再議3.5GHz寬帶無線接入的應(yīng)用

相關(guān)專題: 5G 無線 中國(guó)電信
魏忠和

中國(guó)通信協(xié)會(huì)的高級(jí)會(huì)員

中國(guó)電信科學(xué)研究院教授級(jí)高級(jí)工程師

  在信息產(chǎn)業(yè)部無線管理局主持的3.5GHz頻段招標(biāo)發(fā)布會(huì)上,公布了32城市3.5GHz頻率招標(biāo)的結(jié)果,共有9家運(yùn)營(yíng)商中標(biāo)。3.5GHz頻段的開放,首要的目的是為缺乏接入資源的運(yùn)營(yíng)商提供一種接入手段,從而為電信市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提供均等的機(jī)會(huì),通過競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)我國(guó)電信業(yè)務(wù)的發(fā)展。


  不同的運(yùn)營(yíng)商或同一運(yùn)營(yíng)商在不同地區(qū)會(huì)根據(jù)自己業(yè)務(wù)的定位和各地現(xiàn)有資源的情況設(shè)計(jì)不同的經(jīng)營(yíng)模式。如有的運(yùn)營(yíng)商缺乏骨干網(wǎng)資源,以經(jīng)營(yíng)企業(yè)上網(wǎng)或網(wǎng)吧接入為主,適量的留有租用線資源以待業(yè)務(wù)擴(kuò)展,他們關(guān)注的是以IP為主的產(chǎn)品及可超值銷售帶寬的空間;有的運(yùn)營(yíng)商已具有大容量的城域網(wǎng)及骨干網(wǎng),但在城市的大量節(jié)點(diǎn)周圍,缺乏有線接入資源或光纖難以到達(dá)用戶駐地,很多用戶業(yè)務(wù)遲遲不能接入網(wǎng)絡(luò),這些運(yùn)營(yíng)商就非常迫切地需要使用無線接入手段,通過一站式服務(wù),為大客戶同時(shí)提供IP電話、會(huì)議電視、互聯(lián)網(wǎng)接入乃至帶寬出租的專線業(yè)務(wù)等。這樣的運(yùn)營(yíng)商在設(shè)計(jì)盈利模式中首先要計(jì)算比較一個(gè)城市萬(wàn)門IP電話業(yè)務(wù)所需帶寬、投資額及回收期,城市規(guī)劃發(fā)展的IP電話容量需多大,會(huì)議電視及可視電話業(yè)務(wù)用戶容量有多大,需多少帶寬資源,有哪些專線業(yè)務(wù)用戶,需留出多少帶寬資源,根據(jù)業(yè)務(wù)帶寬規(guī)劃,分析在現(xiàn)有可用頻率資源條件下,需建設(shè)多少個(gè)基站及遠(yuǎn)端站。


  也有的運(yùn)營(yíng)商使用3.5GHz無線接入,不單純是為了解決IP業(yè)務(wù)接入問題,同時(shí)為了兼顧其他業(yè)務(wù)發(fā)展的需要,在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)即安排一般接入業(yè)務(wù),又安排WLAN接入及微蜂窩基站互聯(lián),甚至運(yùn)營(yíng)商營(yíng)帳系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信,這些安排都應(yīng)該是無可非議的,這種運(yùn)營(yíng)模式既從用戶那里獲得直接收益,又從自己內(nèi)部其他業(yè)務(wù)中獲得間接收益。


  為了適應(yīng)不同運(yùn)營(yíng)商,以及同一運(yùn)營(yíng)商不同階段的運(yùn)營(yíng)模式要求,3.5GHz產(chǎn)品要滿足業(yè)務(wù)與市場(chǎng)發(fā)展規(guī)劃的要求,性能價(jià)格比優(yōu)秀,使其可發(fā)揮最大效益。


  當(dāng)前,3.5GHz產(chǎn)品大致可劃分為四種技術(shù)平臺(tái),第一種是在ATM協(xié)議基礎(chǔ)上經(jīng)過私有協(xié)議改進(jìn)的空中接口技術(shù),第二種是在TDM技術(shù)基礎(chǔ)上,通過IPOverFR協(xié)議平臺(tái),既可支持電路業(yè)務(wù),又可支持IP業(yè)務(wù),而且IP業(yè)務(wù)之間,IP業(yè)務(wù)與電路業(yè)務(wù)之間可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)帶寬分配的私有空中接口技術(shù),大唐電信的R2000 AIRsun即為代表產(chǎn)品,第三種是在Cable Modem中設(shè)計(jì)的DOCSiS1.0或1.1協(xié)議基礎(chǔ)上,通過增強(qiáng)性開發(fā)的私有空中接口技術(shù)平臺(tái),第四種則是基于OFDM技術(shù)以支持IP業(yè)務(wù)為主的私有空中接口平臺(tái)。


  前兩種平臺(tái)的綜合業(yè)務(wù)接入能力相近,但制造成本ATM的要高些,第三種采用DOCSiS1.1版本的增強(qiáng)性開發(fā),從其協(xié)議棧結(jié)構(gòu)上仍可看出,這項(xiàng)技術(shù)仍是以支持IP業(yè)務(wù)為主設(shè)計(jì)的,上下行業(yè)務(wù)不對(duì)稱,E1業(yè)務(wù)在空中仍是以包的形式傳輸,從接口層面的TDM數(shù)據(jù)到空中包數(shù)據(jù)幀格式的轉(zhuǎn)化中,必然會(huì)增加開銷,這種基于IP包的E1業(yè)務(wù)會(huì)受IP業(yè)務(wù)突發(fā)包的影響,其穩(wěn)定性差,綜合接入能力低于前兩種方案,第四種技術(shù)平臺(tái)目前僅可提供以太網(wǎng)接口,不能同時(shí)支持電路型業(yè)務(wù)。后兩種方案制造成本低于前兩種方案。


  當(dāng)考慮到物理層的時(shí)候,四種技術(shù)都采用了同一多址方式即TDM/TDMA,在這種方式之下,所有產(chǎn)品都是時(shí)隙化的,而且在一個(gè)產(chǎn)品中用于業(yè)務(wù)的時(shí)隙長(zhǎng)度固定不變,不同產(chǎn)品采用的時(shí)隙長(zhǎng)度有不同的設(shè)計(jì)。在物理層都需要把攜帶通信協(xié)議的數(shù)據(jù)填充到時(shí)隙當(dāng)中去,然后再通過射頻傳輸,包數(shù)據(jù)或電路數(shù)據(jù)在向時(shí)隙填充時(shí)存在效率問題,不同產(chǎn)品會(huì)有不同的效率,只有通過測(cè)試才會(huì)得出結(jié)論。哪些時(shí)隙在某一幀中填充什么業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),又涉及到動(dòng)態(tài)帶寬分配及QoS機(jī)制。不同的產(chǎn)品有不同的算法,這些算法是產(chǎn)品的核心技術(shù)之所在。


  第二次3.5GHz頻率招標(biāo),每城市三個(gè)品目之間均沒有留出保護(hù)帶,運(yùn)營(yíng)商之間出現(xiàn)相鄰波道干擾是有可能的,首先,各運(yùn)營(yíng)商的用戶分布是隨機(jī)的,最嚴(yán)重的情況是A運(yùn)營(yíng)商的一個(gè)遠(yuǎn)端站天線與B運(yùn)營(yíng)商的基站扇區(qū)天線主波束耦合,兩系統(tǒng)工作在相鄰波道上,當(dāng)兩者距離小到一定程度時(shí),會(huì)造成信干比超過門限而使業(yè)務(wù)質(zhì)量下降甚至不能工作,避免出現(xiàn)上述問題的最好辦法是運(yùn)營(yíng)商事先的協(xié)調(diào),至少相互通報(bào)一下各自基站的位置,扇區(qū)方位角及工作波道,如果因?yàn)樯虡I(yè)安全難以協(xié)調(diào),或者因?yàn)槿狈σ?guī)劃存在不確定性,則預(yù)防干擾的措施只能是靠選擇鄰頻信干比性能優(yōu)良的產(chǎn)品來解決,或者在出現(xiàn)干擾后,旋轉(zhuǎn)扇區(qū)波道配置消除干擾,(一個(gè)基站波道配置的改變還會(huì)影響到本運(yùn)營(yíng)商其他基站的頻率規(guī)劃),當(dāng)然最保險(xiǎn)的辦法是留出保護(hù)帶,但實(shí)際操作中難以實(shí)現(xiàn),因?yàn),如果一個(gè)運(yùn)營(yíng)商處于中間的10.5MHz頻譜上,使用3.5MHz載波帶寬,兩邊保護(hù)帶各留出3.5MHz則資源無法使用了,從這一點(diǎn)上講1.75MHz的載波也會(huì)有優(yōu)勢(shì)。


  如果考慮在同一運(yùn)營(yíng)商內(nèi)多基站組網(wǎng)或多扇區(qū)基站的規(guī)劃問題時(shí),一個(gè)好的產(chǎn)品是無需考慮設(shè)置保護(hù)帶的,相鄰扇區(qū)或相互存在耦合的不同基站之間使用相鄰波道工作傳輸質(zhì)量應(yīng)該得到保證。大唐電信的R2000 AIRsun產(chǎn)品發(fā)射頻譜帶寬僅1.4MHz相當(dāng)于各波道均已預(yù)留了保護(hù)帶。目前,鄰頻載干比已達(dá)到-15dB,因此基本上無需再考慮預(yù)留保護(hù)帶的問題。


  在權(quán)衡1.75MHz載波和3.5MHz載波時(shí),不同的視角會(huì)有不同的看法,首先,從一個(gè)城市的建設(shè)規(guī)模上分析,當(dāng)僅考慮基站覆蓋一個(gè)孤立地區(qū)時(shí),無論是1.75MHz載波還是3.5MHz載波,無論是采用單極化天線還是雙極化天線,多數(shù)產(chǎn)品4扇區(qū)基站頻率復(fù)用系數(shù)都可做到2,8扇區(qū)雙極化時(shí)可做到4;當(dāng)一個(gè)區(qū)域內(nèi)有很多基站時(shí),小區(qū)之間的相互影響必然會(huì)降低頻率再用性能,因而也降低了總的區(qū)域可用容量,當(dāng)采用地毯式覆蓋時(shí),小區(qū)數(shù)由4到9,頻率復(fù)用系數(shù)就會(huì)下降,往往兩套頻率不能滿足C/I要求,通常需要4套頻率才可以實(shí)現(xiàn)足夠的覆蓋,經(jīng)過NIR規(guī)劃軟件的分析,在一個(gè)區(qū)域安排13個(gè)基站時(shí),每基站8扇區(qū),采用雙極化天線,3組頻率滿足信干比25dB的可覆蓋區(qū)域僅為65%,而4組頻率則可達(dá)到97%,這些數(shù)據(jù)足以說明,在10.5MHz頻率資源條件下,3.5MHz載頻最多可用波道是3個(gè),而1.75MHz載頻最多可用波道是6個(gè),所以,在一個(gè)城市有較多基站需要建設(shè)時(shí),可用的載頻數(shù)是十分重要的因素。如果,一個(gè)城市的規(guī)劃中只有少數(shù)幾個(gè)基站的建設(shè)規(guī)模,從一個(gè)載頻的可用帶寬角度分析,對(duì)以互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)為主的不對(duì)稱系統(tǒng)3.5MHz載頻具有優(yōu)勢(shì)。有的運(yùn)營(yíng)商雖然使用的是IP業(yè)務(wù),但是以IP電話為主,運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的是發(fā)話業(yè)務(wù)量,這時(shí)的業(yè)務(wù)模型當(dāng)然是對(duì)稱業(yè)務(wù)帶寬最有利。


  關(guān)于1.75MHz與3.5GHz載波的頻譜效率比較問題,實(shí)際上也是需要綜合考慮的。應(yīng)結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品和對(duì)應(yīng)的主要指標(biāo),如單載波承載的業(yè)務(wù)凈速率、接收門限、同頻/鄰頻信干比及可用載波數(shù)等在一個(gè)給定模型下通過規(guī)劃設(shè)計(jì)來分析才是客觀的。比較都是相對(duì)的,最終要看滿足需求總目標(biāo)的能力及在這個(gè)前提條件下性價(jià)比的情況。


  總之,目前中標(biāo)的9家電信運(yùn)營(yíng)商各有各的市場(chǎng)定位,運(yùn)營(yíng)模式必然是多樣化的,而3.5GHz的產(chǎn)品也各具特色,方案的設(shè)計(jì)應(yīng)該是多方面要素權(quán)衡的結(jié)果。這對(duì)于在3.5GHz頻段上如何設(shè)計(jì)可盈利的運(yùn)營(yíng)模式非常關(guān)鍵。



由CHINA通信網(wǎng)組稿
   

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