表3所示。

由于该市A基站关站后，周边基站如该市B基站等，利用率将会超过70%，因此可将该市A基站进行减配载频测试，直至关载频测试后周边站点利用率在70%以内，则可将减配的载频拆除，重新组合使用至其它新增覆盖区域。关站后周边基站当年及下一年无线网络利用率预测如表4所示：

同理可对全省进行预测，得出可减配或关站站点数，以满足拆闲补盲需求。

5 GSM频谱规划策略

随着用户尤其是农村用户对高速移动数据业务的需求不断增长，频谱资源的缺乏日益严峻，同时，4G的后期工程将重点考虑农村地区的广覆盖。在广大农村，GSM占据900 MHz重要频谱资源，LTE 900M的覆盖半径接近LTE 2.6G的3倍，相同覆盖下的站点数目相应减少50%左右，LTE 900M的室内覆盖性能比2.6G优10 dB以上。通过在GSM 900M频谱Refarming建设LTE，成为农村和乡镇4G建设的首选，既可以满足广覆盖的需求，又可以实现对频率资源的重复利用，提升频谱效率和数据吞吐量，提升用户满意度。

Refarming就是对GSM网络进行重新规划，从其频谱中分配一段新建LTE网络，实现在不增加频谱资源的情况下快速从GSM升级FDD-LTE网络，满足移动宽带发展需求，提升用户业务感知度，同时保证对原GSM网络的影响最小。

该运营商FDD牌照发放前，以GSM 900M上行频段为例（885 MHz—909 MHz），建议优选自有频率实施宽带化，例如该省初期采用5 MHz带宽（889 MHz—894 MHz）快速实现广覆盖，远期按需扩展至10 MHz（889 MHz—899 MHz）。

先期选择农村地区少量数据业务热点进行部署，快速实现；终端以CPE和Mi-Fi为主，资费策略与关键竞争对手看齐。农村基站载频配置一般小于城区，在考虑农村2G基站频率使用状况后，可根据实际情况拿出5 MHz或10 MHz频率用于GSM Refarming的试验。

如表5所示，Rearming的频率可使用900 MHz或1800 MHz：900 MHz传播特性更好，但受限于政策和终端，还不能使用手机接入；1800 MHz频率更丰富，但在农村的覆盖能力与TD-LTE的F频段基本相当，无优势。手机形式的低频段4G在牌照放开后对农村覆盖有优势，是今后力争的方向。

地级市区：建议采用1800 MHz进行Refarming，作为TD-LTE的容量的补充。采用“三明治”方案在拥有的1800 MHz频段中间，重整出5 MHz、10 MHz等频谱宽度给LTE使用，两端的边缘频谱依然保留给GSM使用。

其他市县县城：建议采用900 MHz进行Refarming，根据900 MHz可用迁移频段带宽确定使用带宽，利用900 MHz频率优势用作县城广覆盖和深度覆盖。

乡镇农村：建议采用900 MHz进行Refarming，利用900 MHz低频段进行广覆盖，低成本建设FDD-LTE网络，达到与2G网络相同的覆盖效果。

6 结论

由本文分析可知，通过科学合理的GSM减站减配方案，既可以盘活存量、满足拆闲补盲需求，又可以做好GSM空闲频段分给4G并向FDD-LTE升级的准备。将现有的2G网络部分频谱用于FDD-LTE是未来移动通信网络发展的趋势，应尽早开始规划及试点工作，为将来的TDD/FDD混合组网及大规模发展做好技术储备。

随着FDD-LTE网络的部署对GSM所占用频段的重新规划和使用，GSM网络在减站减配的过程中，应确保现网的通信质量和用户感知不会受到影响。

参考文献：

[1] 韩斌杰. GSM原理及其网络优化[M]. 北京： 机械工业出版社， 2001.

[2] 戴美泰，吴志忠，邵世祥，等. GSM移动通信网络优化[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2003.

[3] 曾召华. GSM移动通信系统的网络优化理论与实践[J]. 西安科技学院报， 2002，22（3）： 301-305.

[4] 杨永辉. EDGE+技术的农村无线宽带应用技术研究[J]. 无线互联科技， 2015（9）： 33-35.

[5] 吴晓岩. “十三五”网络规划总体要求及发展环境分析[R]. 2015.

[6] 海南省通信管理局、海南省互联网协会. 2014年海南省互联网发展状况报告[R]. 2014.

[7] 省移动通信有限公司. 省移动公司“十三五”网络发展总体规划[R]. 2015.

[8] 省移动通信有限公司. GSM全省话务量[R]. 2015.

[9] 省移动通信有限公司. GSM全省数据流量[R]. 2015.

[10] 王镭. 計划建设工作会总结讲话[R]. 2015.

[11] 省移动通信有限公司. 4G网络发展演进方案-FDD[R]. 2015.

[12] 诺基亚. QMCC_FDD_Refarming[R]. 2015.