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    合理配置资源建设经济4G网

    合理配置资源建设经济4G网

    合理配置资源建设经济4G网

     -中国电信股份有限公司北京研究院无线通信研究室主任 杨恒

      随着4G牌照的发放日期日益临近,中国面临着4G网络建设的投资高潮。如何建设经济的4G网络是每个运营商面临的重要问题。

      经济建网六要素

      4G网络建设的主要成本将产生在无线网上,一般情况下,无线网要占到整个4G网络建设投资的一半以上。建设一个经济的4G网络,要重点考虑以下几个方面:

      正确的站址选择。随着房地产的持续升温,基站建设所需要的机房、天面成本也越来越高,同时老百姓自身健康意识的提高,获取合适的4G站址也变得越来越困难。然而,4G站址的好坏将直接影响4G无线网络性能以及今后4G网络的发展,因此站址选择和获取会是4G建设的一个重要问题和主要矛盾所在。

      做好网络规划工作。WCDMA系统是自干扰系统,其覆盖不仅取决于最大发射功率,而且与系统负荷有关。容量、覆盖、质量之间密切相关,相互制约,例如容量增大将导致覆盖收缩,反之亦然,而降低业务质量可提高系统容量,也可增加覆盖范围,因此在网络规划设计时要充分考虑覆盖和容量之间的相互关系,以保证设计所需系统性能指标。和GSM网络相比,WCDMA网络规划的调整必须是成片网络的调整,因此在建网初期做好网络规划工作对WCDMA网络建设非常重要。

      合适的基站类型和覆盖增强技术。目前可供选择的基站类型和覆盖增强技术有很多,如宏基站、微基站、直放站、射频拉远、室内分布系统、塔顶放大器、4天线分集接收、AMRC以及发射分集等技术。宏基站作为最主要的基站类型,是构成移动通信网的基础。宏基站根据使用环境可分为室内型和室外型基站,室外宏基站作为室内型宏基站的补充,可以应用在难以获取机房或没有现成机房的站址上,以减少建设投资。微基站和直放站具有体积小、重量轻、易维护等的特点,可以在墙面、抱杆等地方上安装,以达到补充覆盖、减小站址投资的目的。在目前常用的2天线分集接收基础上增加2个接收天线和相应的基站射频通道即为4天线分集接收技术,4天线分集接收可提高上行覆盖能力2dB以上。射频拉远模块(RRU)指从基站分离出来的射频部分,使用光纤接口将本地富裕容量拉远,通过远端射频单元RRU实现远端覆盖。RRU既可以作为室内分布系统的信号源,也可以用于覆盖广、话务量低的地区。发射分集是将经过空时编码处理后的信号从两个互不相关的发射天线中发射出来,在终端进行相干合并,可以有效增加系统容量,并改善下行覆盖效果。室内分布系统是3G网络解决大型建筑物内部覆盖成熟而有效的方法,室内分布系统需要在室内布线及安装天线,将各种形式的3G信号源的信号通过分布系统比较均匀地分布在建筑内部,从而解决室内的信号覆盖和容量问题,同时可以避免通过室外基站来解决室内覆盖时容易产生的导频污染问题。但室内分布系统成本较高,一般只针对大型商务楼来建设。

      持续的网络优化。运营时,持续的网络优化对网络性能也十分关键。除了参数核对和设备调制过程之外,网络优化实施主要是通过路测发现覆盖问题(如导频污染、覆盖空洞、乒乓切换等问题),然后通过调整相邻小区列表、调整天线、调整切换参数等改善覆盖效果。由于4G网络中,覆盖和容量的关系密切,因此网络优化过程是一个长期、持续的过程,随时要根据话务量的情况进行调整。

      充分利用现有资源。如在光纤资源丰富的地区采用现有的光纤资源,在没有传输资源的地区可以采用微波中继来解决传输问题,也可以租用其他运营商的传输以减少投资。站址资源上可以考虑优先使用现有的站址资源,也可以考虑和其他运营商站址共享,和目前的网络共有相同的业务平台、支撑系统等等。

      新技术的使用。为了充分提高设备的使用效率,降低设备投资,3GPP在WCDMA R5版本中提出了Iu-flex技术或者MSC Pool的概念。在R5以前,Iu接口的网络结构为树形结构,下级节点只能被一个上级节点控制。如果MSCServer发生故障,则其管理的MGW和RNC都不能正常工作,将造成服务区内业务的中断。为了防止单点故障引起大片区域业务中断的情况,除了要提供设备级的可靠性措施外,一般还需要提供网络级的可靠性措施。MSCServer因为与MGW间有控制和被控制的关系,其网络级可靠性措施比较复杂,一般采用MGW与MSCServer间的双归属机制来实现,这种双归属机制也有1+1互助和N+1容灾两种方式。R5版本提出的Iu-Flex技术,引入了“池区”(PoolArea)的概念,即核心网节点作为资源池,将BSC/RNC连接到多个MSC/SGSN网元、池区,RNC被池中的多个网元同时管理,RNC的终端用户可以按照负载均衡的原则注册到池中的任意一个节点。池解决方案最大的特点就是服务区扩大,这个服务区中有若干个MSC/SGSN,这些MSC/SGSN的资源是可以共享的。在中国的大城市中,每日城市人口在居住区和工作区之间流动,话务量也随着出现“潮汐效应”。在采用MSC池解决方案以前,运营商必须在工作区和生活区都按照最大容量设计部署网络。当采用Iu-flex技术以后,可解决这个问题,不管任何时刻,BSC和RNC都能够根据池中每个MSC负荷不同把话务量分配到不同的MSC,这样可以使核心网容量利用率达到最高。同时Iu-flex技术也增强了MSC/SGSN之间的容灾能力,减少了移动管理的信令开销。

      在考虑4G网络投资成本的同时,还要充分考虑网络的运营成本。一般来说,4G网络的运营成本主要包括:培训管理费用、市场与销售费用、基站使用费用、办公和运营费用、频率使用费、维修费用、电费、人工成本、电路租用费用等方面。因此,选择更省电的基站以降低运营费用,选择高可靠性的产品以降低维修维护费用,采用运维外包的方式降低人工成本等都是建设经济的3G网络的选择之一。

      总之,紧紧围绕市场要求和业务需求来建设相应的4G网络,充分利用现有资源,合理的网络规划,持续的网络优化,才能建设一张经济的4G网络。

      站址共享的可行性

      从上面的分析可以看出,站址技术是4G建设所面临的首要问题之一。特别是对于无2G网络的新兴移动运营商,由于缺乏2G网络的站址储备,建设一张全新的4G网络的难度非常之大。因此,不同运营商之间的站址共享可以被视为减少重复建设,保护新兴运营商,保证公平合理的电信市场竞争环境的有效手段之一。从国际上来看,基站共享在欧美移动通信发展较好,对站址共享的管制已经纳入欧美各国的管制体系当中,然而目前我国还无法做到运营商之间的站址共享。

      站址共享可行性要考虑以下几个因素:

      技术可行性,主要是多个运营商基站设备之间的干扰问题。当多个基站天线共用一个天面平台时,对天线之间产生干扰是站址资源共享的一个阻碍。国际上,在3GPP组织范围内,对各种不同的通信系统之间的相互干扰进行了详细的分析。国内的中国通信标准化组织(CCSA)也对国内所有通信系统在共基站情况的下相互干扰进行了系统严格的分析,信息产业部也组织过相关的干扰测试,并且根据分析和测试结果制定了相应的国家标准。只要是符合国家标准的通信设备,采用适当的工程隔离措施,就可以共站建设。因此,站址共享在技术上是可行的。

      工程建设和维护的可行性。随着移动通信市场的快速发展,目前的2G网络也经过了多次的升级和扩容,某些2G的站址,特别是部分密集市区的2G站址,可用于扩容的资源已经不多了,如机房面积不够,供电不足等。因此,在这些地方增加新的3G系统基站,特别是其他运营商的4G系统,需要对现有的2G站址进行大规模改造,如新增机房面积,新建供电设施,新建传输。在一些资源紧张的地区,这种大规模对站址的新建改装的工程难度可能很大。同时,为了减少纠纷,方便运营,需要在站址资源上明确不同运营商的工作界面,如划分机房区域,分摊物业费、电费,明确工程事故责任等,这也为站址共享的实际操作带来了困难。

      市场竞争因素。一般来说,主要移动运营商有丰富的站址资源,从遏制对手竞争的角度出发,不愿意提供这种站址资源共享。因此,应该由国家和电信监管部门出面,从构建公平的电信市场竞争环境的角度出发,制定切实可行的具体的站址资源共享管理方法,以避免重复投资,保护国有资产,保证通信市场的公平和合理的竞争环境。

      成本控制原则

      4G网络建设的原则和市场需求、市场定位紧密相关。3G网络应该是一张能运营、能维护、能管理的通信网络,能够保证网络提供的主要业务的用户感受,也就是说,要根据所运营业务的覆盖和容量来考核网络建设情况。在网络建设的过程中,针对不同的网络容量、覆盖情况和用户需求,有不同的市场策略。一般情况下,在4G网络的建网初期,覆盖情况不理想,网络负荷不高,因此可以提供一些对覆盖要求不高的业务,如数据卡业务、短消息业务。当网络覆盖逐步改善以后,再重点推出对网络覆盖要求比较高的业务,如可视电话、流媒体业务等,并要随时监控网络负荷情况,根据负荷,采取相应的策略对网络进行扩容。当频率资源比较多时,可以采用简单的增加载频的方式进行扩容,当频率资源比较紧张时,可以采用系统升级和增加站点、增加室内分布的方式进行扩容。

      一体化机房节约3G基站部署

      所谓一体化机房就是移动性机房,它能够和机房一系列设备有机地整合形成集成化设施。一体化机房的主要目的是为主设备提供一个良好的运行环境。事实上,一体化机房本身就是可移动的整体设备。

      一体化机房的具体应用有几个方面:用于搭建移动通信基站机房,包括2G、3G和后3G基站机房;用于搭建固网通信机房,如宽带接入点(XDSL、LAN等)、模块局、综合通信机房、光纤交接机房;用于军用通信;用于无人值守的建设点上。

      目前2G机房建设大致分为三类:第一类主要采用租房模式,投入费用比较低,设备能快速部署到位,安全性相对好一些。缺点是产权属于出租方,谈判还具有一定的后遗症,不一定都能达到机房标准,累计的租费大于一次性投资费用。这种模式在大中城市中比较常见。第二种是自建房模式,优点是可按照机房标准建设,坚固耐用,可靠性较高。第三种是用简易的彩钢板制作活动房,它存在很多缺点,比如达不到机房要求,可靠性低,安全性比较差等。

      目前在基站机房建设中,50%以上的机房是租赁来的。租赁机房尽管比较省时,但受周边环境影响,不一定能租到合适的机房。简易的彩钢板活动房不能代替作为真正的机房,经使用证明,会给后期运维带来很多后遗症;建设专用机房,则会面临时间、成本问题。

      相比之下,一体化机房就有很多优点,由于采用了统一的企业标准进行设计,所以机房及配件设备都是结构化、标准化和模块化的产品,主要表现在:采用标准机房模式进行设计,制造质量有保证;多种安装模式,多种款式;可以提供各种配套的工程模块;系统结构紧凑,集成度高;机房配套功能可分期分批实施,结合OPEX与CAPEX,找到最佳平衡点。

      从投资比例来看,机房配备大约占到3G网络建设的25%。机房是整个网络的物理承载部分,每年由于机房存在的问题,都有很多基站设备在恶劣环境中运行,或者导致天线发生故障。一体化机房则可以充分提高基站机房集成化、系统化水平,降低CAPEX,快速部署3G基站,缩短建设周期,具有非常突出的高性能、低成本、易安装等特点。 (计育青)

      基站应用应以环境分类

      基站总体来说可分为四大类:第一类为宏基站,英语叫MACRO,发射功率大,支持的载扇数多,体积较大;第二是微基站,发射功率小,支持的载扇数少,体积较小;第三种类型是分布式基站,和二代相比,分布式基站是三代新增的一种基站;第四类是微微基站,英语叫做PICO,发射功率更小,体积轻巧,主要用于室内覆盖。

      在不同的环境下,运营商对基站类型的需求也是不一样的。应用类型主要分为三种环境——城区环境、农村环境和室内覆盖环境。针对这些环境应用,我们应该采用不同类型的基站来适应相应的业务需求。

      首先来看一下,对密集城区和普通城区的需求。未来采用3G设备的初期时候,实际购置的载波个数并不是很多,但考虑到设备的扩容能力,我们要求设备本身应该支持比较大的容量配置,可能在初期配置比较少,但考虑到将来的扩容,希望系统本身拥有较大的扩容能力。基站的机顶口的发射功率应不小于20W/载波,RRU的发射功率应不小于10W/载波。普通城区支持的载扇数不应少于6个,密集城区支持的载扇数不应少于12个,RRU所支持的载频数应不少于2个。

      对站址和机房容量获取的地区,可以考虑以大容量的基站来覆盖。对于站址和机房不容易获取的地区,可以考虑大容量的宏基站+RRU、BBU+RRU或室外型宏基站的方式。

      其次,从郊县和农村的需求来看,其相比城市的话务量较少,本身设备的配置就可以低一些,支持的载扇数小于等于6个即可。为了使基站下层的能力与上层相匹配,也应该支持上层基站的功率,应该不小于20W/载波。

      具体的解决方案主要是以中低容量的宏基站为主连续覆盖,这样可以方便后续扩容。对没有扩容需求的地区,可以选用一些方便安装的微基站等站型。同时为了节省初期投资,可以考虑采用OTSR等站型。OTSR主要的特点是可以节省功放的投资,而这一部分的投资所占比重是非常大的。

      针对室内覆盖站型的需求来说,对一般的民房、居民楼、临街的小节点,我们一般可以采用室外的宏蜂窝信号覆盖室内。而对于重要的机关大楼和商务大楼,我们根据它的话务量需求,来选用不同的基站,比如话务量低的时候,可以采用中低基站或者微基站,如果对地下室等封闭场所,我们可以采用直放站。对于一些中小型的建筑物或者大型建筑物的大堂、会议室等小范围的热点地区,可以采用特定的基站,比如采用微基站或者微微基站的方式。

      而针对特定场景的基站的特定需求,我们可以考虑将基站分为RRU(远端射频单元)和BBU(基带处理单元)两个分离的部分。RRU将大容量宏蜂窝基站集中放置在可获得的中心机房中,基带部分由BBU集中处理,节省了常规解决方案所需要的大量机房并且机房选取不受限制,其施工也更加简便、快捷,此外,工程中光纤的铺设对机房及周边环境的影响也更小。

      不过RRU技术也有其应用局限性。首先,RRU的容量比较小,可扩容性比较差。目前各厂家对RRU所做的事情就是提供两个载体;其次,由于RRU很多应用场景都直接放置到室外,RRU在这时就要经受室外的恶劣环境的考验,维护起来也不方便。

      最后,谈到基站的初期建设,就不得不谈到OTSR。我们知道在基站中设备占成本很大一部分是来自于它的功放,所以如果能够减少功放的投资,我们就可以减少对整个基站的投资,OTSR正是基于这样的考虑出现的。OTSR是一种全向发射、定向接收的方式,馈线和天线的架设与标准的三扇区配置一致,但在BSC看来是一个全向的基站。在初期话务量比较低的时候,可以只用一个PA来实现全向的发射和定向的接收,这主要用于农村等环境,在城区我们就从OTSR扩容到STSR。

      OTSR主要的应用场景就是在网络建设初期需求要小的地方,OTSR的优点是节省功率放大期方面的投资,采用定向天线,增加上行覆盖,并可以增加PA平滑升级到STSR。OTSR的局限性表现在:一方面由于它采用了一个功放,功放本身单点的故障率有会增大;另一方面,其升级成STSR需要调整网络参数,增加2个功放并去掉功放器,需要一定的网络改造的工程量。 (丁 峰)


    来源:本站 时间:2018-08-24 10:31:21
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