3G高速数据无线传输技术
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1.2.3 系统组网方式

1.2.3.1 cdma2000-1x EV-DO系统组网方式

cdma2000-1x EV-DO由于自身特点,可以允许多种特色的组网方式,对只需分组数据业务的区域,可以单独组网,用简单的网络配置提供高速分组数据业务;对同时需要语音、数据业务的区域,可以与cdma2000-1x混合组网,同时提供语音和高速分组数据业务。目前大多数运营的cdma2000-1x EV-DO采用和cdma2000-1x共站的方式,通过使用双模终端,使得用户在使用传统话音业务的同时,可以使用高速的分组数据业务。以下几种组网方式可以在网络运营的不同阶段灵活采用。

1.cdma2000-1x与cdma2000-1x EV-DO混合组网

cdma2000-1x与cdma2000-1x EV-DO混合组网能够同时提供语音和从低速到高速的各种速率数据业务,终端需要能同时支持cdma2000-1x和cdma2000-1x EV-DO的双模终端。在高速分组数据业务的提供方面,cdma2000-1x EV-DO相对于cdma2000-1x具有明显的优势。一方面,cdma2000-1x能提供良好的语音业务,cdma2000-1x EV-DO能提供良好的高速分组数据业务,两者具有良好的业务互补性;另一方面,两者的工作频段、扩频带宽、网络覆盖以及网络规划等方面也存在共同之处,如果两者混合组网,将能充分利用原有cdma2000-1x网络的投资,共享cdma2000-1x在网络规划和优化等方面的经验,从而降低cdma2000-1x EV-DO网络规划、建设、优化以及运营等方面的成本。

cdma2000-1x EV-DO与cdma2000-1x混合组网,两者共用cdma2000-1x的分组核心网,接入网存在两种部署方案:升级组网方案和重叠组网方案。升级组网对应于cdma2000-1x EV-DO与cdma2000-1x同时共BSC和BTS的情况,对原BSC与BTS进行软件升级同时增加cdma2000-1x EV-DO信道单元,以支持cdma2000-1x EV-DO系统功能。其中,AN的无线资源控制、呼叫控制和移动性管理等功能由BSC完成,AN的调制解调和基站收发等功能由BTS完成,BSC与BTS之间的传输链路需要扩容。叠加组网对应于共BSC但不共BTS或不共BSC等情况,叠加组网往往伴随着对BSC的软件升级、新增BTS设备及铺设两者之间的传输链路。

上述两种方案又分别包括共站址和不共站址两种情况。在共站址情况下还可以选择共天馈或不共天馈。以共站址共天馈方式为例,由于合路器的链路损耗,会造成前向容量和覆盖的损失,可能需要对原有网络的规划参数进行必要的调整,不过在密集组网的情况下,这种影响可以忽略。从全球部分cdma2000-1x EV-DO运营商的组网策略来看,cdma2000-1x EV-DO网络常用于城区或热点地区为高端用户提供高质量的分组数据业务,而cdma2000-1x网络承担郊区及乡镇地区的分组数据业务覆盖,随着分组数据业务的普及,逐渐增加cdma2000-1x EV-DO网络的覆盖范围,直至整网覆盖。

1)cdma2000-1x与cdma2000-1x EV-DO叠加组网

叠加组网是指已建设好cdma2000-1x网络,cdma2000-1x网络提供语音和低速数据业务,为了能提供中高速数据业务在市区和热点地区建设cdma2000-1x EV-DO网络,cdma2000-1x EV-DO网络叠加于cdma2000-1x网络之上,根据网络规划结果,cdma2000-1x与cdma2000-1x EV-DO可以共站或不共站建设。叠加组网时,cdma2000-1x与cdma2000-1x EV-DO可以采用不同厂家的设备。叠加组网方案可以分为BSC级叠加组网方案和BTS级叠加组网方案。其中,BSC级叠加网对应于不共BSC的情况,BTS级叠加网对应于共BSC但不共BTS的情况。

BSC级叠加组网方案:在BSC级叠加组网方案中,新增DO-BSC进行cdma2000-1x EV-DO的业务处理和操作维护,新增BTS设备或在原机柜中对BTS作软、硬件升级。cdma2000-1x EV-DO与cdma2000-1x可以共站址、天线和天馈等。对早期部署的容量较小的cdma2000-1x系统,采用不共BSC但共BTS的BSC级叠加组网方案,其扩容能力可能受到一定的限制。

BTS级叠加组网方案:在BTS级叠加组网方案中,cdma2000-1x EV-DO使用独立的基站设备,也可以使用独立的天线和天馈;对cdma2000-1x网络的BSC、PDSN及AAA进行软件升级。这样不影响cdma2000-1x网络布局和覆盖,并且可以结合目标覆盖区的实际情况,更有针对性地规划和部署cdma2000-1x EV-DO网络。该方案要求更多的基站硬件设备和机房空间等,若cdma2000-1x EV-DO与cdma2000-1x不共天线和天馈,则还需要考虑天线平台是否有足够的空间。当然,也可以使用合路的方案,与原有系统共天馈。合路器的损耗对容量和覆盖有一定的影响,不过在城区或热点地区密集组网的情况下,其影响可以忽略。

2)cdma2000-1x升级到cdma2000-1x EV-DO组网

cdma2000-1x系列标准是后向兼容的,可以从cdma2000-1x向cdma2000-1x EV-DO平滑演进,对cdma2000-1x进行升级,只需更换信道板,升级相关软件就可以提供cdma2000-1x EV-DO业务,cdma2000-1x EV-DO在射频特性上的一致性使cdma2000-1x与cdma2000-1x EV-DO能共站建设,节省投资,提高工程建设进度。从cdma2000-1x直接升级到cdma2000-1x EV-DO,要求在同一个机柜内升级基站软件和增加cdma2000-1x EV-DO信道单元,并对BSC、PDSN、AAA进行软件升级,同时增加AN-AAA新设备。采用升级组网方案,cdma2000-1x EV-DO和cdma2000-1x共站址、天线、天馈、基站覆盖、传送和操作维护等,可以节约建设投资。此外,对cdma2000-1x无线环境的优化也有助于cdma2000-1x EV-DO网络的部署。这种方案的缺点是可能出现软、硬件升级对cdma2000-1x网络用户造成影响以及出现传送线路和电源等不足的问题。

2.cdma2000-1x EV-DO独立组网

对于无cdma2000-1x网络的运营商,如果希望通过cdma2000-1x EV-DO网络提供高速分组数据业务,那么可以单独建设cdma2000-1x EV-DO网络。此时,网络设备投资涵盖核心网和基站在内的所有设备。对于cdma2000-1x网络运营商,考虑减少对现网的影响,也可以单独建设cdma2000-1x EV-DO网络,覆盖数据业务需求高的区域。

独立组网一般不会大规模应用,只是替代有线传输的一种方式,主要应用于只需数据传输的特殊区域,如高档写字楼、高档宾馆酒店、大型会议中心等。网络结构与叠加组网部分分组域相同。

1.2.3.2 HSPA系统组网方式

1.HSDPA组网方案

进行HSDPA组网时,可以采用的方案有混合组网和独立组网两种,两种组网方式优缺点对比如下。

(1)混合组网方式

a)优点

● 共享一个载波,网络部署成本较低,需要的频率资源少。

● 在网络负载较轻的情况下,可以获得更高的频谱利用率。

● 和独立组网方式相比,由于不涉及异频切换,在HSDPA覆盖区域边缘,和R99/R4小区的切换成功率比较高。

● 业务选择灵活,可以更好地支持CS/PS并发业务。

● 可以避免多个频点带来的UE小区选择、驻留等问题。

b)缺点

● 在R99/R4负载较重的情况下,HSDPA业务可获得的码资源和数据速率比较有限,用户体验比较差。

● HSDPA业务的开展也会对R99/R4业务造成影响,需对HSDPA功率分配比例进行适当限制。

● 由于信道码资源的限制,不能充分发挥支持更大码字数的终端(如支持10、15个码字的终端)的能力。

(2)独立组网方式

a)优点

● HSDPA和R99/R4业务互不影响,可获得各自最高的速率,容量更充裕,用户体验好。

● 可充分发挥支持更大码字数的终端(如支持10、15个码字的终端)的能力。

b)缺点

● 至少需要两个载波,网络部署成本较高。

● 初期工程业务量较低,加上很难实现载波间业务量均衡,整体频谱利用率较低。

● 由于涉及异频切换,在HSDPA覆盖区域边缘,和R99/R4小区的切换成功率低于混合组网方式。

● 网络RRM算法较为复杂,HSDPA载波很难实现CS/PS并发业务(有的厂家在HSDPA载波上预留了DCH信道资源以避免这种情况)。

● 当HSDPA载波上的手机收到CS业务寻呼时需要转移到R99频点,增加了网络切换与重选。

综上所述,在建网初期,一般的室外场景,在HSDPA用户及业务量不高时,重点关注的是少数用户的高速体验,可以考虑HSDPA与R99/R4共享载波混合组网;当HSDPA用户及业务量增高后,下行负载升高,下行干扰也相应升高,当升高的水平达到R99/R4的设计负载门限时,就应考虑部署新载波。

目前国外HSDPA商用网络初期工程基本都采用混合组网方式。对数据卡用户特别多的室内场景,如建网初期,就出现个别室内场景数据卡用户特别多、数据业务特别密集的情况,则可以考虑在这种场景下进行R99与HSDPA各自单独载波的独立组网方式,利用专门的载波来承载大量的分组高速业务,给用户提供优质的速率服务。

和cdma2000-1x网的发展类似,升级第二、第三载波也应根据业务开展情况选择相应的业务承载策略。例如,升级第二载波是由于R99/R4业务和HSDPA业务均迅猛发展导致的,则第二载波可同样采用HSDPA和R99/R4共享方式;如果是由于高速数据业务发展导致的,则第二载波可采用HSDPA专用方式等。也可以根据不同环境对业务需求的不同采取不同的方式,如高速数据业务需求占较大比例的场所,第二载波采用HSDPA专用方式。总之,后期演进过程中的组网方式是比较灵活的。

HSDPA的单站成本可能高于R99单站成本,但就数据业务而言,由于前者的频谱利用率大于后者,因此前者的单位比特成本可能反而低于后者。网络建设和升级载波时,对两者均可承担的业务,用哪种资源来承载,应根据业务开展需求和设备价格及后期网络发展计划综合确定。

和cdma2000-1x网面临的问题相同,高速数据业务的开展对无线资源的消耗巨大,业务量的开展和资源投入应该取得合理平衡,国外的商用R99/R4/HSDPA网络在运营中也面临着这个问题。由于数据业务的特点和资费政策等原因,数据业务的效费比远低于传统语音业务。

2.R99/R4/HSDPA/HSUPA组网和覆盖速率选取

和R99/R4/HSDPA组网方案类似,初期建议一般共享载波,待业务量增长到一定程度再升级第二载波,或在室内等数据热点使用单独的载波承载HSUPA。建网初期一般会采用的覆盖方式是,HSDPA覆盖区域包含在R99/R4覆盖区域内(或者和R99/R4覆盖区域相同),HSUPA覆盖区域包含在HSDPA覆盖区域内,如图1-9所示。

基站布局方式(决定连续覆盖速率的指标)有两种。包括以R99/R4上行覆盖为基准为指标,以及综合考虑,R99/R4和HSVPA上行覆盖为指标的方式,两种方式各有特点。

(1)以R99/R4上行覆盖为基准

HSUPA的上行连续覆盖数据速率采用和R99/R4类似的指标,在小区边缘提供中、低速上行数据速率,在接近基站的区域提供高速上行数据速率。其优缺点分析如下。

a)优点

● 对R99/R4网络上行覆盖、容量影响小。

● 相对下面的方式,投资小些。

图1-9 R99/HSDPA/HSUPA组网示意图

b)缺点

● HSUPA小区边缘上行速率不够高,在一定程度上影响用户感知。

● 长远来讲,如果用户对高速数据业务有较强需求(例如,开发出广受欢迎的上行数据业务),更改基站布局的难度可能比下面的方式大。

(2)综合考虑R99/R4和HSUPA上行覆盖指标

根据业务发展需求,选择合适的HSUPA上行连续覆盖数据速率指标,结合R99/R4的速率指标,决定基站设置密度。在小区边缘提供中速上行数据速率,在接近基站的区域提供高速上行数据速率,其优缺点分析如下。

a)优点

● HSUPA小区边缘上行速率高,更好地满足用户感知。

● 长远来讲,如果用户对高速数据业务有较强需求(例如,开发出广受欢迎的上行数据业务),可能不需更改基站布局就能满足要求。

b)缺点

● 对R99/R4网络上行覆盖、容量影响更大些,需要更密集的基站布局才可避免。

● 平均站距大于上面的方式,投资更大。由于目前可预见的HSUPA业务的开展需求不如HSDPA业务那么广泛和迫切,低速率对用户感知的影响也小于HSDPA,并且受调度算法的影响HSUPA的速率保证很难确定,建议初期采用前一种覆盖方式,不建议花费较大的代价去追求高速上行数据速率的连续覆盖。