4G/5G 双频组网策略应用与实践

邵铭

摘要：随着5G 网络的覆盖逐步完善，4G网络投资紧缩，但农村等场景的4G网络覆盖需求仍存在较大缺口，使用5G 700M+4G 900M双频设备组网，可同时满足4G、5G网络需求。本文介绍一种4G和5G双模设备组网方案，从实践应用场景选取、4G和5G双模设备组网在网络覆盖、网络性能等维度的测试数据比对、功率共享测试等数据比对、双频组网语音业务测试等方面开展，论述4G、5G双频组网方案的可行性，以及双频组网的优势，对后期4G、5G网络的融合组网规划、优化，以及网络成本压降等具有较强的参考意义。

关键词：5G网络双频组网场景测试应用实践

一、背景

5G大规模建设以及应用后，5G网络覆盖逐步完善，随之4G网络投资逐步减少，但4G网络覆盖需求却仍然存在较大缺口，特别是农村区域新建4G 900M补盲需求和4G 900M替换TDD F频段提升覆盖需求是当前4G网络覆盖提升和信号升格的关键举措，而新型5G 700M+4G 900M双频组网可同时解决这些场景的4G\5G网络需求。5G 700M+4G 900M双频设备组网能以较少的投资满足4G和5G网络打底覆盖需求，同时能简化天面结构，同时促进4G网络演进要求。5G 700M+4G 900M双频设备采用一个RRU 融合5G 700M与4G 900M网络，基于4*120W的大功率同时满足双模组网需求，并可辅以5G NR与4G LTE共享功率功能实现设备运行效率最大化。

二、实践场景选取及测试内容

积极响应工信部“信号升格”专项行动，本次应用实践场景选取方面，基于覆盖场景、站间距、业务情况和施工条件等因素，选取铁路场景沿线站点XXX市达达木图蔬菜大棚站作为双频组网试点站点，该站点开通前仅有4G TDD F频段，开通后F频段退网，保留5G 700M与4G 900M，由900M承载原4G F频段网络需求。该站点主要覆盖村庄区域和铁路，开通前最近5G站点1.2km左右，选择该站点试点即可满足周边区域和铁路5G覆盖需求，同时通过FDD900替换F频段符合4G网络向FDD演进的目标。

为充分验证5G 700M+4G 900M双频设备设备性能，本次试点站点验证测试主要有定点上下行测试、定点语音测试、覆盖拉远测试、性能测试、共享功率开启前后对比测试和铁路覆盖能力测试等，具体测试内容如下：

测试内容	测试业务	测试方式
定点测试	上行FTP业务测试	扇区好点进行FTP上行业务测试,700M和900M分别测试
	下行FTP业务测试	扇区好点进行FTP下行业务测试,700M和900M分别测试
	VONR语音测试	扇区好点进行VONR语音测试10次
	EPSFB语音测试	扇区好点进行EPSFB语音测试10次
	VOLTE语音测试	扇区好点进行VOLTE语音测试10次
覆盖拉远测试	上行FTP业务测试	锁扇区PCI进行上行FTP业务拉网测试，直至脱网，700M和900M分别测试
	下行FTP业务测试	锁扇区PCI进行下行FTP业务拉网测试，直至脱网，700M和900M分别测试
性能测试	上行FTP业务测试	锁频段周边1.5km~2km内进行上行FTP业务拉网测试，700M和900M分别测试
	下行FTP业务测试	锁频段周边1.5km~2km内进行下行FTP业务拉网测试，700M和900M分别测试
共享功率功能测试	开通前下行FTP业务测试	共享功率功能开通前，锁扇区PCI进行下行FTP业务拉网测试，直至脱网，700M和900M分别测试
	开通后下行FTP业务测试	共享功率功能开通后，锁扇区PCI进行下行FTP业务拉网测试，直至脱网，700M和900M分别测试
铁路覆盖能力测试	锁频段FTP下行业务测试	伊犁-精河南使用2部手机锁频段做FTP下行业务，1部测试700M，1部测试900M
	自由态FTP下行业务测试	精河南-伊犁使用2部手机自由选网做FTP下行业务，1部测试700M，1部测试900M

表一：双频组网测试内容

三、双频组网应用实践测试

（一）、上下行峰值能力测试

针对试点站5G 700M与4G 900M小区，分别在扇区所覆盖方向选取好点（RSRP大于-70dBm，SINR大于20dB）定点进行FTP上传和FTP下载业务测试，评估试点站点上下行业务峰值能力。

1、上行峰值测试

5G 700M：三个小区好点平均RSRP为-59.62dBm、SINR为33.23dB，上行PDCP层峰值速率达到143.23Mbps，上行PDCP层平均速率为134.59Mbps，上行平均速率超过单验90Mbps标准49.54PP。

4G  900M：三个小区好点平均RSRP为-50.50dBm、SINR为41.66dB，上行PDCP层峰值速率达到21.03Mbps，上行PDCP层平均速率为17.91Mbps，上行平均速率超过单验15Mbps标准19.4PP。

小区名称	RSRP（dBm）	SINR(dBm)	上行PDCP层峰值速率（Mbps）	上行PDCP层平均速率（Mbps）
XXX达达木图蔬菜大棚-H5H-0711	-59.81	34.24	144.43	140.27
XXX达达木图蔬菜大棚-H5H-0712	-57.88	31.10	140.55	128.44
XXX达达木图蔬菜大棚-H5H-0713	-61.18	34.35	144.70	135.06
XXX达达木图蔬菜大棚-HLH-1-FDD900	-51.98	42.46	20.84	17.68
XXX达达木图蔬菜大棚-HLH-2-FDD900	-42.84	41.24	22.10	19.50
XXX达达木图蔬菜大棚-HLH-3-FDD900	-56.69	41.27	20.15	16.56

表二：双频组网5G 4G上行峰值速率测试

2、下行峰值测试

5G  700M：三个小区好点平均RSRP为-56.75dBm、SINR为32.85dB，下行PDCP层峰值速率达到312.53Mbps，下行PDCP层平均速率为280.98Mbps，超过单验200Mbps标准49.54PP。

4G 900M：三个小区好点平均RSRP为-53.50dBm、SINR为41.46dB，下行PDCP层峰值速率达到89.53Mbps，下行PDCP层平均速率为80.53Mbps，超过单验42Mbps标准91.74PP。

小区名称	RSRP（dBm）	SINR(dBm)	下行PDCP层峰值速率（Mbps）	下行PDCP层平均速率（Mbps）
XXX达达木图蔬菜大棚-H5H-0711	-58.98	34.24	319.12	268.02
XXX达达木图蔬菜大棚-H5H-0712	-51.55	31.11	290.10	259.42
XXX达达木图蔬菜大棚-H5H-0713	-59.73	33.21	328.36	315.50
XXX达达木图蔬菜大棚-HLH-1-FDD900	-51.81	41.75	90.77	85.83
XXX达达木图蔬菜大棚-HLH-2-FDD900	-54.71	40.93	89.24	76.37
XXX达达木图蔬菜大棚-HLH-3-FDD900	-53.99	41.69	88.58	79.39

表三：双频组网5G 4G上行峰值速率测试

（二）、极限覆盖能力测试

1、上行覆盖能力测试

（1）5G 700M上行覆盖能力测试

针对试点站5G 700M三个小区锁PCI进行上行FTP拉网测试，直至脱网：

1扇区覆盖距离为2.7km左右、上行3Mbps拐点在2.3km

2扇区覆盖距离为3.1km左右、上行3Mbps拐点在2.1km

3扇区覆盖距离为2.4km左右、上行3Mbps拐点在1.5km

各扇区因所覆盖方向的地理环境和测试道路与试点基站方向偏差不同而导致覆盖距离长度不同。

（2）4G 900M上行覆盖能力测试

针对试点站4G 900M三个小区锁PCI进行上行FTP拉网测试，直至脱网：各扇区因所覆盖方向的地理环境和测试道路与试点基站方向偏差不同而导致覆盖距离长度不同。

1扇区覆盖距离为1.9km左右、上行3Mbps拐点在1.1km；

2扇区覆盖距离为1.9km左右、上行3Mbps拐点在1.3km；

3扇区覆盖距离为1.7km左右、上行3Mbps拐点在1.1km；

图一 双频组网5G 4G上行极限覆盖能力测试

2、下行覆盖能力测试

（1）5G 700M下行覆盖能力测试

针对试点站5G 700M三个小区锁PCI进行下行FTP拉网测试，直至脱网，各扇区因所覆盖方向的地理环境和测试道路与试点基站方向偏差不同而导致覆盖距离长度不同。

1扇区覆盖距离为2.9km左右；

2扇区覆盖距离为3.4km左右；

3扇区覆盖距离为2.6km左右；

（2）4G 900M下行覆盖能力测试

针对试点站4G 900M三个小区锁PCI进行下行FTP拉网测试，直至脱网。各扇区因所覆盖方向的地理环境和测试道路与试点基站方向偏差不同而导致覆盖距离长度不同：

1扇区覆盖距离为2.2km左右；

2扇区覆盖距离为2.1km左右；

3扇区覆盖距离为2.5km左右；

 

图二 双频组网5G 4G下行极限覆盖能力测试

（三）、区域覆盖性能测试

1、5G 700M区域覆盖性能测试

锁定700M频段，占用试点站点信号后在试点站周边进行FTP上传和下载拉网测试，直至切换至其他站点结束，测试试点站点开通后对周边覆盖提升能力。在试点站周边占用1扇区1.1km左右、占用2扇区1.2km、占用3扇区1km左右，测试区域平均RSRP为-75.57dBm、平均SINR为8.57dB、PDCP层平均上传速率为79.35Mpbs、PDCP层平均下载速率为163.93Mpbs。综合覆盖率（RSRP≥-96dBm&SINR≥-3dB）平均97.27%，均优于普通城区大于95%的标准。

测试方向	RSRP均值	SINR均值	RSRP >-93dBm占比	SINR >0dB占比	城区综合覆盖率 （RSRP≥-96dBm&SINR≥-3dB）
下行	-76.09	7.98	97.48%	87.24	96.49%
上行	-75.04	9.16	98.38%	89.45	98.05%

表四：双频组网5G 700M区域覆盖综合测试结果

2、4G 900M区域覆盖性能测试

锁定900M频段，占用试点站点信号后在试点站周边进行FTP上传和下载拉网测试，直至切换至其他站点结束，测试试点站点开通后对周边覆盖提升能力。在试点站周边占用1扇区1.1km左右、占用2扇区1.5km、占用3扇区900m左右，测试区域平均RSRP为-73.79dBm、平均SINR为16.89dB、PDCP层平均上传速率为12.87Mpbs、PDCP层平均下载速率为33.21Mpbs。综合覆盖率(RSRP >= -104 and SINR >= -3)平均98.95%。

测试方向	平均RSRP	平均SINR	LTE综合覆盖率(RSRP >= -110 and SINR >= -3)	LTE综合覆盖率(RSRP >= -107 and SINR >= -3)		LTE综合覆盖率(RSRP >= -104and SINR >= -3)
上行	-78.78	14.9	100%	99.88%		99.04%
下行	-74.75	16	100%	99.67%		98.86%

表五：双频组网4G 900M区域覆盖综合测试结果

（四）、功率共享测试

1、5G 700M共享功率开启前后对比

在NR小区功率240W（4*60W）和LTE小区功率160W（4*40W）的典型功率配置不变前提下，进行锁700M小区PCI进行FTP下载拉网测试，直至脱网。对比功率共享功能开启前后拉网结果可知，在功率共享功能开启前后700M小区覆盖能力相差不大，1扇区覆盖距离3km左右、2扇区覆盖距离2.8km左右，3扇区覆盖距离2.6km左右。功率共享功能开启后RSRP和SINR略好于开启前，下行调度数并开启前多13.87，平均MCS高1.46，功能开启后下行PDCP层速率比开启前高12.85Mbps，即下行PDCP层速率增幅为19.72%，增益位置主要在中远点。由于本次测试为锁PCI极限拉网测试，存在跨站占用情况，导致在超过试点站的占用区域后存在SINR较差的情况。

功能开启状态	RSRP(dBm)	SINR(dB)	平均CQI	Grant调度数	平均MCS	下行PDCP 层速率(Mbps)
关闭	-91.12	-3.59	9.65	820.07	10.35	65.17
开启	-89.63	-2.17	9.93	833.93	11.81	78.02
增益	1.49	1.42	0.28	13.87	1.46	19.72%

表六：双频组网5G 700M共享功率开启前后对比

2、4G 900M共享功率开启前后对比

在NR小区功率240W（4*60W）和LTE小区功率160W（4*40W）的典型功率配置不变前提下，进行锁900M小区PCI进行FTP下载拉网测试，直至脱网。对比功率共享功能开启前后拉网结果可知，在功率共享功能开启前后900M小区覆盖能力相差不大，1扇区覆盖距离1.6km左右、2扇区覆盖距离1.8km左右，3扇区覆盖距离1.8km左右。功率共享功能开启后RSRP和SINR略好于开启前，下行调度数并开启前多31.10，平均MCS高0.21，功能开启后下行PDCP层速率比开启前高4.73Mbps，即下行PDCP层速率增幅为15.67%。由于本次测试为锁PCI极限拉网测试，存在跨站占用信号情况，导致在超过试点站的占用区域后存在SINR较差的情况。

功能开启状态	RSRP(dBm)	SINR(dB)	平均CQI	Grant调度数	平均MCS	下行PDCP 层速率(Mbps)
关闭	-83.03	17.88	10.14	714.25	18.70	30.18
开启	-81.83	19.11	10.22	745.35	18.90	34.91
增益	1.21	1.23	0.08	31.10	0.21	15.67%

表七：双频组网4G 900M共享功率开启前后对比

（五）、语音业务测试

为验证双频组网试点站语音业务是否正常，本次测试也针对试点站定点进行了VONR、EPSFB和VOLTE业务验证测试，各项业务均正常。

VONR测试情况如下：

小区名称	RSRP（dBm）	SINR（dB）	VONR试呼次数	VONR接通次数	VONR接通率	VONR接通时延(ms）
XXX达达木图蔬菜大棚-H5H-0711	-67.2	32.03	10	10	100%	1351.3
XXX达达木图蔬菜大棚-H5H-0712	-66.17	27.77	10	10	100%	1332.73
XXX达达木图蔬菜大棚-H5H-0713	-58.59	37.23	10	10	100%	1332.3

EPSFB测试情况如下：

小区名称	RSRP（dBm）	SINR（dB）	EPSFB试呼次数	EPSFB接通次数	EPSFB接通率	EPSFB接通时延(ms）
XXX达达木图蔬菜大棚-H5H-0711	-58.38	37.13	10	10	100%	1837.5
XXX达达木图蔬菜大棚-H5H-0712	-66.17	27.77	10	10	100%	2604.8
XXX达达木图蔬菜大棚-H5H-0713	-58.59	37.23	10	10	100%	2047.2

VOLTE测试情况如下：

小区名称	RSRP（dBm）	SINR（dB）	VOLTE试呼次数	VOLTE接通次数	VOLTE接通率	VOLTE接通时延(ms）
XXX达达木图蔬菜大棚-HLH-1-FDD900	-58.67	41.71	10	10	100%	1418.9
XXX达达木图蔬菜大棚-HLH-2-FDD900	-52.06	21.76	10	10	100%	1417.8
XXX达达木图蔬菜大棚-HLH-3-FDD900	-58.04	41.04	10	10	100%	1456

四、总结

本文主要在于分析了5G 700M+4G 900M双频组网的特性，贴合工信部“信号升格”专项行动，旨在通过5G 700M+4G 900M双频组网实践应用于农村、铁路等广覆盖场景，解决4G、5G网络需求。通过双频组网方案的5G700M、4G900M上下行峰值速率测试、上下行覆盖能力测试、区域覆盖性能测试等方案，验证5G 700M+4G 900M双频组网方案的网络覆盖能力，同时验证与单频设备覆盖能力无差异。通过5G 700M+4G 900M双频组网功率共享功能试点验证，受益于功率共享功能，双频组网方案在4G、5G性能上都优于单频组网方案,最后验证双频组网方案对语音业务基本无影响。双频组网方案可完全满足4G、5G网络的覆盖、数据、语音业务等需求。最后，5G 700M+4G 900M双频组网可有效助力网络建设成本压降，双频基站设备功耗较传统设备减少50%，同时可节省铁塔平台的租用，降低网络成本费用支出。本课题的研究取得了良好的效果，对4G、5G网络覆盖的进一步完善、网络建设规划提供数据支撑，为客户提供优质服务，提升客户感知和用户满意度。

参考资料：

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[3]孙健,吴月文,林剑领,等. 关于700M频段5G网络部署的方案探讨[J]. 智库时代,2021(6):286-287,290.