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浅析中国联通部署UMTS900带来的挑战

时间: 2014-07-29 17:36 来源: 邮电设计技术

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0 前言

2009年7月27日,欧盟通过决议,批准了900 MHz频率重用立法新提案。拥有900 MHz频率的运营商,可更加灵活高效地部署通用移动通信系统(UMTS)。但目前900 MHz频段的频谱资源相当有限,大多数运营商已无法拿出完整的5 MHz带宽来部署UMTS,而正在运营的GSM900又积累了大量用户,也无法迅速地将900 MHz资源释放出来部署UMTS,于是业界就提出了GSM900和UMTS900频率重用解决方案。在保证GSM网络运营的前提下,运营商不必再巨资购买新频谱资源,而是通过让出一段900 MHz资源给UMTS,就可实现频率资源的高效重复利用。

与2 100 MHz频段相比,900 MHz频段的空间损耗更低,可覆盖更广的范围。据测试,近30%的UMTS900站点可达到与UMTS2100相同的覆盖范围。对运营商部署广度覆盖而言,UMTS900具有相当大的优势。此外,由于900 MHz频段比2 100 MHz频段具有更小的穿透损耗,对深度及室内覆盖而言,性能会更加好些,能较大地提高网络覆盖质量。

中国联通目前在900 MHz频段拥有6 MHz带宽,GSM900承载着近1.6亿的用户。在UMTS900频率复用带来一系列优点的同时,也对网络规划和性能带来诸多方面的挑战。

1 中国联通UMTS900的组网部署策略分析

不同用途的UMTS900有着不同的应用场景,不同的应用场景也有着不相同的网络部署策略。有3种部署策略,可分别用来扩展3G覆盖补充、集中城区热点覆盖及全网部署UMTS900。

目前,中国联通是既有第二代又有第三代移动通信网络的电信运营商。从覆盖范围上来看,全网都已部署了GSM900网络,城区和热点区域部署了GSM900/DCS1800双频网络,城区及乡镇自2009年起还部署了UMTS 2100网络。

短期内,中国联通GSM900网络仍会承载相当大的用户量。制定部署策略的关键是在GSM900频率复用后,剩余的资源是否可支撑GSM900业务的发展。中国联通各区域小区载频配置对比见图1(数据来源于2012—2014年中国联通规划报表)。

浅析中国联通部署UMTS900带来的挑战

由图1可知,对城区、乡镇及发达农村来说,欲维系现网用户仍需消耗大量的GSM900频率资源。也就是说,在这些地区将900M频段进行复用的可能性太小,或者说部署的难度太大。例如:若UMTS900采用4.2 MHz带宽的话,中国联通GSM900只有7个频点(不含邻频)可用,即便是采用3.8 MHz带宽,也只有9个频点(不含邻频)可用,因此GSM900基站小区配置不可大面积地超过2个载频,否则就难以进行合适的频率资源规划。相较之下,只有不发达农村或偏远地区,且区域内GSM900基站配置较低时,UMTS900部署的可能性才较大,部署的难度才较低。

同时,根据中国联通整体网络的发展趋势来看,势必会将UMTS覆盖扩大到农村地区。因此,农村地区尤其是非发达农村地区及偏远区域,部署UMTS900作为扩展3G覆盖的补充,应是中国联通部署UMTS900组网策略的首选策略。而这些区域也恰恰是投入产出比较小的区域,UMTS900的覆盖优势就显得格外明显。UMTS900作为3G拓展覆盖方式示意见图2。

浅析中国联通部署UMTS900带来的挑战

2 网络规划难点分析

2.1 维系GSM900话务质量的难度

UMTS900频率复用后,GSM900频率的可用资源会大为减少。为保证频率复用紧密度不至于增加太多,需相应地减少GSM900的配置。但GSM900话务量在短期内不会下降,有些地方甚至还会有小幅的增长,因此减少配置可能会出现GSM900话务拥塞。所以,对中国联通来讲,如何在部署UMTS900后还能维持在部署UMTS900区域保持良好的GSM900话务质量,将成为部署UMTS900的最大挑战。这个问题通常可通过话务迁移及频率紧密复用等措施来解决。

a) 在无线语音质量允许的条件下,启用半速率功能,保证网络可支持更多的半速率,以增加网络容量。

b) 将GSM900话务往DCS1800上转移。具备条件时,可通过Co广播控制信道(BCCH)或增强型双频网将GSM900话务往DCS1800上转移,或通过小区重选、切换参数设置等使DCS1800优先吸收2G话务量。

c) 采用频率紧密复用技术。可用1[×]1或1[×]3射频跳频进行组网,除常规功控、非连续性发射(DTX)等抗干扰措施外,还需配合使用天线合并降低干扰(ICC)、增强型ICC(EICC)、信号处理降低干扰(SAIC)等干扰抵消技术。但因紧密频率复用技术是通过牺牲网络质量换取网络容量的,因此网络关键性指标(KPI)及用户感受都会有明显的下降。

虽然采取以上措施可降低GSM900话务质量下降的风险,但对拥有1.6亿GSM900用户的中国联通来讲,维系其话务质量的难度仍然是较大的。

2.2 频率规划的难度

频率复用后,900 MHz频率规划存在着邻频干扰、同频干扰等问题及全网频率重新规划的难度。

2.2.1 邻频规划的难度

900 MHz复用后,UMTS的非标准带宽应用将带来GSM和UMTS系统的邻频干扰问题,应从网络规划角度考虑采取一些必要的措施(如小间隔频点等)加以规避。所谓小间隔频点是指当UMTS900带宽小于5 MHz所节省出来的GSM频点,该频点与UMTS中心频率的间隔小于2.2 MHz。

a) 小间隔GSM900频点不配置为BCCH载频。BCCH主频点与UMTS900中心频率至少间隔2.6 MHz。

b) 分组数据信道(PDCH)不配在小间隔频点上。

c) GSM900和UMTS900频段采用“三明治频率分配方式”时,应尽量避免将小间隔频点配置在同一小区。所谓“三明治频率分配方式”是指在运营商内部将UMTS900频段放在中间,而两边为GSM900系统。

d) UMTS900要覆盖多个GSM小区时,小间隔频点不要配置在与UMTS900不共站的GSM900小区上。

2.2.2 消除同频干扰的难度

UMTS900复用频率通常是从农村开始的,并按“农村→郊区→城区”的顺序进行布网。一般而言,全网都有GSM900网络,只在农村/郊区进行频率复用,没有进行频率复用的城区GSM900网络可使用农村/郊区UMTS900频带内的频率。在这种情况下,农村/郊区UMTS900系统与城区GSM900系统间的同频干扰,不能通过滤波器来消除。

就目前来说,只能在复用区域和没有复用区域间预留保护带,并通过地理上的隔离来克服同频干扰。农村地区部署UMTS900频率规划示意见图3。

浅析中国联通部署UMTS900带来的挑战

在图3中:A区为没有频率复用的城区,部署的网络可能为GSM900+UMTS2100;C区为部署UMTS900的农村/郊区,部署的网络有GSM900和UMTS900;A区的GSM900可使用C区的UMTS900频率。为克服同频干扰问题需设置B区,以作为A和C区间的同频保护带,并要求GSM900频点不可使用UMTS900所占用的频率。从理论上讲,需要2~3圈的基站站点作为同频保护带。

2.2.3 UMTS900区域频率规划的难度

对于中国联通6 MHz带宽来讲,UMTS900频率复用后,即便是UMTS900采用4.2 MHz带宽,剩下的GSM900频点也只有1.8 MHz带宽、9个频点(含邻频)可用,因此为UMTS900区域的GSM900频率规划带来了很大难度。

2.3 中国联通多系统的协调问题

部署UMTS900后,中国联通除拥有GSM900及UMTS900系统外,还同时拥有DSC1800及UMTS2100系统。多频段、多系统间如何地进行协调,是部署UMTS900所必须认真考虑的问题。

2.3.1 2G系统内部组网策略

2G系统内部的GSM900和DCS1800间的组网基本不受UMTS900频率复用的影响,将继承原网的组网策略。但由于频率复用后对GSM900容量会有相当大的影响,因此最主要的是如何将GSM900话务迁移到DCS1800上来,以及如何对GSM900基站进行合理的规划与配置的问题。

2.3.2 3G系统内部组网策略

当UMTS900对郊区/农村进行广覆盖、UMTS2100对城区进行覆盖时,最主要的是如何解决UMTS900和UMTS2100覆盖边界业务的延续性问题。

a) UMTS900和UMTS2100可进行双向切换,UMTS900支持HSPA+R99业务。

b) 城区边缘所有频点的UMTS2100配置相邻的UMTS900小区作为异频邻区。

c) 农村边缘的UMTS900小区配置相邻的UMTS2100小区作为异频邻区。若UMTS2100有多个载波,UMTS900只配置连续覆盖的UMTS2100载波作为异频邻区。

UMTS900与UMTS2100切换关系示意见图4。

浅析中国联通部署UMTS900带来的挑战

2.3.3 2G/3G系统间的互操作

在原本就有UMTS2100的区域,2G/3G系统间的互操作策略与原网相同。在部署UMTS900的区域,2G/3G主要考虑2G和UMTS900系统间的互操作。按中国联通目前用户市场,2G和UMTS900需同时承载CS+PS业务。2G/3G系统间的互操作如下所述。

基于900M频率资源原本就不是很宽松、频率复用后GSM900的可用资源较紧密的实际情况,新建UMTS900系统后需由GSM900和UMTS900系统同时提供CS和PS业务。为减少对GSM900系统的影响,需支持CS业务从GSM900切换到UMTS900上来,即当GSM900负荷超过一定门限时,可切换到UMTS900上。

2.4 系统干扰问题

900M频率复用后,网络性能主要受GSM900和UMTS900系统间邻频干扰以及GSM900让出5 MHz左右带宽资源给UMTS900后,频率资源更加紧密、GSM系统内部干扰更加严重这两方面因素的影响。

2.4.1 GSM900和UMTS900系统间的干扰

GSM900和UMTS900共用900M频段后,它们的上行及下行都很接近,应主要考虑基站和终端间的干扰问题。中国联通GSM900和UMTS900系统间的测试情况及建议见表1。

表1 中国联通GSM900和UMTS900系统间的测试情况及建议

浅析中国联通部署UMTS900带来的挑战

2.4.2 GSM900系统内部的干扰

GSM900系统让出5 MHz左右频率资源给UMTS900后,GSM900的频率复用度变小,GSM900系统内部的干扰更加严重。GSM系统性能的恶化是影响频率复用后网络性能的最主要因素,需根据频率资源、网络状况来制定解决方案和业务承载策略。

2.5 选择合适的天馈系统

频率复用部署UMTS900是在原有GSM900系统上新建的系统,新增UMTS900可利用GSM900原有天馈系统,以降低网络建设成本。当UMTS900和共站的GSM900同覆盖时,两者可共天馈系统,否则则建议不共天馈系统。共天馈方案有以下优势。

a) 节省建网成本。GU 2个系统共用原有馈线和天线,可减少物料成本和人工成本。

b) 节省天面空间。不需额外的天线支架或抱杆,可减少天面租金和天线支架或抱杆开销。

c) 减少天线数目,符合民众意愿。

  目前有独立天馈、合路器共天馈和多模基站(SDR基站)共基站共天馈等3种系统接入方式,可据站址实际环境及天面复杂度予以合理选择。

3 结束语

中国联通从2010年就已开始着手组织了UMTS900网络部署试点。从测试情况来看,UMTS900的覆盖优势是不言而喻的,其在郊区农村部署的吸引力也相当大。虽部署UMTS900对于中国联通有相当多的难度,但在选择适当区域、制定适当部署策略、合理规划频率资源的前提下,部署UMTS900也将是中国联通今后移动网络发展的一大亮点。

(责任编辑:6g下载网)

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