霍繼盛

（北京中網(wǎng)華通設(shè)計(jì)咨詢有限公司，北京 100071）

1 2.1G對(duì)于5G組網(wǎng)的意義

1.1 3.5G獨(dú)立組網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)乏力

3.5G與2.1G相比，頻率高、穿透能力差、繞射和衍射能力差，上行覆蓋能力與2.1G相差5.2 dB，與友商2.6G相差4.2 dB[1-3]。

3.5G獨(dú)立組網(wǎng)相比高低頻混合組網(wǎng)Capex高，包括設(shè)備成本、配套成本以及運(yùn)維成本均比2.1G設(shè)備高。表1為相同邊緣速率下的上行覆蓋對(duì)比。

1.2 2.1G可以有效增強(qiáng)3.5G覆蓋和容量

SA階段，2.1G重耕為5G，通過(guò)和3.5G載波的聚合，有效提升5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和容量，實(shí)現(xiàn)廣覆蓋的連續(xù)性、靈活性。圖1為高低頻組網(wǎng)提升覆蓋原理圖。

1.3 2.1G重耕為5G頻譜效率及能效更高

相比于LTE，5G空口優(yōu)勢(shì)明顯：提升20%資源利用率，頻譜效率更高；更快響應(yīng)時(shí)間，低時(shí)延業(yè)務(wù)效率提升約3倍；能效更高，移動(dòng)性與靈活性更好；小區(qū)邊界用戶感知更好。

1.4 2.1G動(dòng)態(tài)頻譜共享精準(zhǔn)匹配4G/5G

采用DSS功能實(shí)現(xiàn)4G/5G全頻譜共享，動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)提供毫秒級(jí)的資源調(diào)度，實(shí)現(xiàn)4G/5G資源共享。支持低頻段平滑演進(jìn)到5G。低頻保證SA覆蓋性能，CA擴(kuò)展中高頻覆蓋，共享4G頻譜、基帶、射頻，TCO最優(yōu)。對(duì)LTE的影響降到最低，充分保證現(xiàn)網(wǎng)用戶體驗(yàn)，低頻NR的性能最優(yōu)，充分利用現(xiàn)有LTE頻譜資源。

表1 相同邊緣速率下的上行覆蓋對(duì)比

圖1 高低頻組網(wǎng)提升覆蓋原理圖

2 2.1G NR部署條件

2.1 標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)

3GPP2020年4月發(fā)布的G30版本新增支持25/30/40 MHz帶寬，7月發(fā)布R16版本支持50M帶寬。表2為3GPP G30版本新增支持帶寬情況，表3為相關(guān)特性功能支持情況。

表2 3GPP G30版本新增支持帶寬情況

表3 相關(guān)特性功能支持情況

2.2 芯片支持

為適配網(wǎng)絡(luò)、終端發(fā)展，2.1G芯片產(chǎn)業(yè)鏈在加速部署，第二代芯片開始已支持2.1G NR以及DSS功能。

2.3 終端硬件支持

2020年新發(fā)布手機(jī)硬件上基本均支持2.1G，受限于2.1G NR牌照未定，商用軟件版本目前均未開放。

2.4 設(shè)備支持

聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)80%的L2100 RRU硬件支持升級(jí)到5G，但通道、功率、帶寬等配置低于集采要求，按聯(lián)通集團(tuán)集采要求，新建設(shè)備通道4TR、帶寬55 MHz、功率要求80 W（愛立信僅60 W）。

2.4.1 現(xiàn)網(wǎng)L2100升級(jí)

現(xiàn)網(wǎng)80%的RRU硬件支持升級(jí)至5G：現(xiàn)網(wǎng)RRU支持升級(jí)的設(shè)備主要為2TR（支持升級(jí)種的98%）；中興的設(shè)備IBW只支持到40M；除華為RRU5905外，設(shè)備單通道功率都低于80 W。表4為聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備L2100升級(jí)5G統(tǒng)計(jì)。

表4 聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備L2100升級(jí)5G統(tǒng)計(jì)

2.4.2 新建2.1G NR

新建2.1G NR滿足聯(lián)通集團(tuán)集采要求：IBW達(dá)到55 MHz；通道數(shù)要求4TR；華為、中興的設(shè)備單通道功率達(dá)到80 W，愛立信的RRU為60 W。表5為聯(lián)通2.1G NR設(shè)備型號(hào)。

表5 聯(lián)通2.1G NR設(shè)備型號(hào)

3 2.1G NR測(cè)試及結(jié)果

3.1 NSA試驗(yàn)測(cè)試情況

3.1.1 基站情況

本試驗(yàn)站點(diǎn)采用1個(gè)扇區(qū)S1配置，樓頂3 m抱桿，站高17 m。本站采用NSA組網(wǎng)模式進(jìn)行測(cè)試。表6為NSA試驗(yàn)站2.1G NR試驗(yàn)站信息。圖2為NSA試驗(yàn)站2.1G NR試驗(yàn)站站型結(jié)構(gòu)圖。

圖2 NSA試驗(yàn)站2.1G NR試驗(yàn)站站型結(jié)構(gòu)圖

3.1.2 2.1G NR Speedtest速率

3.1.2.1 2.1G NR10M帶寬下Speedtest速率

10M帶寬下選取兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，平均下行速率89 Mb/s，平均上行速率44 Mb/s。圖3為NSA試驗(yàn)站2.1G NR10M Speedtest速率，表7為NSA試驗(yàn)站2.1G NR10M Speedtest速率統(tǒng)計(jì)。

表6 NSA試點(diǎn)站2.1G NR試驗(yàn)站信息

圖3 NSA試驗(yàn)站2.1G NR10M Speedtest速率

表7 NSA試驗(yàn)站2.1G NR10M Speedtest速率統(tǒng)計(jì)

3.1.2.2 2.1G NR 20M 帶寬下Speedtest速率

20M帶寬下選取兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，平均下行速率160 Mb/s，平均上行速率50 Mb/ps。20M帶寬比10M帶寬下行速率提升180%，上行速率提升114%。圖4為NSA試驗(yàn)站2.1G NR20M Speedtest速率，表8為NSA試驗(yàn)站2.1G NR20M Speedtest速率統(tǒng)計(jì)。

表8 NSA試驗(yàn)站2.1G NR20M Speedtest速率統(tǒng)計(jì)

3.1.2.3 20M帶寬+LTE雙連接的Speedtest速率

圖4 NSA試驗(yàn)站2.1G NR20M Speedtest速率

20M帶寬+LTE雙連接模式下，平均下行速率220 Mb/s，平均 上行速率44 Mb/s。雙連接模式下比10M帶寬下行速率提升明顯，上行速率基本無(wú)提升。圖5為NSA試驗(yàn)站2.1G NR20M+LTE雙連接Speedtest速率，表9為NSA試驗(yàn)站2.1G NR20M+LTE雙連接Speedtest速率統(tǒng)計(jì)。

表9 NSA試驗(yàn)站2.1G NR20M+LTE雙連接Speedtest速率統(tǒng)計(jì)

3.1.2.4 測(cè)試速率總結(jié)

現(xiàn)場(chǎng)采用現(xiàn)網(wǎng)UL2100設(shè)備升級(jí)到ULN2100，在配置10M帶寬下，NR2.1 2TR 下載速率達(dá)89.5 Mb/s，配置20M帶寬NR 2TR實(shí)測(cè)為161 Mb/s，基本接近理論值。未來(lái)按照50 MHz帶寬4T4R商用部署時(shí)，下載速率可達(dá)800+ Mb/s。

圖5 NSA試驗(yàn)站2.1G NR20M+LTE雙連接Speedtest速率

3.1.3 2.1G NR與3.5G NR測(cè)試對(duì)比

受基站地理位置及2.1G-NR小區(qū)安裝位置受限，選取圖6中一段路進(jìn)行2.1G與3.5G對(duì)比測(cè)試，觀察信號(hào)隨距離增加的變化，看2.1G低頻較3.5G高頻的頻段優(yōu)勢(shì)。圖6為測(cè)試環(huán)境照。

圖6 測(cè)試環(huán)境照

為了方便對(duì)比測(cè)試，暫時(shí)調(diào)整2.1G、3.5G及錨點(diǎn)站ETYLFDD00297B小區(qū)統(tǒng)一朝向230°方向（站高、下傾角已調(diào)為一致，測(cè)試完成后角度復(fù)原），扇區(qū)方向主要沿路覆蓋，存在少量阻擋。

3.1.3.1 RSRP測(cè)試對(duì)比

2.1GNR平均RSRP=-73.39 dBm，3.5G NR平均RSRP=-90.48 dBm，如圖7所示。圖8為DT對(duì)比測(cè)試圖，圖9為RSRP變化圖（左為2.1G NR，右為3.5G NR）表10為2.1GNR與3.5GNR的RSRP對(duì)比。

圖7 RSRP測(cè)試對(duì)比（左為2.1G NR，右為3.5G NR）

圖8 DT對(duì)比測(cè)試圖

圖9 RSRP變化圖（左為2.1G NR，右為3.5G NR）

表10 2.1GNR與3.5G NR的RSRP對(duì)比

對(duì)比測(cè)試中，2.1G的RSRP更好，整體比3.5G的RSRP高出10 dBm往上，距離較遠(yuǎn)位置更是將近20 dBm。這顯示出了2.1G低頻段衍射、繞射強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，2.1G比3.5G將擁有更遠(yuǎn)，更廣的覆蓋范圍。

3.1.3.2 下行速率測(cè)試對(duì)比

下行速率受SINR影響較大，由于2.1G-SINR受到干擾波動(dòng)較大，因此速率也同步發(fā)生較大波動(dòng)。圖10為MAC層下行速率變化圖。

圖10 MAC層下行速率變化圖

3.1.4 測(cè)試總結(jié)

2.1G相比3.5 G具有天然的頻段優(yōu)勢(shì)，傳播距離更遠(yuǎn)，繞射和衍射能力更強(qiáng)，與3.5G頻段融合組網(wǎng)可以有效提高5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力和上下行速率。

2.1G覆蓋測(cè)試展現(xiàn)了良好的覆蓋性能，在10M和20M帶寬下均有良好的測(cè)試速率和覆蓋性能，可以更好地進(jìn)行廣覆蓋和補(bǔ)充容量。

3.5G在覆蓋對(duì)比上要比2.1G相差10～14 dB，距離越遠(yuǎn)，差距越大，因此對(duì)于未來(lái)的低業(yè)務(wù)場(chǎng)景，2.1G的優(yōu)勢(shì)更加明顯，是未來(lái)低成本5G覆蓋的重要手段。

3.2 SA組網(wǎng)測(cè)試情況

3.2.1 2.1G NR與3.5G NR測(cè)試對(duì)比

在某市部署12個(gè)2.1NR站點(diǎn)，組織測(cè)試。

3.2.1.1 基站參數(shù)設(shè)置

表11為SA組網(wǎng)3.5G與2.1G NR試點(diǎn)站參數(shù)。

3.2.1.2 2.1G NR與3.5G NR覆蓋對(duì)比

2.1G NR上行覆蓋優(yōu)于3.5G NR，當(dāng)3.5G NR覆蓋低于-100 dBm時(shí)，4TR的2.1G NR上行速率逐漸優(yōu)于3.5G NR，當(dāng)3.5G NR覆蓋低于-110 dBm時(shí)，2TR的2.1G NR上行速率逐漸優(yōu)于3.5G NR。

表11 SA組網(wǎng)3.5G與2.1G NR試點(diǎn)站參數(shù)

2.1G NR提升深度覆蓋，3.5G NR上行已脫網(wǎng)狀態(tài)，2.1G NR在2TR仍有接近3 Mb/s上行速率，在4TR仍有18 Mb/s上行速率。表12為2.1G NR 與3.5G NR覆蓋對(duì)比。

3.2.1.3 2.1G NR與3.5G NR速率對(duì)比

2.1G NR在20M帶寬時(shí)，測(cè)試下行速率峰值可達(dá)到250 Mb/s，是3.5G的24%。表13為2.1G NR與3.5G NR速率對(duì)比。

表12 2.1G NR 與3.5G NR覆蓋對(duì)比

表13 2.1G NR 與3.5G NR速率對(duì)比

3.2.2 2.1G NR 2TR與4TR測(cè)試對(duì)比

同等功率下，4TR的覆蓋、速率都優(yōu)于2TR，對(duì)邊緣區(qū)域的覆蓋和感知提升更明顯。

3.2.2.1 參數(shù)配置

表14為2.1G NR 2TR與4TR參數(shù)配置。

3.2.2.2 測(cè)試結(jié)果

4TR的覆蓋優(yōu)于2TR，在邊緣的信號(hào)強(qiáng)度約為8dB；4TR上、下行速率優(yōu)于2TR，距離越遠(yuǎn)，上、下行速率提升越明顯；下行邊緣提升可達(dá)145%，上行邊緣提升超38倍。表15為2.1G NR 2TR與4TR測(cè)試對(duì)比。

表14 2.1G NR 2TR與4TR參數(shù)配置

表15 2.1G NR 2TR與4TR測(cè)試對(duì)比

3.2.3 2.1G NR 2 W/MHz與1 W/MHz測(cè)試對(duì)比

2 W/MHz功率譜密度的覆蓋、速率都優(yōu)于1 W/MHz，在邊緣有較明顯的提升。

3.2.3.1 參數(shù)配置

表16為2.1G NR測(cè)試站點(diǎn)功率參數(shù)配置。

表16 2.1G NR測(cè)試站點(diǎn)功率參數(shù)配置

3.2.3.2 測(cè)試結(jié)果

2 W/MHz功率譜密度覆蓋優(yōu)于1 W/MHz，平均提升2～5 dB；2 W/MHz功率譜密度對(duì)上、下行邊緣速率提升明顯，2通道的邊緣提升比4通道邊緣提升更明顯。表17為2 W/MHz與1 W/MHz測(cè)試對(duì)比。

3.3 NSA試驗(yàn)站與SA組網(wǎng)試點(diǎn)對(duì)比

NSA試驗(yàn)站和SA組網(wǎng)基站測(cè)試證明了2.1G NR相比3.5G NR具有天然的頻段優(yōu)勢(shì)，傳播距離更遠(yuǎn)，繞射和衍射能力更強(qiáng)，與3.5G頻段融合組網(wǎng)可以有效提高5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力和上下行速率。

2.1G NR在NSA、SA模式下主要差別在上下行速率，采用2TR 20M組網(wǎng)時(shí)SA模式上下行速率均高于NSA模式。表18為2.1G NR NSA與SA測(cè)試速率對(duì)比。

4 2.1G NR部署策略

4.1 2.1G NR部署建議策略

新建室外2.1G NR優(yōu)先擴(kuò)大5G覆蓋，升級(jí)站點(diǎn)優(yōu)先共址3.5G NR，室分優(yōu)先建設(shè)低業(yè)務(wù)非口碑樓宇。

表17 2 W/MHz與1 W/MHz測(cè)試對(duì)比

表18 2.1G NR NSA與SA測(cè)試速率對(duì)比

4.1.1 室外部署策略：室外連片擴(kuò)大覆蓋

新建2.1G NR以擴(kuò)大覆蓋為原則，優(yōu)先在外圍（未建設(shè)及規(guī)劃3.5G NR）部署，然后再考慮在城區(qū)3.5G部署提升上行覆蓋和深度覆蓋。

現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)優(yōu)先升級(jí)與3.5G NR共址（含本期規(guī)劃）的站點(diǎn)，通過(guò)2.1G NR解決3.5G上行問(wèn)題，支撐業(yè)務(wù)發(fā)展。

以連續(xù)部署為原則，2.1G NR同時(shí)考慮現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)和新建方式進(jìn)行連片部署。

4.1.2 室內(nèi)部署策略：室內(nèi)升級(jí)非口碑場(chǎng)景

室分2.1G NR避免與室分3.5G同址，造成投資浪費(fèi)，2.1G NR優(yōu)先建設(shè)日均業(yè)務(wù)小于50 GB的非口碑場(chǎng)景。

室分2.1G NR升級(jí)時(shí)，優(yōu)先利舊現(xiàn)網(wǎng)室內(nèi)分布系統(tǒng)，后續(xù)再根據(jù)5G業(yè)務(wù)情況按需進(jìn)行雙通道改造。

4.2 2.1G NR部署頻率策略

2.1G NR部署過(guò)程中電信、聯(lián)通需要加大4G和5G共建共享力度，1 800M和2 100M頻率資源全面共享。

以北方某地市為例進(jìn)行說(shuō)明，如圖11所示。

圖11 某地市聯(lián)通、電信現(xiàn)網(wǎng)基站分布圖

電信現(xiàn)網(wǎng)L1800站點(diǎn)與聯(lián)通L1800站點(diǎn)重合度64%（站間距≤100 m），重合站點(diǎn)數(shù)713個(gè)，在網(wǎng)絡(luò)重耕過(guò)程中可加大4G 1 800M基站全面共享，騰退現(xiàn)網(wǎng)天面資源用于5G建設(shè)，雙方1 800M資源共享用于4G容量保障，釋放2 100M頻段用于5G建設(shè)。

現(xiàn)網(wǎng)2.1G使用情況：2.1G頻段主要用于聯(lián)通L2100、U2100和電信L2100室內(nèi)外站點(diǎn)。

站點(diǎn)分布：聯(lián)通L2100室外站點(diǎn)992個(gè)，U2100室外站點(diǎn)2 792個(gè)，L2100站點(diǎn)主要在各城區(qū)和熱點(diǎn)區(qū)域，U2100站點(diǎn)主要分布在城區(qū)和發(fā)達(dá)農(nóng)村；電信L2100室外站點(diǎn)90個(gè)，室分292棟，主要分布在各城區(qū)。聯(lián)通基站2.1G資源占用相對(duì)較多。

根據(jù)上述資源分析本地市2.1G頻率規(guī)劃建議如下：

（1）從現(xiàn)網(wǎng)數(shù)量角度來(lái)講，可優(yōu)先重耕電信2.1G頻段，用于5G網(wǎng)絡(luò)；

（2）加大1.8G頻段共享，雙方頻段保障4G容量需求，加快L2100減頻退網(wǎng)；

（3）2.1G 3/4/5G設(shè)備SDR化，頻率動(dòng)態(tài)共享，加快34G用戶向5G遷轉(zhuǎn)；

（3）加快3G退網(wǎng)，2.1G頻段全面用于5G網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)合全國(guó)聯(lián)通、電信2.1G資源占用情況和頻譜審批進(jìn)程，建議聯(lián)通在2.1G NR開通過(guò)程中分如下3個(gè)階段進(jìn)行頻率部署。

在支持DSS功能之前2.1G開10M NR，支持DSS功能后根據(jù)頻率資源和大帶寬能力開通20/30/50M DSS。

（1）25M：基于聯(lián)通目前自有25M頻率

在支持20M DSS功能之前，4G和5G以獨(dú)立載波部署，在支持20M DSS功能后，4/5G動(dòng)態(tài)頻譜共享20M資源。

（2）35M：若獲取待分配的10M頻率，帶寬達(dá)35M

在支持20M DSS功能之前，4G和5G以獨(dú)立載波部署，在支持DSS功能后，未有大帶寬時(shí)開20M，支持大帶寬功能后，DSS開至30M。

（3）55M：在35M的基礎(chǔ)上與電信共享2.1G頻率，帶寬達(dá)55M

在支持大帶寬功能之前，承建方使用自有頻率DSS，開50M大帶寬，此時(shí)4G用戶也均已共享。

4.3 2.1G NR部署功率方案

2.1G NR的單通道功率譜密度基礎(chǔ)配置為1 W/MHz，條件允許下功率配置為2 W/MHz。

建議5G單通道功率譜密度基礎(chǔ)為1 W/MHz，標(biāo)準(zhǔn)帶寬時(shí)為2 W/MHz。

在20M帶寬（含）以下的單通道功率譜密度為2 W/MHz，大帶寬時(shí)結(jié)合設(shè)備能力優(yōu)先保障5G功率。

由于40 W設(shè)備功率較低，不建議開通大帶寬載波。

5 結(jié) 論

通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試分析可看出2.1G NR覆蓋測(cè)試展現(xiàn)了良好的覆蓋性能，在10M和20M帶寬下均有良好的測(cè)試速率和覆蓋性能，在5G組網(wǎng)中可以更好地進(jìn)行廣覆蓋和補(bǔ)充容量，是未來(lái)低成本5G覆蓋的重要手段。