面向5/4G协同的4G容量保障策略研究

古亦聪 中国移动通信集团设计院有限公司江西计划单列分院 南昌市 330038

水天慧 豫章师范学院 南昌市 330103

杨方清 刘刚 贺锋 中国移动通信集团有限公司江西分公司 南昌市 330038

0 引言

4G网络经过七期工程建设，已基本实现乡镇以上区域连续覆盖，行政村100%覆盖，人口密集自然村针对性覆盖，网络覆盖水平全球领先。2018年中国移动不限量套餐的推出带来了4G网络容量爆发式增长，网络负荷压力突增，近两年不断通过FDD1800建设、D频段补充和FA扩容有效缓解了4G网络容量压力。随着5G商用加速，投资重点已全部转向5G，4G网络投资将出现断崖式下降，如何在4G容量持续保持增长但投资不增的情况下，满足4G用户感知、保障网络平稳运行将成为网络规划建设的重点和难点。

传统D频段在4G网络的容量承载中发挥着举足轻重的作用，3D-MIMO每20M承载能力约为传统D频段的2.5倍，负荷承载能力更是优势明显，随着5G 160M基站的逐步部署，可考虑共5G基站反向开通3D-MIMO，反开3D-MIMO将作为4G网络容量保障的主要手段。但3D-MIMO单扇区设备投资约6万，硬软件成本初期依然较高，同时反向开通3D-MIMO面临现网D频段设备的大规模腾退，拆除后的D频段设备未充分利用可能导致设备闲置风险。资源精准部署日趋成为网络规划建设的焦点，网络的规划建设既要满足业务需求，也需同步考虑资金时间价值最大化和避免资源闲置风险。本文将通过对5/4G协同下的4G容量保障策略研究，探析低成本快速的精准4G容量保障方法。

1 4G网络现状

网络负荷方面。4G网络流量经过2018年的爆发式增长后逐步走向稳步增长趋势，从中部某省份的年流量发展情况来看，全年流量增幅约35%（同比增幅105%），月度流量缓慢稳步增长，4G网络流量具备进一步增长趋势。

图1 4G 网络流量发展趋势

4G网络负荷同时存在不均衡状况，通过对全省分场景的单载波日均流量分析可以看出，高校、城区、居民区依然是网络负荷最高的场景，但乡镇、农村区域依然存在2000个小区日均流量位居全省前列，同时在超低流量场景中也存在约700个小区隶属高校场景。

图2 单载波日均流量TOP/BOTTOM分布

网络配置方面，整体4G网络厚度依然较薄弱，尤其在县城以上区域，多层配比需进一步提升以满足不断增长的4G网络流量。现网配比四频及以上基站占比4%，传统的保障手段已存在资源瓶颈，需考虑引入5G进行有效分流，同时通过对现网高配置（F+FDD1800）小区进行统计分析，4G网络局部区域负荷依然承担较大压力。

5G频段与现有4G D频段重叠，随着5G网络的逐步部署，需对5G规划区内的4G D频段移频或者拆除，从某省份的现网D频段配置可以看出，D频段配置均不高，其中配置单D小区占比68%，配置2D以上小区占比约32%，且D频段RRU支持移频情况较高，D频段RRU支持移频至单D3占比85%，支持移频至D3+D7占比10%，仅支持D1+D2不支持移频的占比5%。D频段RRU的低配置及高移频比使得5G建设后D频段RRU保留并移频成为可能，在5G网络规划建设中应结合D频段RRU设备能力和业务情况进行逐站点制定细化方案，在确保满足4G网络负荷的情况下尽可能发挥存量D频段设备的价值最大化。

图3 D频段RRU频点配置情况

2 5/4G业务预测

4G用户主要包含普通用户和不限量用户，其中不限量用户DOU约为普通用户DOU的3倍，不限量用户渗透率直接影响着网络流量的发展，截止目前某省不限量用户占比约50%，县城以下区域不限量用户占比约20%，县城及以下区域的不限量套餐用户占比依然有较大提升空间。同时参考国外已运营5G运营情况，初期主要以低流量单价吸引用户，以5G品牌体验提升单用户APRU，高清晰分辨率的视频播放业务成为主流，5G的部署将进一步释放了4G用户的流量需求。结合省公司市场口进行未来3年的业务情况进行预测，预计到2021年4G网络承载流量将到达峰值，5G预计至2021年才可分流约25-30%，总体上2020-2021年4G网络依然存在较大的容量保障压力。

3 5/4G协同下的4G容量保障策略

5G与现网D频段共用160M频谱资源，共址建设时应合理处置现网D频段设备（保留移频、拆除补容），保留移频需同步考虑设备移频能力和基站现有业务水平，拆除补容主要通过反开3D-MIMO或补充FDD1800方式，其中3D-MIMO可实现4/5G网络结构简化且在高楼场景具备明显优势，但FDD1800在深度覆盖及上行能力上表现更优，拆除补容的具体协同方式需结合场景和业务情况精细化制定站点级方案。

表1 4/5G协同策略优劣势分析

4G网络频率资源丰富，县城以上基站已基本实现多层网部署，4G网络负荷应按物理扇区全盘考虑，高业务量基站应优先做好物理扇区下各频点负载均衡、拆闲补忙，同时对现网已存在高负荷的小区优先考虑反开3D-MIMO实现容量保障。结合某省现网流量现状和预测增幅，定义出物理扇区高低流量标准：

① 物理扇区低流量标准：物理扇区下的各频点日均流量之和的0.7倍；

② 物理扇区高流量标准：物理扇区下的各频点日均流量之和的1.5-2倍；

对于整站各物理扇区流量均低于物理扇区低流量标准的低业务D频段基站，优先考虑D频段设备保留移频，发挥D频段基站设备价值最大化，同时对于物理扇区流量达到物理扇区高流量标准的高业务非D频段基站优先考虑补充FDD1800或反向开通3D-MIMO进行容量协同。基于以上原则对中部某省份现网19种不同类型的基站配置进行梳理，归纳出“两不动、两移频、四增强、十一反开”的4G容量保障策略。

图4 5/4G协同下的4G容量保障策略

4 结束语

本文通过4G网络现状的研究并分析未来3年的5/4G网络业务需求，预测4G网络在未来两年依然存在容量保障压力，在充分考虑5/4G协同下提出了“两不动、两移频、四增强、十一反开”的4G容量保障策略，研究成果既充分考虑了部分低业务D频段基站的保留移频，发挥D频段基站的价值最大化，同时也针对部分高业务非D频段扇区进行反开3D-MIMO或补充FDD1800，有效缓解了4G网络容量压力。