1.導言
移動寬帶浪潮已經席卷全球,而LTE技術是迎接這一浪潮的最好技術手段,并已成為全球運營商選擇的主流技術。據統計,截止2012年11月,全球已經部署LTE網絡113個,并計劃部署更多的LTE網絡。與此同時,LTE網絡的用戶數量也在快速增長,到2012年底全球用戶已經超過了5000萬。
TD-LTE作為LTE技術的一個重要組成部分,也得到越來越多的國內外運營商的垂青,并在全球開始部署。當前全球TD-LTE的主流頻段是2.3GHz和2.6GHz。近期,我國也明確了2.5GHz~2.69GHz的190MHz頻譜用于TD-LTE,這一戰略決定大大擴充了TD-LTE在這一國際協同頻段的市場總量,對2.6GHzTD-LTE產業鏈(尤其是智能終端)的成熟起到決定性的催化作用。國內TD-LTE的擴大規模試驗采用的D頻段(2570~2620MHz)就處于這一頻段的中部。
技術上D頻段相對于其他頻段的主要特點有:
· 頻帶較寬,頻點多,可滿足中長期的發展需要;
· 頻帶與臨近系統頻帶的隔離好,干擾少;
· 頻帶的國際化程度高,有利于國際漫游;
· 頻帶的擴展性強,是國內190M的TDD頻段的主體部分;
· 覆蓋能力稍弱,但測試結果表明可以滿足室外覆蓋和室內淺覆蓋的要求。
鑒于D頻段的重要性,本文探討了如何在TD-LTE網絡建設中利用D頻段的特點,充分發揮D頻段的優勢,揚長避短,將TD-LTE網絡打造為優質卓越移動寬帶網絡的分步部署方案。
2.初期:2013年
在這一階段,TD-LTE無線網絡的部署重點區域位于大中城市的主城區和普通城區,如圖1所示。
圖1D頻段初期的部署區域
這一階段的用戶的數量較少,網絡的業務量較小。重點是城區網絡整體連續覆蓋和局部的容量規劃。終端方面由于智能手機尚不成熟,主要以數據終端,如上網卡、MIFi等為主,這些終端還需要與網絡進一步磨合。在這一階段,TD-LTE無線網絡承擔的主要任務是用戶導入,網絡側的穩定性和基本性能對用戶體驗十分重要。這樣才能獲得良好的用戶口碑,為TD-LTE網絡的中遠期發展打下良好基礎。
為了方便用戶的導入,我們建議在部署區域內實現D頻段在城區(室外的)連續覆蓋,滿足數據卡,MiFi類用戶終端的游牧式工作需求。同時兼顧,D頻段室內的淺覆蓋需求。這樣用戶在多數住宅區內也可以使用CPE、MiFi等數據終端。較為復雜的室內覆蓋場景,例如商場、醫院、機關單位等建筑,建議通過部署基于其他頻段(E頻段)室內分布系統來解決。
為了快速實現TD-LTE網絡的覆蓋以及節省投資,在現有的2G和3G站點基礎上部署TD-LTE網絡和利用室外站點覆蓋室內是必然的,站間距的選取和室內覆蓋效果成為初期部署時重點關注的問題。
a) 站間距的選擇
根據愛立信在青島GSM/TD-LTE共站網絡的測試經驗,利用現有的2G和3G網絡的站址,基于D頻段和2通道天線,在普通城區環境下,站間距為500~600米時能實現室外的連續覆蓋和室內的淺覆蓋,青島試驗網的主要性能指標如表1所示。
表1D頻段網絡的性能指標
通常,移動運營商在普通城區2G和3G網絡的平均站距可以滿足500~600米要求。因此,在TD-LTE網絡初期部署階段,我們建議根據現有2G和3G的站址,按站間距為450米左右進行選站,按站間距550米來部署TD-LTE站點,多余的站點用于儲備。網絡的性能指標可以滿足業務的需要。
另外在愛立信參與建設的中國移動(香港)TD-LTE網絡(2.3GHz的頻段)中,部署時充分利用了現有的GSM1800M的站點,站間距為500米,初期目標為實現TD-LTE網絡對室外的覆蓋,可以作為D頻段初期部署的一個參考。
b) 室外覆蓋室內的效果
室外覆蓋室內的瓶頸主要是穿透損耗。根據愛立信和中國移動研究院的聯合測試表明D頻段的穿透損耗和其他頻段(例如F頻段)在淺層覆蓋上沒有明顯區別。從愛立信在青島試驗網的測試結果看,在室外入口RSRP為-100dBm場景下,半地下商鋪的室內大部分區域可以實現業務的連續覆蓋:下行速率接近5Mbps,上行速率大多在150~250Kbps,具體的數據如圖2所示。
圖2室外覆蓋室內的效果
通過青島的測試數據,我們可以看到,在D頻段上利用室外基站實現室內業務的淺覆蓋是可行的,從而保證了MiFi類終端的用戶體驗。
3.中期:2014年~2015年
在這一階段,TD-LTE無線網絡的部署區域擴展到大中城市的郊區、中小城市的城區,如圖3所示。
圖3D頻段中期的部署區域
這一階段的特點是用戶的數量迅速增加,網絡的業務量也同步增加,這主要得益于智能終端的涌現以及逐步成熟。另外,VoLTE等語音業務也開始起步。
在這一階段,TD-LTE無線網絡承擔的主要任務是提高用戶的感知,在各種高性能無線網絡的競爭中保持領先(HSPA+、FDDLTE或TD-LTE)。這時可以考慮在高話務熱點引入第二載波,提升網絡的整體性能,如圖4所示。圖4還可以看出,采用D頻段對提升TD-LTE網絡的上行性能大有裨益。
圖4引入第二載波的效果
與初期部署類似,我們建議本階段在部署區域內進一步優化D頻段在室外的連續覆蓋,滿足智能終端在室外自由接入網絡。同時,我們建議在D頻段宏蜂窩滿足室內淺覆蓋的基礎上,考慮部署mRRU類站型進行補盲和有針對性地提升室內覆蓋效果。
另外,由于CSFB是解決語音的主要方案,對于可能的VoLTE語音業務的引入,TD-LTE網絡還需要進行針對性的局部網絡優化,保證RCS(RichCommunicationServices)用戶體驗。例如TD-LTE無線網絡還應該滿足部分區域的室內深度覆蓋,這樣用戶在深度覆蓋區域的住宅內也可以比較自由地使用智能終端。
在本階段的網絡部署中,運營商需要著重考慮強化室內覆蓋、提升網絡容量以及提升邊界速率三個問題。
a) 強化室內覆蓋
利用室外站點強化室內深度覆蓋有多種方式:在TD-SCDMA流量下降時,引入低頻段(如F頻段)或未來可分配的Refarming頻段;回落到900M的EDGE上以及加密D頻段的室外站點(利用初期的儲備站點)等;可以根據具體的部署場景來靈活選擇。考慮到D頻段的覆蓋能力和投資效率,用室外站來承擔室內深度覆蓋的比例不應該過高,也就是在深度覆蓋區域內室外站的站間距可控制在500米左右。
由于D頻段的帶寬很大,頻點很多,將會為網絡優化帶來極大的便利。與其他頻段相比,只有D頻段的多頻點才能方便進行深度覆蓋的優化。
b) 提升網絡容量
在密集城區等初期部署的區域,由于用戶比較集中,進入中期后,用戶的業務量較大,會出現更多的容量需求,也就是變成TD-LTE網絡的業務熱點。根據愛立信的分析,當LTE用戶滲透率超過10%后,20MHz帶寬的TD-LTE必將會遇到擴容的問題。這時可以考慮引入第二載波,相比起縮小站間距,這種擴容方式投資省,見效快。例如韓國的LGU+已經考慮在2012年底引入多頻波的LTE,以應對LTE業務的快速增長。
由于D頻段的帶寬很大,頻點很多,將會為網絡擴容帶來極大的便利。與其他頻段相比,只有D頻段的多載波頻譜容量才能從容應對TD-LTE業務持續發展。
c) 提升邊界速率
采用多載波還可以降低網絡負載,提升TD-LTE的邊界速率,從而在與各種高性能無線網絡的激烈市場競爭中獲得市場推廣的良機。圖5展示了現網仿真得到的雙載波與單載波在小區邊界(5%處)下行速率的對比,可見雙載波具有很大的性能優勢。
圖5雙載波與單載波的性能對比
4.后期:2016年~
在這一階段,TD-LTE無線網絡的部署區域擴展到中小城市的郊區以及縣城,如圖6所示。
圖6D頻段后期的部署區域
這一階段的特點是TD-LTE用戶的數量可能在某個時間點超過了3G網絡,成為數據業務的主導網絡。另外,隨著VoLTE等技術的發展,LTE網絡中的語音業務也將磅礴發展,這主要得益于TD-LTE網絡性能的優勢以及產業鏈的成熟。
TD-LTE網絡業務需求的增加也與用戶的遷移相關。在這一階段,由于GSM網絡已經在全球逐步退出,很多GSM用戶將在這一階段逐步轉移到3G和LTE網絡,這也將帶來LTE網絡用戶數量和業務量的迅猛發展。
因此,在這一階段TD-LTE無線網絡承擔的主要任務是擴大網絡容量,滿足更多用戶的需求,并開始著手向LTE-A演進。
與中期部署類似,我們建議本階段在部署區域內實現D頻段在室外的連續覆蓋,也就是在城區、郊區和縣城實現室外的連續覆蓋,這樣智能終端可以在室外自由接入網絡。至于農村,考慮到D頻段的覆蓋能力較弱,因此建議采用低于1GHz的頻段進行廣覆蓋,例如可以利用Refarming頻段。
同樣地,建議D頻段還應該滿足室內的淺覆蓋,這樣用戶在各個城市的多數住宅區內也可以使用CPE、MiFi等數據終端。
另外,考慮用戶的語音業務的實際需求,建議TD-LTE無線網絡還應該滿足大部分區域的室內深度覆蓋,這樣用戶在住宅內也可以比較自由地使用智能終端。
為此,在中期階段強化室內深度覆蓋的各種方式的基礎上,我們還可以把室外宏站的站間距繼續縮減到350-450米左右,結合智能立體網絡(HeterogeneousNetwork)的建設,從而提升室內深度覆蓋的水平。
在初期部署的區域(大中城市的城區),由于運營商的競爭激烈,還需要充分利用D頻段的大帶寬,及早引入LTE-A的載波聚合技術,從而為TD-LTE網絡的長期發展提供更廣闊的空間。與其他頻段相比,D頻段的載波聚合技術規范化的腳步更快,實施起來更加成熟。2012年11月,愛立信已經在北京采用載波聚合技術為運營商演示了TD-LTEAdvanced,峰值下載速率高達220Mbps。
另外,從頻段容納的頻點數來看,D頻段實施載波聚合的擴展余地更大,性能會更好。
除了利用載波聚合技術大幅提高用戶業務速率外,LTE-A還支持智能立體網。智能立體網通過引入大量的微站以及在宏站與微站之間協同覆蓋,能大幅度提升TD-LTE網絡的容量。
由于微站本身的覆蓋范圍較小,在這種情況下,D頻段覆蓋能力較弱對組網的影響就可以忽略了。
5.小結
綜上所述,D頻段分期部署的具體步驟可以總結為表2:
TD-LTE網絡的建設是運營商的長期工作,不會一蹴而就。充分發揮D頻段的優勢,分期推進基于D頻段TD-LTE網絡的建設,將使得運營商的TD-LTE網絡充分適應用戶和終端的發展變化,實現網絡性能和容量的最優配置,成為一張優質卓越的移動寬帶網絡。
來源:愛立信 作 者:孫宇彤 陳明 諸震雷 劉愔