基于5G共建共享在2.1G频段开通业务的应用研究

苏守正 杨书宽 王浩

摘要：根据工信部5G的频段分配方案，中国电信和中国联通在 n78 上分配的频段是连续的，现两家运营商已基于3400MHz-3600MHz连续的200MHz带宽共建共享5G无线接入网。根据现有分配方案，中国电信和中国联通仅在 3.5G 频段各有 100MHz，在上行边缘速率 3Mb/s前提下，3.5G 频段较1.8GHz和2.6GHz 上行覆盖相差 9dB和5dB，导致3.5G频段的SA的上行覆盖，上行容量和时延均难以有效支撑垂直行业应用。部署2.1G频段FDD系统作为上行增强，与3.5G 协同组网，高低频互补，时频域聚合，从而在上行覆盖、上行容量和时延特性乃至投资上具备转向ToB的网络优势和经济可行性。

关键词：2.1G;5G;无线接入网;40M带宽;共建共享

一、引言

2019年6月6日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。目前各大运营商已经在全国范围内县级以上城市完成重点区域5G覆蓋。中国电信5G频段是 3.5GHz 频段 （3400MHz-3500MHz）;中国联通5G频段是3.5GHz 频段 （3500MHz-3600MHz），从分配的频段可以看出，中国电信和中国联通在 n78 上分配的频段是连续的，现两家运营商已基于3400MHz-3600MHz连续的200MHz带宽共建共享5G无线接入网。

2021年3月5日，工信部无线电管理局发布了《2100MHz频段5G移动通信系统基站射频技术要求（试行）》公告，使中国电信与中国联通在2.1G频段建设共建共享5G网络成为可能，2.1G频段的5G网络虽然传输速率较低，但可以减少基站建设数量，低成本的进行广覆盖和深度覆盖，快速实现城市和城郊大片区域连续覆盖，避免5G手机频繁在4G和5G网络之间漫游切换。借助2.1G频段，可提高3.5G网络的覆盖半径，有效弥补3.5G高频段5G网络在热点地区外深度覆盖不足的问题[1]。

通过对3GPP规范的解读，对电信联通两家运营商在BAND1频段开通55M带宽的5G业务的可行性进行分析，并给出了40M带宽的最佳解决方案;通过进一步对现网的数据分析，得出40M带宽可以满足初期业务需求的结论，并且对未来的发展给出了后续的演进解决方案。

二、国内5G频段介绍

2017年11月，工信部正式宣布规划3300-3600MHz、4800-5000MHz频段作为5G系统的工作频段，其中3300-3400MHz频段原则上限室内使用。中国移动获2.6G 160M+4.9G 100M，电信和联通各获3.5G 100M。

2019年6月6日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，中国正式进入5G商用元年。中国移动获得了2515MHz-2675MHz和4800MHz-4900MHz两个5G频段，频段号分别为n41和n79。中国电信获得了3400MHz-3500MHz的频段，频段号为n78，中国联通获得了3500MHz-3600MHz的频段，频段号也是n78。

2019年9月9日，中国电信与中国联通签署了《5G网络共建共享框架合作协议书》，根据合作协议，中国电信将与中国联通在全国范围内合作共建一张5G接入网络。双方划定区域，各自负责在划定区域内的5G网络建设相关工作，5G网络共建共享采用接入网共享方式，核心网各自建设，5G频率资源共享的建设方案[2]。

2021年3月5日，工信部无线电管理局发布了《2100MHz频段5G移动通信系统基站射频技术要求（试行）》公告，使中国电信与中国联通在2.1G频段建设共建共享5G网络成为可能，在5G频率总体规划中，电信联通决定通过3.5G打造5G容量层;通过2.1G打造5G基础覆盖层。通过对现网2.1G频段进行重耕，以达到50M*2的带宽。在业务需求不高的时候，5G终端切换到2.1G的5G网络，自动关闭3.5G高频段载波、通道和天线，降低网络能耗。2.1G的5G网络不满足终端业务需求时，按需自动开启5G高频段网络。两个频段在5G网内切换实现毫秒级响应，时延比在4G和5G网络之间切换要小。

（一）BAND1频段分析

BAND1频段，UL：1920MHz-1980MHz;DL：2110MHz-2170MHz。中国电信和中国联通的2.1G频段都集中在BAND1频段上，重耕后可用带宽为55M。

是否可以直接利用BAND1上的55M带宽，用于电联共建共享的5G网络。根据3GPP组织发布的TS38.101和TS38.104标准进行分析，发现两大运营商现有的BAND1频段，分别落在5G规定的N1，N65，N66频段内。详见表1。

通过表1分析可知，N1、N65与现有的BAND1频段基本相同;N66与BAND1频段下行基本相同，上行不一致。

上述标明，直接在BAND 1频段开通5G 服务，在现有标准下无法实现。

（二）方案分析

如果坚持在N1频段开通55M业务，经过分析，存在两种解决方案。

方案一：与3.5G开通200M带宽一样，可采用载波聚合方式。但是根据规范，双载波聚合仍无法达到要求。因为即使采用两个20M进行聚合，仍无法满足55M带宽，必须采用三载波FR1带内聚合，但这种方式规范内是不支持的。而且从设备商的商务角度考虑，由于无法收取载波聚合和双载波的软件费用，厂商研发的积极性不高。

方案二：利用单载波直接开通55M业务。此方案将面对两个难点：1.3GPP组织是否同意;2.傅里叶变换在增加工作带宽后，会带来一些困扰。作者认为这两个难点无法妥善解决。

（二）解决方案

通过表1可知，在3GPP的规范中，N66频段支持开通40M带宽的业务，但这个解决方案面临的难点是N66对应的上行频段中，并没有在国家分配给电信和联通的BAND1中。

通过对N66频段内的1725-1740与1755-1775MHZ频段调整分配，以及对分配给联通GSM的1740-1755进行合并，通过这样一个没有难度的调整，我们将获得50M的带宽来提供业务。考虑上下各留出5M的保护间隔，实际将有上下行各40M的带宽来提供5G 业务。

但是，考虑到上行1725-1750频段的二次谐波恰好落入两家运营商的3.5G频段范围内，由于共站建设，非常容易带来频率干扰。这样，上行的安全频率只有1750-1770MHZ共20M的带宽，下行有40M 的带宽。这样会形成了一个N66频段范围内的上下行非对称频段，是可以满足3GPP规定的，详见表3，摘自3GPP TS38.101。

综上分析，电信和联通采用2110 MHz-2200 MHz之间的40M作为下行，采用1735 MHz-1755 MHz之间的20M作为上行，是没有技术障碍的。

三、面临的问题分析

采用以上解决方案，我们面临的主要问题是上下行容量是否能满足实际的应用需求。根据电信和联通5G频率总体规划，5G网络主要依靠3.5G解决容量，2.1G解决覆盖[3]。

对于3.5G和2.1G频段的覆盖区域，我们提取某省现网的平均话务密度进行分析。具体分析见表4.

经表4对比分析可知，3.5G对应的是高话务小区用户量，而2.1G对应的是平均话务小区用户量。

由于3.5G是TD模式，通常的上下行时隙配比小于0.5，与2.1G非对称的情况类似，所以只考虑下行即可。通過对比分析，可以看出利用BAND1频段开通40M带宽的5G服务足以满足现网需求。

采用N66频段开通5G，还有一个好处是未来可以支持三载波聚合，以保证2.1G投资会随着网络的发展而逐步发挥更大的效用。

四、结束语

本文通过对3GPP规范的详细解读，以及采用不同解决方案频段的对比分析，并结合某省现网数据流量情况，得出采用非对称BAND1 40M带宽用于满足电信联通共建共享阶段利用2.1G频段作为5G的基础覆盖频段，可以满足初期业务需求的结论。并且对未来的发展给出了后续的演进解决方案。

作者单位：苏守正    杨书宽    王浩    广东省电信规划设计院有限公司

参  考  文  献

[1]曹广山，马丹，李凤花，等.2.1和3.5GHz频段在5G网络中的应用建议[J].邮电设计技术，2020（6）：6-10.

[2]佟巍， 杨书宽. SA模式下5G网络共建共享技术方案研究[J]. 信息通信， 2020（12）：3.

[3]李皛，李志军，周阅天，等.5G共建共享语音业务解决方案研究[J].电子技术应用，2020，046（004）：6-9.