摘要:目前國際上許多國家已經(jīng)完成或正在進(jìn)行第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)經(jīng)營許可證的開發(fā)工作,影響許可證發(fā)放數(shù)量的因素很多,在此主要是從頻率的角度通過分析每個(gè)運(yùn)營商3G組網(wǎng)所需的最小頻率和現(xiàn)有的可以使用的頻率資源來確定近期我國第三代公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)許可證的數(shù)量。
關(guān)鍵詞:第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) 核心頻段 FDD TDD 分?jǐn)?shù)結(jié)構(gòu) 宏蜂窩 微微蜂窩
目前,在電信發(fā)達(dá)國家,經(jīng)批準(zhǔn)進(jìn)入市場的經(jīng)營許可證的數(shù)量一般不受限制,但移動(dòng)通信除外,因?yàn)檫@種業(yè)務(wù)會(huì)受到頻率資源、地理?xiàng)l件、市場規(guī)模等各方面條件的限制,所以各國的相關(guān)管制機(jī)構(gòu)對(duì)經(jīng)營者數(shù)量總是嚴(yán)加控制。確定發(fā)放的移動(dòng)通信經(jīng)營許可證的數(shù)量不僅僅要考慮技術(shù)方面的因素,如頻率資源是否足夠等,還要考慮到是否利于競爭、規(guī)模經(jīng)濟(jì)等多方面的影響,在此我們主要是從頻率的角度通過分析每個(gè)運(yùn)營商組網(wǎng)所需的最小頻率和現(xiàn)有的可以使用的頻率資源來確定近期我國第三代公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)經(jīng)營許可證的發(fā)放。
1.近期我國第三代陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)可以使用的頻率
關(guān)于第三代系統(tǒng)頻譜,早在世界無線電行政大會(huì)----WARC92大會(huì)上已經(jīng)對(duì)全球在2GHz頻帶內(nèi)確定了總共230MHz的頻率:其中陸地部分170MHz、衛(wèi)星部分60MHz,具體分配規(guī)定如圖1所示。而陸地業(yè)務(wù)部分的頻率又分為FDD方式和TDD方式:其中FDD方式:1920-1980MHz、2110-2170MHz共60×2MHz;TDD方式:1885-1920MHz、2010-2025MHz共50MHz。
由于移動(dòng)通信用戶的飛速發(fā)展和即將出現(xiàn)的高速移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),以前WARC92分配的用于IMT-2000的頻率已經(jīng)不能滿足需求,經(jīng)過多次會(huì)議的研究ITU-R M[IMT SPEC]報(bào)告得出結(jié)論:除去WARC-92已經(jīng)確定的頻率和各地區(qū)目前用于第一、二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻率外,IMT-2000的陸地部分還需要再增加160MHz頻率。
根據(jù)剛結(jié)束的WRC2000大會(huì),IMT-2000陸地部分的擴(kuò)展頻段已經(jīng)確定,分別為:806-960MHz、1710-1885MHz、2500-2690MHz,這3個(gè)擴(kuò)展頻段與WRC92確定的核心頻段享有相同的地位。在這3個(gè)擴(kuò)展頻段中,我國除了有第一、二代的移動(dòng)通信系統(tǒng)在使用外,還有一些廣播、集群、微波等系統(tǒng)在作用,在近期這些擴(kuò)展頻段不太可能用于第三代系統(tǒng),也就是說近期我國第三代陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)最有可能使用的頻率最多只有170MHz(FDD:60×2MHz,TDD:50MHz)。
2.第三代公共陸地移動(dòng)通信運(yùn)營商的最小頻率需求
為了保證網(wǎng)絡(luò)的良好發(fā)展,第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的運(yùn)營者應(yīng)該充分地利用有限的頻率資源,同時(shí)相關(guān)政府管制機(jī)構(gòu)也應(yīng)該賦予他們足夠的頻率使他們能夠采取靈活的組網(wǎng)方式來滿足不同用戶的不同業(yè)務(wù)需求。為了提高網(wǎng)絡(luò)的容量和提供良好的服務(wù)質(zhì)量,通常第三代系統(tǒng)的運(yùn)營商都會(huì)采用等級(jí)小區(qū)的結(jié)構(gòu)來組網(wǎng),即整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)由宏蜂窩、微蜂窩和微微蜂窩組成。因?yàn)樵谝苿?dòng)用戶活動(dòng)的所有環(huán)境中中心商業(yè)區(qū)對(duì)頻率的需求最大,因此下面仍以中心商業(yè)區(qū)為例來分析該地區(qū)運(yùn)營商的最小頻率需求。
整個(gè)分析基于以下的假設(shè)條件:
(1)使用的最小頻率單位為5MHz/載波。它包括必要的保護(hù)帶寬,具有相同的頻譜效率,因此第三代系統(tǒng)可提供12個(gè)FDD(雙向)和10個(gè)TDD載波;
。2)FDD模式:在移動(dòng)速度慢時(shí)單載波所能提供的最大數(shù)據(jù)速率為2Mbit/s,所有環(huán)境都能提供384kbit/s的數(shù)據(jù)速率;TDD模式只在移動(dòng)速度慢的環(huán)境使用,單載波所能提供的最大數(shù)據(jù)速率也是2Mbit/s;
。3)小區(qū)類型、移動(dòng)速度、可得到的最大數(shù)據(jù)速率見表1。在靠近微蜂窩基站處有可以提供2Mbit/s的業(yè)務(wù)的可能(移動(dòng)速率慢時(shí));
。4)話音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)90%的業(yè)務(wù)量由第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)提供;
。5)三代運(yùn)營商擁有相同的市場份額。該假設(shè)雖然忽略了有的運(yùn)營商擁有更多市場份額的可能,但其它的假設(shè)更不可行。在估算三代運(yùn)營商的最小頻譜需求時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)由于分配的頻率不夠而影響運(yùn)營商市場份額的情況,因此這一假設(shè)是比較合理的。
具體分析方法:
、俑鶕(jù)第三代系統(tǒng)的可用頻率確定多種頻率分配方案;
②根據(jù)前面的預(yù)測(cè)和分配方案中運(yùn)營者的數(shù)量求出每個(gè)運(yùn)營者在每層應(yīng)該承擔(dān)的業(yè)務(wù)量;
、鄹鶕(jù)方案中運(yùn)營者分配的頻率得出每個(gè)運(yùn)營者在每層可以滿足的業(yè)務(wù)量;
、軐⑸鲜鰞芍迪啾容^即可得出每個(gè)運(yùn)營者每層的小區(qū)負(fù)荷,它表示的是在忙時(shí)信道的利用率;
、輳膶(shí)際出發(fā),每層結(jié)構(gòu)的小區(qū)負(fù)荷(上行和下行)應(yīng)小于100%;
⑥結(jié)合其它方面因素如運(yùn)營者的網(wǎng)絡(luò)組織是否具有靈活性等最終確定合適的方案。
根據(jù)上述方法提出了8個(gè)方案,各方案的最大運(yùn)營者數(shù)量情況如表2所示。
方案1:2×5MHz(FDD)/運(yùn)營者,共12個(gè)運(yùn)營者
在該方案中,每個(gè)運(yùn)營者分配的頻率為2×5MHz,最多可發(fā)入10個(gè)經(jīng)營許可證。從上面的計(jì)算可以看出運(yùn)營者的網(wǎng)絡(luò)容量不能夠滿足用戶的業(yè)務(wù)需求;此外,在多業(yè)務(wù)環(huán)境中為了提供速率達(dá)2Mbit/s的業(yè)務(wù),2層的小區(qū)結(jié)構(gòu)是必需的。而此方案運(yùn)營者只有1個(gè)載波,無法提供2Mbit/s的業(yè)務(wù),因此在同一時(shí)間為有不同需求的用戶提供服務(wù)的靈活性大大降低。同時(shí),在該方案中由于沒有宏蜂窩層,要想實(shí)現(xiàn)無穎覆蓋投資是非常大的,而且它不能夠?yàn)榭焖僖苿?dòng)的用戶提供良好的服務(wù)。
因此,從技術(shù)角度來分析方案1是不可行的。
方案2:2×5MHz(FDD)+5MHz(TDD)/運(yùn)營者,共10個(gè)運(yùn)營者
方案3:2×10MHz(FDD)/運(yùn)營者,共6個(gè)運(yùn)營者
這兩個(gè)方案都采用2層小區(qū)結(jié)構(gòu):微蜂窩層、微微蜂窩層。從計(jì)算結(jié)果來看,它們的容量都能滿足用戶的業(yè)務(wù)量需求,但缺點(diǎn)在于缺少宏蜂窩層。沒有宏蜂窩層就無法滿足快速移動(dòng)用戶的通信質(zhì)量要求,而且要想提供與目前第二代系統(tǒng)運(yùn)營者同樣的覆蓋范圍是非常困難的。
因此,這兩個(gè)方案也不推薦。
方案4:2×10MHz(FDD)+5MHz(TDD)/運(yùn)營者,共6個(gè)運(yùn)營者
該方案采用3層小區(qū)結(jié)構(gòu):宏蜂窩(1個(gè)FDD載波)、微蜂窩(1個(gè)FDD載波)、微微蜂窩(1個(gè)TDD載波),每個(gè)運(yùn)營者分配25MHz頻率,第三代的頻率資源可供6個(gè)運(yùn)營者使用。根據(jù)計(jì)算,在該方案中運(yùn)營者的網(wǎng)絡(luò)容量也能滿足業(yè)務(wù)量需求;但是由于微蜂窩層只有1個(gè)載波,在某些地方提供高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)可能會(huì)存在一些問題,也就是說網(wǎng)絡(luò)組織起來靈活性不是很令人滿意,所以方案4也不是一個(gè)最優(yōu)的方案。
方案5:2×15MHz(FDD)/運(yùn)營者,共4個(gè)運(yùn)營者
該方案也是采取3層小區(qū)的等級(jí)結(jié)構(gòu),其情況與方案4類似,區(qū)別僅在于方案4的微微蜂窩使用的是非對(duì)稱頻段而此方案是對(duì)稱頻段。方案4的不足之處在方案5中也同樣存在,而且它還有別的缺點(diǎn):可以滿足的運(yùn)營者數(shù)量少于方案4,沒有利用非對(duì)稱頻段的優(yōu)勢(shì),在有效處理非對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)有些困難,因此方案5也不推薦。
方案6:2×15MHz(FDD)+5MHz(TDD)/運(yùn)營者,共4個(gè)運(yùn)營者
該方案采用3層小區(qū)結(jié)構(gòu):宏蜂窩(1個(gè)FDD載波)、微蜂窩(2個(gè)FDD載波)、微微蜂窩(1個(gè)TDD載波),每個(gè)運(yùn)營者分配35MHz頻率,可發(fā)放4個(gè)第三代系統(tǒng)的經(jīng)營許可證。它與方案4的區(qū)別只在于其微微蜂窩有2個(gè)載波,而方案4只有1個(gè),由于它彌補(bǔ)了方案4的不足,我們認(rèn)為該方案是比較可取的。
方案7:2×20MHz(FDD)/運(yùn)營者,共3個(gè)運(yùn)營者
3層小區(qū):宏蜂窩(1個(gè)FDD載波)、微蜂窩(2個(gè)FDD載波)、微微蜂窩(1個(gè)FDD載波)。
方案8:2×20MHz(FDD)+5MHz(TDD)/運(yùn)營者,共3個(gè)運(yùn)營者
3層小區(qū):宏蜂窩(1個(gè)FDD載波)、微蜂窩(3個(gè)FDD載波)、微微蜂窩(1個(gè)TDD載波)。
方案7和方案8從網(wǎng)絡(luò)容量,提供業(yè)務(wù)的全面性,網(wǎng)絡(luò)組織的靈活性等各方面來看都能夠滿足要求,但相對(duì)于方案6而言,每個(gè)運(yùn)營者分配的頻率有所增多,如果頻率是有償使用,則運(yùn)營者的經(jīng)營成本就會(huì)增加,因此從經(jīng)濟(jì)方面考慮我們不推薦這兩個(gè)方案。
綜上所述,我們推薦方案6為優(yōu)選方案,即第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)運(yùn)營上所需的最小頻率為2×15MHz(FDD)+5MHz(TDD),發(fā)放的經(jīng)營許可證數(shù)量為4個(gè)。
摘自《移動(dòng)通信世界》2001.3期