中国联通对面向5G演进的网络频率资源使用进行研究分析
5g网络已启动建设，研究如何简化2g/3g/4g网络、将其频率资源用于5g网络发展是重要课题。对标中国联通及竞争对手现有的频率资源，分析了用户、终端、语音及数据业务承载现状。基于4g初期终端渗透情况进行了4g、5g流量预测，结合4g开网后3g/4g流量历史发展情况，研判4g业务拐点将在2021年上半年出现且4g流量将长期维持在一定水平。综合考虑5g设备、终端发展路标，建议2021年优先重耕2.1 ghz 补充5g深度及上行覆盖，保留1.8 ghz长期作为4g主力承载频段。
引言
5g网络已启动建设，中国联通现运营2g/3g/4g/5g 4张网络，并在高中低频均有频段部署。本文将结合中国联通网络频率现状、4g业务拐点预测、产业链进展，研究面向5g演进的网络频率资源使用策略。
1.移动网络现状
1.1频率对标
1.1.1 1 ghz以下频段
中国移动：现有gsm900上行/下行890~909/935~954 mhz，共计38 mhz；根据工信部将加快900 mhz频段的腾退工作，并将腾退904～909和949～954 mhz的2×5 mhz频率资源分配给中国联通。
中国联通：现有gsm900上行/下行909~915/954~960 mhz，共计12 mhz。中国移动腾退10 mhz后有22 mhz。
中国电信：现有cdma800上行/下行825~835/870~880 mhz，共计20 mhz。
900 mhz重分配后，1 ghz以下频谱3家基本均衡。
1.1.2 1~2.6 ghz频谱
中国移动：现有gsm1800m上行/下行1 710~1 720/1 805~1 815 mhz，20 mhz， 3g tdd 1 905~1 915、2 010~2 025 mhz，25 mhz，4g td-lte 1 880~1 900、2 320~2 370、2 575~2 635 mhz，130 mhz，共计175 mhz。
中国联通：现有gsm1800上行/下行1 735~1 745/1 830~1 840 mhz，20 mhz，3g fdd上行/下行1 940~1 955/2 13~2 145 mhz，30 mhz，fdd-lte上行/下行1 745~1 765/1 840~1 860 mhz，40 mhz，td-lte 2 300~2 320 mhz，20 mhz，共计110 mhz。
中国电信：现有3g fdd上行/下行1 920~1 935/2 110~2 125mhz，30 mhz，fdd-lte 1 765~1 780，1 860~1 875 mhz，30 mhz，td-lte 2 370~2 390 mhz，20 mhz，共计80 mhz。
2019年12月9日至12月13日，3gpp ran第86次全会在西班牙的锡切斯举行。在本次会议上，中国联通、中国电信联合牵头的在2.1 ghz频段上增加50 mhz带宽的项目成功立项。相关工作预计在2020年3月完成。中国联通早在2019年9月，已经成功完成在2.1 ghz频段增加25 mhz带宽的立项，这次中国联通联手中国电信将50 mhz带宽加入到该项目中。
在1~2.6 ghz频谱，中国联通在fdd中频优势明显。
1.1.3 2.6 ghz以上频谱
中国移动：2 515~2 675、4 800~4 900 mhz频段，其中2 515~2 575、2 635~2 675和4 800~4 900 mhz频段为新增频段，共计200 mhz。2 575~2 635 mhz频段为重耕中国移动现有的td-lte（4g）频段。
中国联通：3 500~3 600 mhz共100 mhz带宽。
中国电信：3 400~3 500 mhz共100 mhz带宽。
2.6 ghz以上频谱中国移动占优势。
1.2 频率使用现状
中国联通目前在现有频段上使用情况如下：
2100m：4g容量+3g语音主力承载网。
1800m：4g主力承载网（数据主力+volte承载）+2g语音打底网。
900m：lte基础覆盖网，承担中低速数据+volte+物联网业务。
1.3业务现状
1.3.1 语音业务
语音业务总量呈小幅下降趋势，2019年7月同比下降14.2%，3g话务量占比呈上升趋势，2019年7月较2018年7月上升6.3%。
图1示出的是2019年语音业务发展趋势。
图1 2019年语音业务发展趋势
1.3.2 数据业务
数据业务总量稳步上升，2019年以来月均增幅2%，较2018年放缓；4g流量占比趋于平稳，2019年以来稳定在98%。
图2示出的是2019年数据业务发展趋势。
图2 2019年数据业务发展趋势
1.4 用户和终端现状
全网终端数稳步上升，2019年7月非物联网终端同比增加7.6%，物联网终端同比增加8.8%，非物联网终端占比较稳定，2019年7月占比74.3%。
图3示出的是全网终端现状。
图3 全网终端现状
非物联网终端中4g终端持续增加，2019年7月同比增加4.8%，3g终端在2018年10月较9月增加23万，10月后至今趋于稳定，2019年7月同比增加76.6%；2g终端持续下降，2019年7月同比减少47.3% 。2019年7月4g、3g、2g终端占比分别为83.3%、7.5%、3.7%。
图4示出的是非物联网终端统计。
图4 非物联网终端统计
2019年以来2g终端中物联网终端占比略有波动，7月份达到38.4%。
图5示出的是2g终端中物联网终端占比。
图5 2g终端中物联网终端占比
1.5 现状小结
当前3家运营商高中低频率资源基本相当。中国联通现有频段中，1 800 mhz频段目前为4g主力承载频段， 900 mhz为4g的基础覆盖层，2 100 mhz为4g的容量补充和语音的主力承载层。
2. 4g流量拐点预测
2.1 基于3g/4g业务历史流量的5g业务拐点预测
回顾4g开网前后3g流量情况：
随着4g 2014年开网且逐步规模化部署，开网半年后（2014年11月）3g流量到达顶点开始下降，考虑到4g开网初期终端已成熟，终端渗透率较高，而现阶段5g终端尚不成熟，预测4g流量拐点出现时间点较3g的开网半年将推迟1年左右到2021年。
尽管3g流量占比迅速下降，但3g流量绝对值在2016年底达到最低点后，2017年随着4g不限量套餐的推出，以及视频业务成为4g杀手级应用，用户的数据使用习惯发生变化，dou和4g流量快速上升，回落3g流量增加，使得3g流量在2017年开始逐步上升，随着2020年以来4g流量逐步平稳，3g流量也趋于平稳。据此推断，未来随着5g市场推广及5g新业务的推出，5g网络流量的快速增加可能会带来回落4g的流量增加，使得4g流量长期维持在一定水平而不是持续下降，1.8 ghz 30 mhz频段有可能长期作为4g流量的主力承载频段。
图6示出的是4g开网前后数据业务发展历史。
图6 4g开网前后数据业务发展历史
2.2 基于4g初期渗透率的4g/5g业务预测
根据各类终端出货情况，参考中国联通现网4g用户渗透率和中国移动、中国电信现网4g用户渗透率，预测2020 ～2022年的4g&5g用户渗透率，移动网用户数×4g&5g用户渗透率得到4g&5g用户数。
方案一：参考4g开网初期4g用户/4g+3g用户渗透率：8%、32%、54%。
方案二：参考4g开网初期4g终端/4g+3g终端渗透率：13%、39%、54%。
根据上述5g终端渗透率测算，5g流量快速上升，4g流量拐点将在2021年第1至第2季度出现。
图7和图8分别示出的是方案一和方案二的4g/5g流量预测。
图7 4g/5g流量预测（方案一）
图8 4g/5g流量预测（方案二）
2.3 小结
综上，4g流量拐点预计在2021上半年出现，但由于5g的流量溢出效应，4g的流量在逐步下降后将长期维持在一定水平，而不是呈持续下降态势，1.8 ghz将长期作为4g的主力承载频段。而2.1 ghz随着volte语音承载比例上升及4g流量下降可逐步减频，用作5g的优先重耕频段。
3. 5g 2.1 ghz产业链进展
3.1 标准情况
3gpp 5g第一版标准协议r15主要分三阶段冻结，各阶段的主要内容和计划冻结时间如下。
a）加速版（阶段一）。针对nsa option 3架构；2017年12月冻结。
b）常规版（阶段二）。完成sa架构，包括option 2&5；2018年6月冻结。
c）延后版（阶段三）。完成nsa option 4/7架构和nr-nr dc；2019年6月冻结。
5g第二个协议版本r16主要针对5g功能和特性增强，将重点讨论5g向垂直行业拓展的功能，如低时延高可靠增强技术、5g v2x技术；针对5g网络性能优化的特性，如终端节能，无线网络大数据等。
现有标准在2.1g nr支持的载波带宽是20m，共建共享后所需的50m带宽标准预计在2020年第2季度发布。
3.2 终端情况
2020年5g终端中国市场出货量预计1亿部、终端价格持续下降至2 000元左右，全部支持sa/nsa双模。
图9 2019年5g手机出货情况
2019年11月5g手机507.4万部。预计2020年全球5g手机销量突破2亿部，其中中国市场将有接近1亿部5g智能终端出货量。
12月5日，华为发布了nova6系列。nova6 5g支持sa/nsa双模，售价3799元起。
11月26日发布荣耀首款5g手机荣耀v30系列，支持sa和nsa双模5g网络模式。荣耀v30 3 299元起，荣耀v30 pro 3 899元起。
12月10日，小米旗下手机品牌redmi发布其首款5g手机——redmi k30 5g，售价1 999元起。
表1示出的是5g手机品牌及价格。
高通x55芯片针对2.1 ghz nr的规划时间是2020年4月，相应终端预计在2020下半年规模上市。
对2.1 ghz频段，从芯片来看，2.1 ghz（20m） 在2020年第1季度支持，2.1 ghz （50m）最早2020年底支持；从终端来看，2.1 ghz（20m） 2020年上半年支持，2.1 ghz （50m）最早2021年第2季度支持。
3.3 设备情况
5g网络设备在2020年第1季度已具备2.1 ghz（20m） nr 的能力，并支持lte+nr的动态频谱共享，2.1 ghz （50m）将于2020年第2季度支持。
4. 中国联通面向5g的频率演进策略
3.5 ghz将作为5g主力承载网，长期承载5g数据主力以及未来vonr业务。
由于5g流量溢出效应，4g流量将长期维持在一个水平而非随着5g业务发展而持续下降，可以预测1.8 ghz将在相当长时期作为lte主力承载网，承载lte数据主力和volte业务。
900 mhz定位为lte基础覆盖网，承担中低速数据、volte和物联网业务。
2.1 ghz在短期内作为数据补热及传统3g语音承载，持续推进减频退网，将成为5g的优先重耕频段，补充深度覆盖和上行速率。
由于4g流量拐点预计在2021年上半年出现，对于宏站，2020年无法全网重耕nr 2.1 ghz，可在局部流量下降的连续区域做nr 2.1 ghz重耕试点，为2021年后全网重耕储备工程及优化经验；对于室分，在2020年可率先在一些流量相对较低的酒店、办公楼宇、商超等场景重耕nr 2.1 ghz直接解决5g信号有无的问题，后续可作为室分信号有无的低成本解决手段。
5. 总结
当前三家运营商高中低频率资源基本相当。中国联通现有频段中，1.8 ghz频段目前为4g主力承载频段， 900 mhz为4g的基础覆盖层，2.1 ghz为4g的容量补充和语音的主力承载层。随着5g业务的逐步开展，4g流量拐点预计在2021上半年出现，2.1 ghz频段随着volte语音承载比例上升及4g流量下降可逐步减频，用作5g的优先重耕频段。2020年可首先在低流量室分楼宇部署nr 2.1 ghz解决信号有无的问题，并在局部低流量区域做宏站重耕试点，2021年可在全网实现nr 2.1 ghz重耕，作为nr 3.5 ghz的深度覆盖和上行速率补充。
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数据存储方式
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引言
5g网络已启动建设，中国联通现运营2g/3g/4g/5g 4张网络，并在高中低频均有频段部署。本文将结合中国联通网络频率现状、4g业务拐点预测、产业链进展，研究面向5g演进的网络频率资源使用策略。
1.移动网络现状
1.1频率对标
1.1.1 1 ghz以下频段
中国移动：现有gsm900上行/下行890~909/935~954 mhz，共计38 mhz；根据工信部将加快900 mhz频段的腾退工作，并将腾退904～909和949～954 mhz的2×5 mhz频率资源分配给中国联通。
中国联通：现有gsm900上行/下行909~915/954~960 mhz，共计12 mhz。中国移动腾退10 mhz后有22 mhz。
中国电信：现有cdma800上行/下行825~835/870~880 mhz，共计20 mhz。
900 mhz重分配后，1 ghz以下频谱3家基本均衡。
1.1.2 1~2.6 ghz频谱
中国移动：现有gsm1800m上行/下行1 710~1 720/1 805~1 815 mhz，20 mhz， 3g tdd 1 905~1 915、2 010~2 025 mhz，25 mhz，4g td-lte 1 880~1 900、2 320~2 370、2 575~2 635 mhz，130 mhz，共计175 mhz。
中国联通：现有gsm1800上行/下行1 735~1 745/1 830~1 840 mhz，20 mhz，3g fdd上行/下行1 940~1 955/2 13~2 145 mhz，30 mhz，fdd-lte上行/下行1 745~1 765/1 840~1 860 mhz，40 mhz，td-lte 2 300~2 320 mhz，20 mhz，共计110 mhz。
中国电信：现有3g fdd上行/下行1 920~1 935/2 110~2 125mhz，30 mhz，fdd-lte 1 765~1 780，1 860~1 875 mhz，30 mhz，td-lte 2 370~2 390 mhz，20 mhz，共计80 mhz。
2019年12月9日至12月13日，3gpp ran第86次全会在西班牙的锡切斯举行。在本次会议上，中国联通、中国电信联合牵头的在2.1 ghz频段上增加50 mhz带宽的项目成功立项。相关工作预计在2020年3月完成。中国联通早在2019年9月，已经成功完成在2.1 ghz频段增加25 mhz带宽的立项，这次中国联通联手中国电信将50 mhz带宽加入到该项目中。
在1~2.6 ghz频谱，中国联通在fdd中频优势明显。
1.1.3 2.6 ghz以上频谱
中国移动：2 515~2 675、4 800~4 900 mhz频段，其中2 515~2 575、2 635~2 675和4 800~4 900 mhz频段为新增频段，共计200 mhz。2 575~2 635 mhz频段为重耕中国移动现有的td-lte（4g）频段。
中国联通：3 500~3 600 mhz共100 mhz带宽。
中国电信：3 400~3 500 mhz共100 mhz带宽。
2.6 ghz以上频谱中国移动占优势。
1.2 频率使用现状
中国联通目前在现有频段上使用情况如下：
2100m：4g容量+3g语音主力承载网。
1800m：4g主力承载网（数据主力+volte承载）+2g语音打底网。
900m：lte基础覆盖网，承担中低速数据+volte+物联网业务。
1.3业务现状
1.3.1 语音业务
语音业务总量呈小幅下降趋势，2019年7月同比下降14.2%，3g话务量占比呈上升趋势，2019年7月较2018年7月上升6.3%。
图1示出的是2019年语音业务发展趋势。
图1 2019年语音业务发展趋势
1.3.2 数据业务
数据业务总量稳步上升，2019年以来月均增幅2%，较2018年放缓；4g流量占比趋于平稳，2019年以来稳定在98%。
图2示出的是2019年数据业务发展趋势。
图2 2019年数据业务发展趋势
1.4 用户和终端现状
全网终端数稳步上升，2019年7月非物联网终端同比增加7.6%，物联网终端同比增加8.8%，非物联网终端占比较稳定，2019年7月占比74.3%。
图3示出的是全网终端现状。
图3 全网终端现状
非物联网终端中4g终端持续增加，2019年7月同比增加4.8%，3g终端在2018年10月较9月增加23万，10月后至今趋于稳定，2019年7月同比增加76.6%；2g终端持续下降，2019年7月同比减少47.3% 。2019年7月4g、3g、2g终端占比分别为83.3%、7.5%、3.7%。
图4示出的是非物联网终端统计。
图4 非物联网终端统计
2019年以来2g终端中物联网终端占比略有波动，7月份达到38.4%。
图5示出的是2g终端中物联网终端占比。
图5 2g终端中物联网终端占比
1.5 现状小结
当前3家运营商高中低频率资源基本相当。中国联通现有频段中，1 800 mhz频段目前为4g主力承载频段， 900 mhz为4g的基础覆盖层，2 100 mhz为4g的容量补充和语音的主力承载层。
2. 4g流量拐点预测
2.1 基于3g/4g业务历史流量的5g业务拐点预测
回顾4g开网前后3g流量情况：
随着4g 2014年开网且逐步规模化部署，开网半年后（2014年11月）3g流量到达顶点开始下降，考虑到4g开网初期终端已成熟，终端渗透率较高，而现阶段5g终端尚不成熟，预测4g流量拐点出现时间点较3g的开网半年将推迟1年左右到2021年。
尽管3g流量占比迅速下降，但3g流量绝对值在2016年底达到最低点后，2017年随着4g不限量套餐的推出，以及视频业务成为4g杀手级应用，用户的数据使用习惯发生变化，dou和4g流量快速上升，回落3g流量增加，使得3g流量在2017年开始逐步上升，随着2020年以来4g流量逐步平稳，3g流量也趋于平稳。据此推断，未来随着5g市场推广及5g新业务的推出，5g网络流量的快速增加可能会带来回落4g的流量增加，使得4g流量长期维持在一定水平而不是持续下降，1.8 ghz 30 mhz频段有可能长期作为4g流量的主力承载频段。
图6示出的是4g开网前后数据业务发展历史。
图6 4g开网前后数据业务发展历史
2.2 基于4g初期渗透率的4g/5g业务预测
根据各类终端出货情况，参考中国联通现网4g用户渗透率和中国移动、中国电信现网4g用户渗透率，预测2020 ～2022年的4g&5g用户渗透率，移动网用户数×4g&5g用户渗透率得到4g&5g用户数。
方案一：参考4g开网初期4g用户/4g+3g用户渗透率：8%、32%、54%。
方案二：参考4g开网初期4g终端/4g+3g终端渗透率：13%、39%、54%。
根据上述5g终端渗透率测算，5g流量快速上升，4g流量拐点将在2021年第1至第2季度出现。
图7和图8分别示出的是方案一和方案二的4g/5g流量预测。
图7 4g/5g流量预测（方案一）
图8 4g/5g流量预测（方案二）
2.3 小结
综上，4g流量拐点预计在2021上半年出现，但由于5g的流量溢出效应，4g的流量在逐步下降后将长期维持在一定水平，而不是呈持续下降态势，1.8 ghz将长期作为4g的主力承载频段。而2.1 ghz随着volte语音承载比例上升及4g流量下降可逐步减频，用作5g的优先重耕频段。
3. 5g 2.1 ghz产业链进展
3.1 标准情况
3gpp 5g第一版标准协议r15主要分三阶段冻结，各阶段的主要内容和计划冻结时间如下。
a）加速版（阶段一）。针对nsa option 3架构；2017年12月冻结。
b）常规版（阶段二）。完成sa架构，包括option 2&5；2018年6月冻结。
c）延后版（阶段三）。完成nsa option 4/7架构和nr-nr dc；2019年6月冻结。
5g第二个协议版本r16主要针对5g功能和特性增强，将重点讨论5g向垂直行业拓展的功能，如低时延高可靠增强技术、5g v2x技术；针对5g网络性能优化的特性，如终端节能，无线网络大数据等。
现有标准在2.1g nr支持的载波带宽是20m，共建共享后所需的50m带宽标准预计在2020年第2季度发布。
3.2 终端情况
2020年5g终端中国市场出货量预计1亿部、终端价格持续下降至2 000元左右，全部支持sa/nsa双模。
图9 2019年5g手机出货情况
2019年11月5g手机507.4万部。预计2020年全球5g手机销量突破2亿部，其中中国市场将有接近1亿部5g智能终端出货量。
12月5日，华为发布了nova6系列。nova6 5g支持sa/nsa双模，售价3799元起。
11月26日发布荣耀首款5g手机荣耀v30系列，支持sa和nsa双模5g网络模式。荣耀v30 3 299元起，荣耀v30 pro 3 899元起。
12月10日，小米旗下手机品牌redmi发布其首款5g手机——redmi k30 5g，售价1 999元起。
表1示出的是5g手机品牌及价格。
高通x55芯片针对2.1 ghz nr的规划时间是2020年4月，相应终端预计在2020下半年规模上市。
对2.1 ghz频段，从芯片来看，2.1 ghz（20m） 在2020年第1季度支持，2.1 ghz （50m）最早2020年底支持；从终端来看，2.1 ghz（20m） 2020年上半年支持，2.1 ghz （50m）最早2021年第2季度支持。
3.3 设备情况
5g网络设备在2020年第1季度已具备2.1 ghz（20m） nr 的能力，并支持lte+nr的动态频谱共享，2.1 ghz （50m）将于2020年第2季度支持。
4. 中国联通面向5g的频率演进策略
3.5 ghz将作为5g主力承载网，长期承载5g数据主力以及未来vonr业务。
由于5g流量溢出效应，4g流量将长期维持在一个水平而非随着5g业务发展而持续下降，可以预测1.8 ghz将在相当长时期作为lte主力承载网，承载lte数据主力和volte业务。
900 mhz定位为lte基础覆盖网，承担中低速数据、volte和物联网业务。
2.1 ghz在短期内作为数据补热及传统3g语音承载，持续推进减频退网，将成为5g的优先重耕频段，补充深度覆盖和上行速率。
由于4g流量拐点预计在2021年上半年出现，对于宏站，2020年无法全网重耕nr 2.1 ghz，可在局部流量下降的连续区域做nr 2.1 ghz重耕试点，为2021年后全网重耕储备工程及优化经验；对于室分，在2020年可率先在一些流量相对较低的酒店、办公楼宇、商超等场景重耕nr 2.1 ghz直接解决5g信号有无的问题，后续可作为室分信号有无的低成本解决手段。
5. 总结
当前三家运营商高中低频率资源基本相当。中国联通现有频段中，1.8 ghz频段目前为4g主力承载频段， 900 mhz为4g的基础覆盖层，2.1 ghz为4g的容量补充和语音的主力承载层。随着5g业务的逐步开展，4g流量拐点预计在2021上半年出现，2.1 ghz频段随着volte语音承载比例上升及4g流量下降可逐步减频，用作5g的优先重耕频段。2020年可首先在低流量室分楼宇部署nr 2.1 ghz解决信号有无的问题，并在局部低流量区域做宏站重耕试点，2021年可在全网实现nr 2.1 ghz重耕，作为nr 3.5 ghz的深度覆盖和上行速率补充。
Moku:Pro 基于FPGA的四通道相位表及其在光学锁相环中的应用
PCB样板拼板的工艺流程介绍
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数据存储方式
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