摘" 要：通信网络经过多轮迭代建设，从2G网络演进到5G网络，近几年来4G网络基本未投资建设，网络一直被容量问题追着走。目前4G/5G网络共存，而电联4G/5G共享后存在5个频段，电联双方并未进行全面定位，特别是低频。因此亟须重新定位频率、重构物理结构，为后续的频段演进奠定4G/5G网络。文章通过网络分层背景分析，研究电联4G/5G网络演进思路、构造目标网络结构；通过网络分层策略，低频打造深度覆盖层、中频打造基础覆盖层和容量层，高频打造热点容量层，共建成一张三频分层四场景的目标网络结构，此研究具有重要的指导意义。
关键词：网络分层；覆盖层；容量层；演进思路；网络架构
中图分类号：TN929.5" " 文献标识码：A" 文章编号：2096-4706（2024）22-0005-05
Research on the 4G/5G Target Network Architecture of ITU Based on Network Layering
Abstract： The communication network has undergone multiple rounds of iterative construction， evolving from the 2G network to the 5G network. In recent years， the 4G network has not been invested in construction， and the network has been pursued by capacity issues. At present， 4G/5G networks coexist， while there are five frequency bands after 4G/5G sharing in ITU. The two sides of ITU do not have a comprehensive positioning， especially low frequency. Therefore， it is urgent to reposition the frequency and reconstruct the physical structure to lay a 4G/5G network for the subsequent frequency band evolution. This paper studies the evolution idea and constructs the target network structure of the ITU 4G/5G network through background analysis of network layering. Through the network layering strategy， the deep coverage layer is built at low frequency， the basic coverage layer and the capacity layer are built at medium frequency， the hot spot capacity layer is built at high frequency， and a three-frequency layered and four-scene target network structure is built. This study has important guiding significance.
Keywords： network layering; covering layer; capacity layer; evolution idea; network architecture
0" 引" 言
随着网络技术的不断发展，通信网络由2G发展到4G再发展到5G，网络结构和频段也在不断地发生变化[1]。随着电联双方4G/5G网络的共享，出现双方多频段组网现象，电联没有结合频率覆盖特点和低频重耕预期目标，没有对电联高中低频率资源进行功能性规划，覆盖和容量功能混用，频率资源利用效率低。为提升户感知和市场竞争力，进行面向基于网络分层的电联4G/5G目标网络架构研究尤为重要[2]。
1" 网络分层形成背景
1.1" 外部无线环境变化
随着经济增长，城市建设快速发展，城市版图不断扩大。乡镇城市化，城市都市化，网络用户呈现爆炸式集中；鳞次栉比的高楼拔地而起，导致无线环境快速恶化。
1.2" 内部网络结构复杂
1）电联4G/5G站点按需补点，网络覆盖效率低、干扰大，用户感知提升难。
2）电联4G/5G各自多网络组合，一方面4G/5G天馈结构不合理；一方面天线合并造成方向偏差、周边建设导致方向阻挡等，没有系统性地开展覆盖方向的评估优化，覆盖效能和站点价值受限严重；一方面电联双方天线覆盖方向及下倾角存在差异。
3）电联5G全面共享、4G逐步共享，但多频组网目标不明确、网络覆盖层和容量层没有分离控制，电联工参中各频段天线混乱，频率资源利用效率低。没有结合频率覆盖特点和低频重耕预期目标，没有对电联频率资源进行功能性规划，覆盖和容量功能混用，频率资源效率低[3]。
4）电联双方5G继承4G站点布网，没有针对5G无线核心特性进行专门设计，5G网复用效能低：5G大部分都沿用了4G的工参进行5G站点覆盖，没有针对5G最重要的Massive MIMO特性进行规划优化。
1.3" 空间受限无竞争优势
电联网络逻辑结构复杂，小区承载功能重叠，业务、覆盖、容量、性能相互制约，容量的提高必然引起质量下降；小区之间的相关性大，质量要素错综复杂，牵一发而动全身，难以优化。目前电联5G带宽共240M，移动5G带宽290M，5G频段资源低于移动；电联4G带宽共60M，移动4G带宽125M，4G频段资源低于移动。
1.4" 用户期望高竞争力大
网络通信需求从仅为简单的语音通话和短信，发展到语音和数据业务并重，对通信质量、速率和可靠性的期望越来越高；4G时代不限量套餐模式下导致业务量增量不增收，运维成本高企；客户环保意识日益增强，增加优化压力和网络建设难度。
2" 网络分层目标网络
2.1" 网络演进思路
2.1.1" 网络演进必要性
网络经过多轮迭代建设，从2G演进到5G，近几年来4G网络未投资建设，网络一直被容量问题追着走，电联4G/5G共享后亟须重新定位频率、重构物理结构，为后续的频段演进奠定基础。5G大部分继承4G站点建设，5G Massive MIMO需发挥出大波瓣角高增益、多层空分复用等无线核心特性。
2.1.2" 网络演进可持续性
电联4G/5G网络结构需要适应双方业务发展，根据业务需求、客户价值和网络特性细分网络场景，通过功能分离和空间分离，满足客户差异化的需求和网络质量的控制需求；电联4G/5G网络结构需要适应可维护、可持续发展的需求，通过利用功能分层和空间明确，使网络的逻辑结构简明清晰，质量易控可提升，并可持续扩展。
2.1.3" 网络演进思路
网络演进的总体目标是：实现“高网络效率，高用户感知”的目标网络。实现过程可以概括为：4G质量最优化，5G复用效率最高。具体如下：
1）在覆盖上：5G高频和中频已是共建共享，4G通过电联站址合并，一方面对电联双方2.1G实施清频，降低同频之间的干扰，前期LTE 20M+NR 20M、后期演进NR 50M；一方面实施站址合并1.8G，通过1.8G RRU开双频、拆闲补盲，加强4G网络中层覆盖[4]。
2）在频率上：2.1G频率重耕后，打造NR中频覆盖和容量层；电联2G退网后，双方各演进LTE+NR，或直接电信800M演进为NR、联通900M演进为LTE。
网络演进思路如图1所示。
2.2" 目标网络结构
通过电联双方整合两家5个频段带宽，共建成一张三频分层四场景的目标网络结构。目标网络结构清晰，4G和5G打底网形成连续覆盖，容量层吸收业务，后续无须大规模调整。后续平滑演进，网络分层结构可随着网络演进持续继承。各制式频段和场景定位如下[5-6]：
1）2G。联通已完成2G清退；电信2G逐步清退，2023年底全部清退。
2）4G。FDD 900M（2*10M）、LTE和NB-loT连续覆盖，作为4G低频基础覆盖层；FDD 1.8G（2*40M）连续覆盖，市区县城基础覆盖，农村乡镇容量覆盖，作为4G中频覆盖容量层；FDD 1.8G（2*10M）热点区域容量叠加吸收，作为4G高频热点容量层。
3）5G：FDD 800M（2*15M），城市深度覆盖和农村广覆盖，作为5G低频基础覆盖层；FDD 2.1G（2*50M），连续覆盖，市区和县城室分深度覆盖，农村乡镇容量覆盖，作为5G中频覆盖容量层；TDD 3.5G（200M）市区县城热点区域容量吸收，TDD 5G（100M）农村乡镇热点区域容量吸收，作为5G高频热点容量层。
目标网络结构如图2所示。
2.3" 目标网络结构四化特征
具体如下：
1）功能定位分离化：在网络层面，容量、覆盖功能相对分离，搭建长期持续稳定的覆盖层，形成富有扩展弹性的容量层。在小区层面，小区频段功能清晰，规划基础覆盖、深度覆盖、室内覆盖、容量吸收等功能明确的小区频段，降低网络复杂度。
2）容量配置均衡化：控制4G和5G容量层的配置与覆盖层均衡，提高载波资源的利用率；根据用户和话务的分布，实施场景区域容量配置和层间容量配置，实现区域服务等级差异化，提高设备资源的利用率。
3）覆盖控制精准化：容量层强化话务热点覆盖，精准吸收话务，避免点干扰扩散为面干扰，降低全局干扰；覆盖层低频段精准深度覆盖，降低局部干扰。
4）统一配置标准化：统一TAC规划配置，4G电联共享TAC各自规划、TAC边界插花严重，影响用户感知，通过电联双方TAC统一规划配置，消除TAC插花，提升用户感知；统一PCI规划配置，4G电联共享后重叠覆盖和模三干扰严重，通过统一PCI规划降低模三干扰，通过站址合并降低重叠覆盖；统一参数配置，电联双方参数配置差异较大，特别是切换参数，造成小区负荷不均衡，通过参数配置一致化，均衡小区间负荷，提升网络利用率。
3" 网络分层组网策略
3.1" 低频深度覆盖层
3.1.1" 低频网络现状
目前联通2G已退网，4G LTE 900M将由5M演进到10M，但只有部分共享给电信，未实现全量共享。电信2G逐步在退网，现网2G和4G共存800M频段，LTE 800M存在非标配置，带宽类型有5M、7.6M、8.8M、10M，至2023年底广东实现2G全退网，最终演进到LTE 10M，同时也只有部分小区共享。对于低频组网策略电联双方均未明确。
3.1.2" 低频组网策略
电联双方低频构建网络深度覆盖层：市区和县城为深度覆盖层，农村和乡镇为广域覆盖层。
组网策略一：电联双方低频各自演进LTE 5M+NR 5M，双方均为小带宽配置，发挥不出5G大带宽、高速率的优势，5M NR感知速率远不如LTE 10M，频率重耕意义不大。目前电联4G只对中频1.8G和2.1G做全量共享，并未对低频800M和900M做全量共享，发挥不出低频深度覆盖的优势。移动和广电已共享700M频段30M带宽，形成打底网络作深度覆盖，比对移动电联毫无网络竞争优势。
组网策略二：电联双方低频实现全量共享，800M和900M分别演进为5G和4G网络。联通2G 900M退网后演进为900M FDD LTE 2*10M和NB-Iot，对4G全网作连续覆盖，为市区和县区作深度覆盖层，为农村和乡镇作广域覆盖层。电信2G 800M退网后同时获取额外5M，演进为800M NR 2*15M，对5G全网作连续覆盖，为市区和县区作深度覆盖层，为农村和乡镇作广域覆盖层[7]。
低频组网策略如图3所示。
建设优先级：建议采用组网策略二，分场景、分步骤、分频段演进低频目标网络结构，由于电信800M主要以覆盖农村为主，如某地市农村物理站点占比48.26%最高，联通对标移动900M覆盖以乡镇覆盖为主，如某市乡镇占比43.09%最高。双方低频站点数量和站址存在差异，需对电联低频实施站点合并4G/5G网络共同覆盖，优先构建农村和乡镇低频网络，再构建县城和市区，如表1所示。
3.2" 中频覆盖容量层
3.2.1" 中频网络现状
目前电信在2.1 GHz频点上可用2*20M带宽，联通实际已用2*25M，剩余2*10M未分配，结合3GPP协议中规定的系统带宽设置，后续可逐步演进至2*50M的FDD。而现网电信2.1G、联通2.1G和NR 2.1G三网共存40M带宽，既存在2.1G LTE之间同频干扰，也存在2.1G LTE和2.1G NR之间的干扰，影响4G/5G用户感知。
3.2.2" 中频组网策略
电联双方中频构建网络覆盖层和容量层：电联双方LTE 2.1G频段演进为5G FDD 2*50M连续覆盖，作为市区和县城室分深度覆盖层，作为农村和乡镇为容量层。电联双方LTE 1.8G频段通过站址合并，设备拆闲补忙（盲），重构为4G FDD 2*40M双载波连续覆盖，作为市区和县城基础覆盖层和容量层，作为农村和乡镇容量层。
2.1G演进重耕：联通2.1G 20M+电信2.1G 20M，清退一方频段，演进为电联LTE 2.1G 20M+电联NR 2.1G 20M，降低同频干扰；通过4G用户协转5G用户，4G的2.1G网络负荷转移至5G网络和4G 1.8G网络，演进为电联NR 2*40M；通过获取联通额外5M，再演进为电联NR 2*50M。
中频组网策略如图4所示。
1.8G合并扩频：一是站址合并，对电联4G共址站点和近址站点，腾退一方基站和L 2.1G，将承载在L 2.1G的业务向L 1.8G迁移，将1.8G打造成4G中频网络覆盖层；二是1.8G扩频，电联开启1 650和1 850两个频点，共40M带宽，打造成4G中频网络容量层。
3.3" 高频热点容量层
3.3.1" 高频网络现状
目前电联5G使用3.5G频段，3 400～3 500 MH作为室外市区和县城的连续覆盖，3 500～3 600 MH作为室内覆盖，热点区域开启3 400～3 600 MH双载200M。该组网策略使用高频作为室外连续覆盖，由于频段高、损耗大，覆盖效果远不如中频和低频覆盖，缺乏广域覆盖和深度覆盖。
3.3.2" 高频组网策略
5G网络，将高频3.5G由覆盖层转变为热点容量层，将电联3.5G共200M做为市区和县城热点容量层，将电联3.5G 100M做为农村和乡镇场景所在的工业区和学校的容量层[8-10]。4G网络，由于4G电联共享清退2.1G容量层，将1.8G软扩10M做为LTE局部的热点容量层，与中频1.8G形成LTE 50M容量吸收。
4" 结" 论
通信网络经过多轮迭代建设，从2G网络演进到5G网络。外部无线环境变化导致无线环境快速恶化，内部网络结构复杂、各频段天线混乱、频率资源效率低，空间受限相对移动无竞争优势，用户期望高竞争力大。通过共建成一张三频分层四场景的目标网络结构研究，在网络层面，容量、覆盖功能相对分离，搭建长期持续稳定的覆盖层，形成富有扩展弹性的容量层。该分层组网策略，目标网络结构清晰，低频形成打底网的深度覆盖层，中频形成基础覆盖和容量的连续覆盖层，高频形成热点容量的覆盖层，平滑演进，对电联双方4G/5G网络结构演进具有重要的指导意义。
参考文献：
[1] 林婉玲.共建共享让5G网络优化大有可为 [N].通信信息报，2023-05-31.
[2] 李光文，朱健，邵永宇.乡村5G基站无线网络建设探讨 [J].通信与信息技术，2023（3）：83-84+109.
[3] 钱立富.电联加快推进实现“4G一张网” [N].IT时报，2023-04-21.
[4] 盛莉莉，付斐，祝海亮，等.4G电联共建共享背景下的测算模型研究 [J].江苏通信，2023，39（1）：32-38.
[5] 徐磊.深圳城际铁路5G公专网应用研究 [J].铁道运输与经济，2023，45（7）：119-125.
[6] 汪洁云.室内5G网络分场景建设方案分析 [J].智能建筑与智慧城市，2023（2）：21-23.
[7] 李鹏程.智慧城市建设背景下5G无线网网络规划 [J].中国新通信，2023，25（4）：13-15.
[8] 许志宏.基于精准定位提升5G分流比的研究 [J].现代信息科技，2023，7（24）：57-60.
[9] 毛建新.盐城5G无线网络规划设计 [D].南京：南京邮电大学，2021.
[10] 强奇，武刚，黄开枝，等.5G安全技术研究与标准进展 [J].中国科学：信息科学，2021，51（3）：347-366.
