通信世界网消息（CWW）2016年，中国电信与中国联通在高速公路、高铁、室分及乡镇等场景开展4G共建共享，效果良好。2019年，双方就联合建设5G网络达成高度共识，因此，电信、联通5G网络从初始规划建设就是天然的“一张网”。双方建立5G共建共享机制后，持续深化沟通合作，促进了共建共享机制向4G网络延伸和扩大。2020年以来，双方进一步深化合作，在全国范围内开展低业务区4G共建共享，累计共享4G小区数以百万计，在4G基站设备“零投资”的情况下，网络规模增加超30%，网络质量和用户感知稳步提升，双方节约投资明显，降本增效取得显著成效。
随着5G网络流量持续上涨和对4G分流效果凸显，4G流量将逐步达到峰值，未来4G网络将持续轻载化。2022年，电信、联通双方就1.8GHz中频频段“4G一张网”达成高度共识，联合打造了1.8GHz中频频段“4G一张网”，进一步实现资源共享、优势互补、降本增效，提升网络质量，改善用户感知。
电信、联通4G网络的共建共享是指4G无线接入网络的共享，即一个基站同时接入中国电信和中国联通的核心网，分别为双方用户提供服务，如图1所示。无线接入网络共享分为两种方式，独立载波方式和共享载波方式。在独立载波方式中，电信、联通双方在一个基站下，分别使用自己的专属频段，开通自己的专属载波，在专属载波中只广播自己的PLMN，只为自己的用户提供无线接入，并接入到自己的核心网。在共享载波方式中，电信、联通双方在一个基站下的每个载波里，同时广播双方的PLMN，为双方的用户提供无线接入，并接入到各自的核心网，此时双方的频段共享。显然共享载波方式是更深层次的共享，更能提升基站设备、频段资源的利用效率。早期电信、联通双方共享主要使用独立载波方式，后期逐渐使用共享载波方式。在电信、联通“4G一张网”阶段，使用的是共享载波方式。
图1 电信、联通4G网络共享架构
本文重点研究在电信、联通“4G一张网”整合时，为了保证网络质量，需关注的技术事项和需统一规划的要素，并提出具体建议。
电信、联通“4G一张网”推进路径
按照工作复杂程度和可操作性，建议电信、联通“4G一张网”整合分为两个阶段，如图2所示。第一阶段是全量共享阶段，即在现有站址、频率、小区覆盖范围不变的情况下，双方全量基站为对方开通共享，此阶段涉及的工作主要是共享开通，包括TAC规划、eNodeB ID规划、X2链路打通和邻区优化等。第二阶段是站点整合阶段，即根据负荷评估情况，对双方共站址、近站址的基站进行拆除，整合资源，节约运营成本，同时建议通过翻频实现电信、联通1.8GHz的4G基础覆盖层同频组网，此阶段涉及的工作包括确定频率使用方案、同频组网的PCI规划、PRACH规划、站点整合和翻频操作等。
图2 电信、联通“4G一张网”推进路径
TAC统一规划
TAC的统一规划包括两个层面：TAC编号方案和TAC具体范围。
一是统一规划TAC编号方案。TAC编号在一个PLMN内应当唯一。TAC ID共16bit，组成四位16进制数（X1、X2、X3、X4），如图3所示。X1、X2号段由集团公司统一规划分配给各省，X3、X4由省内自行规划，一般X3号段分配到地市，X4分配到区县。
图3 TAC ID结构
过去电信、联通拥有独立的两张网，双方TAC编号互不相干，有各自的X1、X2号段编号方案。自4G共建共享后，对于共享基站的TAC编号双方都要使用，同时又不能与各自网内非共享的TAC编号重复，因此双方专门为每个省指定了一些用于共享基站的X1、X2号段。双方的非共享基站不能使用这些号段。
全量共享后，双方的基站在逻辑上属于同一个无线网络，要使用同一套TAC编号方案。此时共享的X1、X2号段可能不够用，需要电信、联通集团为共享X1、X 2号段不够用的省份扩大共享号段。具体建议是，由于目前电信集团已将X1、X2号段全部分配给各省，联通集团则预留了较多X1、X2号段未分配，若某省共享号段不足，可由该省联通公司向集团申请从预留号段中划拨一些供该省电信使用。同时，省内要对X3、X4号段分配进行调整。
二是规划每个TAC的具体范围。“4G一张网”站址整合以后，无线网络的结构发生了变化，每个TAC的具体范围也需要重新规划。其基本原则是：TAC在地理上为一块连续的区域，不能过大或过小，过大则导致寻呼负荷高，过小则导致频繁的跟踪区更新；尽量避免TAC“插花”组网；TAC边界应选择在人流少的区域。具体建议是，电信、联通TAC大小不一致，应当根据“就小原则”确定TAC范围，否则双方业务量叠加以后，可能导致寻呼负荷过高。
eNodeB ID统一规划
eNodeB ID是网络中4G基站的唯一标识，共20bit，组成5位16进制数（X1、X2、X3、X4、X5），如图4所示。eNodeB ID前两位16进制数（X1、X2）由集团公司统一规划分配给各省，剩下的三位16进制数（X3、X4、X5）由省内自行规划。eNodeB ID要求做到省内唯一，相邻省间不重复。4G小区的全球识别码ECGI(不超过52bit)=PLMN ID+eNodeB ID（20bit）+Cell ID（8bit），为全球唯一。其中CELL ID包含2位16进制数（X6、X7）。
图4 eNodeB ID结构
电信、联通过去是独立的两张网，双方eNodeB ID独立编号，互不相干，双方集团都有自己的eNodeB ID编号方案，为各省分配了X1、X2号段。自4G共建共享后，对于共享基站的eNodeB ID编号，电信、联通双方的PLMN内都要使用，并且不能与各自网内非共享基站编号重复，因此电信、联通双方集团专门为每个省指定了一些用于共享基站的X1、X2号段，双方的非共享基站不能使用这些号段。
全量共享时，电信、联通双方的基站在逻辑上属于同一个无线网络，要使用同一套eNodeB ID编号方案。由于前期双方集团公司为各省分配的X1、X2共享号段可能不够用，因此需要电信、联通集团为相关省扩大X1、X2共享号段，同时省内应按需调整X3、X4、X5号段规划。
X2链路打通和邻区优化
4G基站间的切换包括S1切换和X2切换两种。S1切换需要核心网参与，X2切换则直接在两个相邻基站之间进行，不需要核心网参与。当基站间无X2链路时，则只能使用核心网参与的S1切换。与X2切换相比，S1切换时延大，RRC重建成功率低，对业务体验的影响比较大。S1切换和X2切换如图5所示。
图5 S1切换和X2切换
全量共享时有必要打通电信、联通基站间的X2链路。建议电信、联通双方在省、市、区县层面组建X2链路互通工作小组，涉及传输和无线专业，针对各种主设备厂家的组合，先试点后推广。需注意主设备X2链路数量有限制，因此要避免ANR添加过远邻区，导致X2链路数达到上限而无法建立。
开通共享时，需及时更新邻区关系，确保外部邻区的TAC、eNodeB ID、PCI修改时在邻区表中同步修改，开启自动添加邻区功能，根据网络变化，及时确认ANR邻区关系，定期维护邻区数据，核查冗余、错配、漏配邻区。
站点整合方案
站点整合有两种方式，即连片择优和站点择优（如图6所示），具体采用哪种方式由省、市或区县执行层面考虑多种因素确定。
图6 站点整合的连片择优方式和站点择优方式
连片择优是指责任方独址站全部保留，非责任方独址站按需保留，双方共/近址站优先拆除非责任方基站。方案优势是拆站规模大，成本压降多；产权单一，维护难度低，网络性能影响小。方案劣势是网络覆盖提升效果小。
站址择优是指双方独址站原则上全部保留，共址或近址站择优保留。方案优势是网络覆盖提升效果大；方案劣势是产权“插花”多，维护优化工作难度大。
频率使用方案
电信、联通1.8GHZ频段使用现状
按照4G/5G频段目标使用方案，电信、联通双方未来共同使用3.5GHz/2.1GHz频段作为5G频段，即2.1GHz频段需逐渐腾退4G重耕为5G，因此本文中重点研究“4G一张网”涉及的1.8GHz频段的频率使用方案。
LTE的标准系统带宽可以是1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz。在1.8GHz频段，电信拥有1860—1880MHz频段，联通拥有1830—1860MHz频段，双方共拥有1830—1880MHz的50MHz频段，可以开通多个LTE载波。电信、联通1.8GHz频段使用现状，如图7所示。
图7 电信、联通1.8GHz频段使用现状（单位：MHz）
但由于双方早期建网时未考虑共享问题，早期入网的基站设备一般仅支持电信、联通各自的频段，因此现网设备并非都能支持这50MHz频段。
研究“4G一张网”站点整合阶段的频率使用方案，需考虑现网设备的支持能力。
同频组网/异频组网分析
“4G一张网”站点整合阶段，首先要分析1.8GHz的基础覆盖层组网采用同频还是异频方式。异频组网方式是保持4G共享前的状态，不对电信、联通基站的频率进行统一规划；其劣势是异频切换频繁，频谱资源不能充分利用，影响网络质量和资源效率。同频组网方式是对电信、联通基站的频率重新进行统一规划，基础覆盖层保持同频组网，在热点区域再叠加容量层；其劣势是由于现网设备并非都支持电信、联通所有的50MHz频段，为了市区容量层连片组网，需要根据设备的频段支持能力对基站设备进行调整搬迁，同时涉及翻频工作量。
异频测量期间UE不能发送HARQ反馈，因此eNodeB侧会停止进入GAP测量之前的4次下行调度，4次调度共占时4ms。另外UE在6ms GAP测量期间不会接收数据，eNodeB侧同样停止调度，因此前后共有10ms下行不能发送数据。表1为异频组网的下行速率损失分析。
表1 异频组网的下行速率损失分析
电信、联通4G全量共享后，异频切换频繁。异频组网，需要配置异频测量GAP，并及早触发异频测量，这样将导致下行数据速率损失较多。在同频组网中，郊区为单频，不需异频测量；城区为2载频，但只需在小区边缘触发异频测量，下行数据速率损失较少。
建议20MHz频段的基础覆盖层采用全网同频组网的方式。考虑到各省基站设备支持频段的差异，如果无法保证全网同频组网，建议未来至少实现省内同频组网。表2为同频/异频组网优劣势对比。
表2 同频/异频组网优劣势对比
基站频率方案
针对同频组网方式，需要结合基站设备的频段支持能力提出频率使用方案建议。因为早期电信1.8GHz频段只拥有1860—1875MHz的15MHz频段，因此电信自身有一部分基站设备不支持1875—1880MHz频段。根据对电信、联通1.8GHz基站设备的频段支持情况统计，双方有较多基站设备不支持1875—1880MHz频段，双方有少量基站设备不支持1830—1835MHz频段，双方基站设备都支持1835—1875MHz频段，但部分设备仅支持1个20MHz载波。
首先要明确，对于同频组网方式，在广域范围需要开通20MHz的基础覆盖层，在市区（及发达县城乡镇区域）要开通20MHz的容量层1。因此基础覆盖层要设置在所有基站设备都支持的1835—1875MHz这40MHz频段上，容量层1要设置在大多数基站设备都支持的1830—1875MHz这45MHz频段上。结合以上情况，对1.8GHz频率使用提出两个建议的频率方案，如图8所示。
图8 电信、联通1.8GHz一张网频率使用方案建议（单位：MHz）
方案1：基础覆盖层，用于广域组网，1850—1870MHz，2 0 M H z带宽；容量层1，用于市区连片组网，1 8 3 0—1850MHz，20MHz带宽；容量层2，用于热点场所补充提供容量，1870—1880MHz，10MHz带宽。
方案2：基础覆盖层，用于广域组网，1835—1855MHz，20MHz带宽；容量层1，用于市区连片组网，1855—1875MHz，20 M带宽；容量层2和容量层3，用于热点场所补充提供容量，1830—1835MHz，1875—1880MHz，各5MHz带宽。
从频率资源利用考虑，方案1优于方案2；从网络优化复杂度考虑，方案1优于方案2；从设备搬迁调整工作量考虑，方案2略优于方案1。方案1和方案2区别的关键点，是考虑支持1830—1835MHz这5MHz频段的设备数能否满足在市区范围（及发达县城乡镇）连片开通容量层1。表3为频率方案1与频率方案2对比。
表3 频率方案1与频率方案2对比
从全网的角度考虑，建议使用频率方案1。如果某省支持1830—1835MHz频段的基站设备数不能满足在市区范围（及发达县城乡镇）连片开通容量层1，则使用方案2，同时需做好省际边界覆盖优化和干扰控制。
皮站频率调整方案
现网存在少量的皮站，主要用于覆盖补盲。皮站支持的频段较窄，电信、联通的皮站分别仅支持未共享前各自的基础覆盖层20MHz带宽。因此“4G一张网”频率整合后，皮站支持的频段与全网的基础覆盖层不一致，需要特殊处理。
对于不与1.8GHz频段大网连片的“孤岛皮站”，可保持使用原频段。
对于少量与1.8GHz频段大网连片的皮站，可分类处理。以大网使用频率方案1为例（如图9所示），若皮站自身负荷高，直接替换设备。若皮站自身负荷低，可将其工作带宽缩为10MHz，防止产生干扰；若联通皮站周边有容量层1，则替换设备。
图9 大网使用频率方案1时的皮站频率调整方案（单位：MHz）
PCI统一规划
同频整合时，需对小区的物理层重要参数P C I和PRACH重新统一规划，避免各种干扰和冲突。PCI即物理层小区识别码，一共504个，从0至503，其作用是标识这是一个LTE小区，用于UE的小区搜索和邻区检测。PCI冲突是指有重叠覆盖区的两个小区PCI相同，此时UE在重叠覆盖区搜索到该PCI时，无法判断是哪个小区。PCI混淆是指一个小区的两个相邻小区PCI相同，此时UE测量到该小区的PCI并上报后，服务小区无法判断是其哪个相邻小区并继续切换流程。PCI冲突和PCI混淆如图10所示。PCImod3干扰是LTE下行RS信号的频域位置与PCImod3值相关，应该尽量减小PCImod3干扰。
图10 PCI冲突和PCI混淆
PCI规划的目标是使PCI复用距离足够大，避免PCI冲突、PCI混淆、减小PCImod3干扰。其基本方法是按照室内/室外区分PCI组，由于室内/室外基站信号传播模型不同，其PCI复用模式不一样，室内站的PCI复用距离可以更小一些，因此PCI规划时一般对室内/室外分出不同的PCI组。另外在省际/地市边界，难以随时与对方沟通网络变化情况，因此双方要提前对省际/地市边界预留各自使用的PCI组并互相错开。
“4G一张网”无线网同频整合后，在地市、区县层面，应该重新进行统一规划，避免和减少PCI冲突、PCI混淆、PCImod3干扰等情况发生，影响网络质量。
PRACH统一规划
PRACH规划指的是对小区使用的PRACH接入前导码进行规划。接入前导码的作用是实现UE初始化系统接入，并获取上行同步。UE进行随机接入时，UE会向小区发送接入前导码，小区检测到接入前导码后，会向UE发送随机接入响应，UE获取小区下发的TA，实现了上行同步，才能发送数据给小区。每个小区有64个接入前导码，相邻或相近的小区（信号有重叠覆盖的小区）要使用不同的接入前导码，并对自己使用的接入前导码向UE进行广播。
接入前导码由根序列索引利用多项式产生初始序列并进行循环移位后生成，接入前导码规划就是对各个小区使用的根序列索引和循环移位值大小进行规划，避免相邻或相近的小区使用相同的接入前导码、避免小区内和小区间的接入前导码在空口传播后（传播时延相当于对码进行了循环移位）被误认成其相邻循环移位的前导码，出现这种情况时UE可能无法正常接入小区。
电信、联通过去是独立的两张网，小区的PRACH根序列索引和循环移位值分别规划，“4G一张网”无线网整合后，在地市、区县层面，应该重新进行统一规划，避免出现前导码冲突或空口传播引起前导码混淆，导致UE无法正常接入。
结束语
通过对“4G一张网”整合的全量共享阶段、站点整合阶段所涉及的关注事项和规划要素的分析研究，包括TAC规划、基站编号规划、X2链路打通、站点整合方案、频率使用方案、PCI规划、PRACH规划等，可以保障“4G一张网”的无线接入网整合后网络质量良好，实现高效的资源共享、优势互补，提升网络质量，改善用户感知。
