搭建一張CDMA2000 1x EV-DO試驗網是掌握和實踐該技術的重要途徑。 文章講述和分析了試驗網規劃和組建過程中需要考慮和注意的各種問題,并提出了一套相應的解決方案。
1、引言
CDMA2000 1x EV-DO技術是1X現網演進到3G階段的熱門標準之一。在中國,該技術標準尚未投入商用,其技術特點和網絡特性還有待我們進一步掌握和深化。為了達到這個目標,除了從理論上進行學習外,搭建一定規模的試驗網也是一個比較客觀和直接的方式。
在CDMA2000 1x EV-DO試驗網的規劃和組建過程中,不可避免會遇到各種各樣的問題,本文介紹了EV-DO試驗網組網過程中需要考慮和注意的問題,并提出了一套相應的解決方案,希望能起到拋磚引玉的作用。
2、技術標準版本的選取
首先對CDMA技術標準的發展過程進行一個簡要的介紹。
圖1 CDMA技術發展過程
如圖1所示,在CDMA技術發展過程中,包括IS-95、IS-95A、IS-95B等在內的第2代移動通信技術統稱為CDMAOne,該技術以支持語音業務為主要內容,中國聯通CDMA網絡也是從這里起航的。
在后續發展中,引入了CDMA2000 1X技術,除了增加語音容量和引入各種新的性能外,還有能夠支持諸如153.6kb/s、307.2kb/s的高速數據業務。
其后,CDMA2000擴頻系統進一步演進出了C和D版本,即我們經常提到的CDMA2000 1x EV-DV技術。該標準除了繼承CDMA2000 1X技術的語音功能外,數據吞吐率還得到了大幅度提升,D版本的EV-DO前反向峰值速率分別達到了3.1Mb/s和1.8Mb/s。
在CDMA2000擴頻系統發展的同時,3GPP2標準體系中引入了CDMA2000 HRPD(High Rate Packet Data)標準體系,即我們通常講到的CDMA2000 1x EV-DO技術。該技術標準目前存在0和A兩個版本。目前,0版本的EV-DO技術已經比較成熟,在韓國、日本等國家也已經投入商用。A版本的EV-DO技術也已經進入實質性的商業化開發,3.1Mb/s和1.8Mb/s的前反向峰值速率、QoS的改進等一系列的優良性能是其最大亮點。雖有消息稱A版本EV-DO網絡將在2006年正式進入商業運行,但目前尚未有廠家能夠提供試驗網設備。
因此,如果目前搭建CDMA2000 1X EV-DO試驗網絡,所能選擇的版本仍為0號版本。雖然其僅能支持數據業務,且不能保障類似視頻電話的實時性數據業務的QoS,但其2.4Mb/s和153.6kb/s的前反向峰值速率仍是一個劃時代的進步。
3、試驗頻段的選擇
作為最重要的電信資源之一,頻譜資源受到政府的完全掌控。因此,試驗網頻段的選擇必須符合國家相關法律法規的規定。
1992年,ITU就給第三代移動通信分配了核心頻段,包括1885MHz~2025MHz和2110MHz~2200MHz,共230MHz。結合中國國情,信息產業部于2002年10月頒布了“無[2002]479號”文件,確定了中國3G無線頻譜規劃方案。在此方案中,除了規定IMT-2000 FDD方式的主要工作頻段為1920MHz~1980MHz/2110MHz~2170MHz、補充工作頻段為1755MHz~1785MHz/1850MHz~1880MHz外,現網的825MHz~835MHz/870MHz~880MHz頻段也被規劃為FDD方式的擴展頻段。
目前,主要工作頻段和補充工作頻段均未開放給各運營商使用,因此從法律角度上來講,800M是目前可以合法使用的EV-DO試驗網頻段。在中國聯通800M頻段可使用的7個頻點中,283、242和201頻點均已占用,根據相關規定,目前EV-DO試驗網的推薦頻點為37。
4、組網方式
4.1 無線側
在無線側,EV-DO試驗網的組網方式可分為升級組網和疊加組網兩種。升級組網是指在現網1X基站中添加相應的EV-DO板卡,并輔以軟件升級完成。疊加組網不是通過添加板卡完成,而是依靠增加一臺新的EV-DO基站的方式完成。
在這里,對這兩種無線側組網方式進行比較分析:
(1)升級組網方式實際利用了現網基站的機架、電源模塊、時鐘板等資源,施工起來相對簡單。疊加組網方式需要增加新的設備,很容易受限于現有機房的空間和承重等客觀條件。然而,由于1X現網設備單機柜大多只能支持3扇4載波,對于現網的3載波基站,升級上DO載波后實際已經達到單機柜滿配情況的,若以后再增加新的載波,同樣會面臨增加新機柜的問題。從這個角度上講,升級組網方式僅僅能緩解新增機柜的施工困難。
(2)升級組網方式局限于使用現網1X設備提供商的DO產品。疊加組網方式既可以選擇與1X現網相同廠家的設備,也可以選擇不同廠家的DO設備,這對運營商而言,有利于引入競爭,并且能夠增加在日后可能的商業談判中的籌碼。
(3)從技術上講,由于1X和EV-DO技術本來就不存在任何兼容性,兩種組網方式對于網絡性能不存在根本性區別。
(4)在實際組網過程中,這兩種組網方式可以靈活結合使用。另外,一些EV-DO站點可以根據實際情況考慮建設在獨立于現網機房的地方,雖然會加重試驗網成本,但可以增加規劃和組網的靈活性。
4.2 數據核心網側
在數據核心網側,需要考慮的問題是PDSN共用問題。由于CDMA2000 1X和CDMA2000 1X EV-DO技術只是空口標準的不同,而數據核心網是可以共用的。實際上,當EV-DO進入商用階段,1X與DO系統必然需要共用PDSN,但在試驗網階段,為了避免對現網PDSN的影響,可以考慮使用單獨的PDSN。
如果EV-DO試驗網使用單獨的PDSN,那么當手機從DO網絡覆蓋區移動到僅有1X網絡覆蓋的區域,將不能完成PPP連接不變狀態下的數據切換。如果共用1X系統的PDSN,在切換過程中則可以保持PPP連接和IP地址不變。
從技術角度出發,我們還是希望試驗網能夠共用1X現網的PDSN,以支持DO到1X的切換測試。那么,常見的共用方式有兩種:
(1)將現網PDSN所有板卡全部升級到能夠支持EV-DO技術的軟硬件版本,然后接入試驗網。這種方式雖然能夠一步到位,但對于現網影響最大,施工風險也較大。
(2)在現網PDSN中添加一塊新的板卡,將試驗網中EV-DO終端綁定到該板卡上,實現與現網共用PDSN的目的。這種方式給現網帶來的風險較小,但在今后演進到商用網階段時,仍有可能需要再次進行改造。
兩種方式各有利弊,但對于試驗網而言,在滿足測試要求的前提下,應該盡量減少對現網的影響,因此個人推薦在試驗網階段采用第二種方式。需要說明的是,由于各PDSN廠家設備性能不同,以上兩種方式不一定能全部支持,也有可能存在別的特殊方法,建議在組建試驗網前和PDSN廠家詳細交流再作決定。
共用現網的PDSN,則EV-DO測試終端產生的話單將送往現網的計費系統。這需要和計費部門協商,以對這些話單進行處理。一種可行的方法是,EV-DO測試終端使用不同于現網的用戶名和密碼登陸網絡進行數據業務,在計費側對該用戶名和密碼產生的話單進行特殊處理,免于計費。
另外,如果采用共用現網的PDSN,需要注意目前PDSN的互聯網出口帶寬的容量和負荷。由CDMA2000 1X技術的數據吞吐量較小,現網PDSN連接外部互聯網的出口帶寬并不大,很可能無法承受EV-DO試驗網產生的高數據流量的沖擊。如不緊急擴容,會嚴重影響到現網數據業務的使用。
5、試驗區域和站點的選擇
密集城區是以后商用EV-DO網絡需要鋪設的首要區域,城鄉結合部、重要的高速公路也是EV-DO網絡可能的覆蓋目標。搭建試驗網的重要目標之一就是使網絡能夠盡量涵蓋具有以上地理特征的地區,并在實際組網和測試過程中積累經驗,為以后的規劃提供依據。
然而,由于試驗網站點數量不可能過多,如何使用最少的站點來達到最好的試驗效果,是在試驗網規劃階段希望達到的效果。試驗站點和區域的選擇需要考慮以下幾個方面:
(1)需要挑選若干基站組成主要的試驗區域。該試驗區域應該盡可能多的包含密集城區的各種地形地物,并能夠代表該城市繁華地區的典型地理特點。因為,以大話務量為特征的密集城區必將成為商用3G網絡的首要和重點覆蓋區域。
(2)在實際測試中,大多數的性能測試為單站測試。因此需要在主試驗區域中選擇出一個主測試基站,所有的單站測試盡量在該基站上完成。該主測試基站至少在一個扇區方向上存在一條從基站出發的徑向測試道路,并具有一定的長度(至少2~3公里),才可以滿足覆蓋測試、定點吞吐量測試等測試條件。如果有可能,在距該主測試基站某扇區近點(C/I>10)、中點(C/I=5)和遠點(C/I=0)處,應分別有一條與扇區半徑相切的環形路線,以滿足移動情況下扇區吞吐量測試的測試條件。
(3)應該覆蓋一定長度的能保證較高車速的城市干線或者高速公路,以進行不同車速下數據吞吐率的對比試驗。
(4)在試驗區域中,應該設置一條PCF邊界,并存在至少一條測試路線與該PCF邊界相切,滿足跨PCF切換測試的條件。
(5)如果EV-DO基站設備提供商不止一家,那么各廠家的試驗區域應該相連,并有測試道路與廠家邊界相切,以進行跨廠家的切換測試。
(6)在非話務熱點地區,可以按照現網站距兩倍甚至三倍的距離部署EV-DO基站,驗證在低話務地區建設覆蓋型EV-DO網絡的可能性。
(7)建設個別的室內EV-DO覆蓋系統,考察EV-DO網絡對干放和分布系統的影響。
(8)可以升級個別帶直放站的宏基站,考察EV-DO網絡對于直放站的影響。
6、天饋
如果試驗網部署在2.1G頻段,則由于工作頻段的限制,現網的天饋系統大多不可以利舊,需要增加新的天饋。但如本文前面所述,目前試驗網暫時只能在800M頻段部署,因此存在共用現網天饋的可能性。但是在800M頻段上搭建EV-DO試驗網,在某些情況下,獨立天饋也不失為一種好的選擇。
表1 對共用天饋和獨立天饋兩種方式進行了比較。
從表1可以看出,天饋的兩種使用方式各有優缺點,應該結合實際情況加以選擇使用。如在以大于現網站距的方式進行DO覆蓋型網絡規劃時,可以考慮使用獨立天饋,并通過調節DO基站天線的方位角和下傾角,從而較少的基站數量以取得較好的覆蓋效果。
談到共用天饋的具體實現方式,最容易想到的就是合路器方式,將現網信號和DO信號進行合路后通過現網天線發射出去,此種方式會帶來3dB的信號衰減。除此之外,結合一些設備廠家的設備特點,也存在一些不用合路器的共用天饋方式,可以減少合路對信號造成的衰減。如圖2為某不用合路器的共用天饋示意圖。
圖2 一種不用合路器的共用天饋方式示意圖
7、傳輸和其他配套
相比1X載波對傳輸的需求,EV-DO載波占用的傳輸資源較為巨大。對于處于高話務負荷區域的三扇區EV-DO試驗站,每載波需要配置2~3條E1傳輸;如果話務負荷較低,也可僅配置1條E1傳輸,但有可能由于傳輸資源的緊張造成扇區吞吐量的下降。對于全向站和微蜂窩,每載波配置1~2條E1傳輸即可。
由于基站機房中新增加了載波或者基站,直流電源負荷增加,需要根據實際設備情況增加直流電源模塊。另外,對于市電引入線部分,原來的線徑有可能不能滿足現在的需求,需要進行電源線改造。這些都需要專業的規劃單位幫助勘查和確定。
另外,基站機房中的空調也是有可能需要擴充的地方,需要根據具體情況確定。
8、結束語
在第三代移動通信技術真正登陸商用市場的前夜,試驗網無疑是一塊不可缺少的試驗田。不論對于設備提供商還是運營商,試驗網都是一次大練兵、大比武的機會,更為大家提供了一個良好的大展身手、競爭創新的場所。在試驗中,不但可以加深對新技術的掌握,也可以培養和鍛煉一批優秀的技術隊伍。
本文分析了EV-DO試驗網組網和規劃過程中遇到的一些問題,提出了相應的解決辦法。既然是試驗網,那么各種新的組網思想、方法和設計方案都可以在試驗中充分運用和分析比較,以便在實踐中探尋出一套最優的組合,以最佳的狀態、最好的身手迎接即將到來的3G大潮。
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