TD-SCDMA基站與2G基站共址建設(shè)策略研究

郭綱 時玉方

【摘要】GSM作為一個成熟的網(wǎng)絡(luò)，擁有眾多寶貴的站址資源，從TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點出發(fā)，分析了它與GSM網(wǎng)絡(luò)進行疊加組網(wǎng)的必要性與可行性。考慮到網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，GSM網(wǎng)絡(luò)改造應(yīng)分步規(guī)劃，以降低TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的難度。

【關(guān)鍵詞】TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)疊加組網(wǎng)

經(jīng)過十幾年的發(fā)展，目前中國移動已經(jīng)建成了世界上規(guī)模最大、用戶數(shù)最多、覆蓋面最廣的GSM網(wǎng)絡(luò)。在GSM上疊加建設(shè)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，具有相當大的優(yōu)勢和很強的可操作性；TD-SCDMA商用以來已經(jīng)充分證明了其大規(guī)模組網(wǎng)能力。盡管TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)及后續(xù)演進版本TD-LTE已經(jīng)展示了巨大的商機，但仍應(yīng)看到，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究起步晚，與其他3G制式有一定差距；此外，由于TD-SCDMA系統(tǒng)在關(guān)鍵技術(shù)上與GSM的差異，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)也不能照搬GSM模式。本文主要針對TD-SCDMA和GSM的疊加組網(wǎng)進行初步的分析和研究。

一、GSM現(xiàn)狀和TD-SCDMA發(fā)展演進

中國移動建設(shè)并運營的GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)模巨大，在全國范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋居于領(lǐng)先位置，中國移動數(shù)以萬計的站址資源，必將為TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)節(jié)省大量的人力物力財力。另外，截至2012年，中國移動用戶數(shù)已經(jīng)突破7億，增長勢頭非常迅猛，這為TD-SCDMA及后續(xù)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

TD-SCDMA是近百年來我國通信史上第一個具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國際通信標準，它的出現(xiàn)在我國通信發(fā)展史上具有里程碑的意義，極大地提高了我國在移動通信領(lǐng)域的技術(shù)水平，是我國通信業(yè)的重大突破。在國家政策的推動下，以及無線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)絡(luò)、手機、終端芯片、儀表等TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈的多廠商積極參與下，TD-SCDMA已經(jīng)步入快速發(fā)展階段。尤其是在最近兩年來，TD-SCDMA大規(guī)模商用網(wǎng)絡(luò)的搭建實現(xiàn)了三分天下有其一的目標。經(jīng)過一系列的技術(shù)測試，TD-SCDMA的技術(shù)性能得到了比較全面的驗證，并且產(chǎn)業(yè)鏈也日漸完善。目前TD-SCDMA的演進版本TD-LTE試商用也已開展，該領(lǐng)域的研究正在成為熱點。

二、TD-SCDMA技術(shù)特點對無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的影響

TD-SCDMA系統(tǒng)采用時分碼分結(jié)合多址方式、智能天線、聯(lián)合檢測、接力切換、動態(tài)信道分配等一系列新型關(guān)鍵技術(shù)和無線資源算法，提高了系統(tǒng)性能，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃帶來很多與GSM不同的新特點。例如，不同業(yè)務(wù)的覆蓋具有一致性、小區(qū)呼吸效應(yīng)不明顯、上下行信道配置靈活等，在其覆蓋規(guī)劃、容量規(guī)劃、頻率和碼規(guī)劃上有著與WCDMA系統(tǒng)完全不同的方法和工具。除此之外，TD-SCDMA系統(tǒng)還需要進行與其他3G制式不同的時隙規(guī)劃。

智能天線是TD-SCDMA必選的關(guān)鍵技術(shù)之一，它能有效降低干擾、提高系統(tǒng)容量和頻譜效率。但是最初的智能天線尺寸大、饋線多、相關(guān)設(shè)備復(fù)雜而且相對很重，因此造成了系統(tǒng)對天線載體負載能力要求提高、天線美化和饋線保護難度加大、走線架/饋先孔等需求量加大等施工上的困難，進一步加大了無線基站站址選擇的困難程度，是當初TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨的一大難題。在實際工程中如何解決上述問題是TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中必須面對的，也是TD-SCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的一個關(guān)鍵點。

據(jù)統(tǒng)計，移動通信網(wǎng)絡(luò)70%的業(yè)務(wù)量發(fā)生在室內(nèi)，因此即使在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，室內(nèi)覆蓋也必然是TD-SCDMA建設(shè)的重點之一。TD-SCDMA室內(nèi)覆蓋的信號源、傳輸介質(zhì)和中繼設(shè)備、器件以及天線等，與其他系統(tǒng)有相同之處，也有其獨特之處，需要對其進行深入的分析和研究。

三、GSM疊加TD-SCDMA組網(wǎng)

中國移動的用戶細分和網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀決定了GSM和TD-SCDMA在建網(wǎng)初期有著不同的市場定位，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)必然是一個循序漸進的過程，而GSM網(wǎng)絡(luò)所擁有的優(yōu)質(zhì)覆蓋、大量的站址和忠實的用戶群等競爭優(yōu)勢，自然應(yīng)當充分利用。這就決定了TD-SCDMA無線網(wǎng)在建設(shè)初期及相當長一段時間內(nèi)，必然是局部覆蓋城區(qū)或熱點地區(qū)，而利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)來補充其他不足的覆蓋。這種TD-SCDMA和GSM混合組網(wǎng)方案具有以下特點：

1、網(wǎng)絡(luò)覆蓋

GSM網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以提供良好的話音覆蓋，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)主要在于提高整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力。由于不需要立即實現(xiàn)全覆蓋，意味著TD-SCDMA發(fā)展初期的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相對要小得多，在一定程度上降低了對其大規(guī)模組網(wǎng)能力的考驗，給TD-SCDMA將來成功地大規(guī)模組網(wǎng)提供了緩沖時間。TD-SCDMA在疊加組網(wǎng)的初期，首先要覆蓋有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的重點城市和地區(qū)，尤其是熱點地區(qū)和室內(nèi)部分。由于TD-SCDMA所在2GHz頻段的特性，在建網(wǎng)初期，室內(nèi)覆蓋就將成為整個覆蓋的重點，所以 TD-SCDMA在疊加組網(wǎng)的策略應(yīng)該是重點地區(qū)重點覆蓋，室外室內(nèi)并重的建網(wǎng)策略。

在密集市區(qū)環(huán)境下，GSM網(wǎng)絡(luò)均容量受限，站間距一般在0.5km左右。TD-SCDMA的覆蓋能力可以達到和GSM同等覆蓋的效果，如表1所示：

初期雖然TD-SCDMA只需完成城市和局部熱點區(qū)域的覆蓋，但在一定的區(qū)域內(nèi)部（如城市的外環(huán)線之內(nèi)）需要完成連續(xù)無縫覆蓋，這樣運營商才能完整地探索3G業(yè)務(wù)模型、用戶行為和市場策略?？紤]到其他問題，TD-SCDMA很難全部利用現(xiàn)有的GSM站址，還會存在某些覆蓋盲區(qū)，而多樣化的TD-SCDMA設(shè)備類型將提供多種解決方案，如微蜂窩、基帶拉遠設(shè)備、中頻拉遠設(shè)備，尤其是基帶拉遠（BBU+RRU）方案，可以有效地解決TD-SCDMA在市區(qū)復(fù)雜環(huán)境的覆蓋和容量需求。

隨著3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，也需要考慮TD-SCDMA對廣大農(nóng)村等區(qū)域的覆蓋，受制于幀結(jié)構(gòu)中的GP保護時隙長度，TD-SCDMA覆蓋距離為11.25km，在當前情況下，可以滿足農(nóng)村覆蓋。

2、網(wǎng)絡(luò)容量

網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)與TD-SCDMA和GSM疊加組網(wǎng)的接入策略息息相關(guān)，采用TD-SCDMA和GSM疊加組網(wǎng)，中國移動在為最終用戶提供多種網(wǎng)絡(luò)選擇的基礎(chǔ)上，可以有效地避免2張網(wǎng)絡(luò)爭奪用戶所帶來的負面影響，不同的網(wǎng)絡(luò)為不同層次的用戶提供服務(wù)，保證市場平穩(wěn)健康的發(fā)展。一般在TD-SCDMA和GSM重疊覆蓋區(qū)應(yīng)設(shè)置為優(yōu)先接入到TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，這樣可以更加有利于整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展和提供更低廉成本的話音業(yè)務(wù)，從而在進一步提升APUR值的同時，降低整個網(wǎng)絡(luò)的運營成本。在這種接入策略之下，在相當?shù)囊欢螘r間內(nèi)，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)依然會以話音業(yè)務(wù)為主，但是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將呈逐漸上升趨勢。

TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)在混合組網(wǎng)中的容量取決于多種因素，首先就取決于對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的預(yù)測，建設(shè)與業(yè)務(wù)發(fā)展相一致的網(wǎng)絡(luò)容量是網(wǎng)絡(luò)的基本需求；其次網(wǎng)絡(luò)擴容的策略也將直接影響到TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的容量，TD-SCDMA和GSM疊加組網(wǎng)的擴容是否采取主要擴容TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)先發(fā)展TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的策略，也將直接影響到TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)容量；最后TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)容量的發(fā)展，還取決于其他3G制式的發(fā)展。從目前國內(nèi)移動業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢來看，三種3G制式WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA將并存發(fā)展，出于競爭的考慮，其他3G制式發(fā)展的速度，將直接影響到TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)容量的發(fā)展。

3、投資壓力

在局部熱點地區(qū)優(yōu)先部署TD-SCDMA，將極大地降低中國移動初期在財力方面的消耗和壓力。同時借助GSM帶來的利潤的逐漸積累，可以為TD-SCDMA將來的大規(guī)模組網(wǎng)提供充足的財政緩沖時間。

四、TD-SCDMA/GSM疊加組網(wǎng)共站址探討

GSM系統(tǒng)對無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的敏感性不高，站點分布相對不規(guī)則。TD-SCDMA系統(tǒng)兼有時分和碼分系統(tǒng)的特點，對無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的敏感性比GSM高；同時，由于TD-SCDMA擾碼資源較少，只有32個碼組用于區(qū)分小區(qū)，如果站點位置分布不佳，可能導(dǎo)致擾碼的復(fù)用距離不足，造成干擾增大，影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。因此，在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，應(yīng)該優(yōu)先選用GSM網(wǎng)絡(luò)中能符合無線網(wǎng)絡(luò)標準結(jié)構(gòu)要求的站點作為共址站點；當網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到一定規(guī)模，需要通過增加站點來提升網(wǎng)絡(luò)容量時，再考慮選擇其他站點進行共址建設(shè)。在3G網(wǎng)絡(luò)的初期投資中，無線網(wǎng)的投資是很大的一塊，占總投資的60%～70%，共站址可以節(jié)省大量配套投資，而且能夠加快工程進度，尤其在目前站址資源越來越難獲取的情況下，TD-SCDMA/GSM共站址更是必行之路。

1、天面問題

天面資源一般可以確保2G/3G系統(tǒng)共用，需要考慮的是目前部分鐵塔平臺不夠，甚至平臺面積太小，GSM天線與TD-SCDMA共用同一天面使得部分天面資源緊張?，F(xiàn)在GSM網(wǎng)絡(luò)使用的塔桅類型有樓頂塔、落地塔、單管塔、桅桿/增高架等，由于增加天線使得迎風面積增大，對塔桅強度有一定的技術(shù)要求，同時考慮2G/3G之間的干擾隔離對塔桅的空間尺寸也有限制。

綜合以上考慮，需要對天面作必要的改造：首先，需要考慮TD天線與GSM天線之間的隔離度是否足夠。其次，從利舊的角度，改造原支撐桿或者新增支撐桿。再次，根據(jù)風阻要求，對天線不同的支撐體（支撐桿、鐵塔等）進行改造。之后，是饋線和走線架的改造，可能需加寬或新增走線架。

2、機房配套問題

機房配套問題是指基站機房配套是否可以利舊或改造再用，主要是指機房內(nèi)部，從屬性可以分為自身物理資源和配套附屬資源，一般來說自身物理資源屬于固定資源只能利舊，而配套附屬資源可以通過改造升級再用。機房內(nèi)部屬于自身物理資源的有空間、承重，屬于配套附屬資源的有供電系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)等。

空間和承重在機房建造之時就已經(jīng)確立，由于GSM網(wǎng)絡(luò)尤其是市區(qū)部分早已進入容量驅(qū)動階段，機房內(nèi)部設(shè)備較多：BTS機柜（基本上都是多柜）、傳輸柜、開關(guān)電源、蓄電池、空調(diào)等。TD-SCDMA基站設(shè)備的通用尺寸與GSM的基站柜相差不大，若基站設(shè)備所需的供電和傳輸需要新增機柜，則空間需求進一步加大。

配套附屬資源主要是供電和傳輸，同時包括走線架、空調(diào)、消防等。供電系統(tǒng)需要新增開關(guān)電源模塊和蓄電池模塊，對供電系統(tǒng)擴容壓力不大，除非電源柜空間受限，基本可以滿足。TD-SCDMA單基站根據(jù)配置不同而對傳輸帶寬要求不同，接口類型可以是E1或STM-1，現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的接入方式主要是SDH，足以滿足3G各種業(yè)務(wù)需求，瓶頸主要在匯聚層/城域網(wǎng)設(shè)備，需要升級。由于TD-SCDMA饋線多、不易彎曲，會涉及到對現(xiàn)有走線架的改造利用。

3、室內(nèi)分布問題

TD-SCDMA工作的2 GHz頻段與GSM網(wǎng)絡(luò)工作的900 MHz頻段相比，穿透能力和繞射能力都相對較差，加上TD-SCDMA系統(tǒng)智能天線的特點，其室內(nèi)覆蓋規(guī)劃相對更為重要。另外，根據(jù)國外運營商的經(jīng)驗，大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)出現(xiàn)在室內(nèi)，因此室內(nèi)覆蓋對TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有重要作用。目前GSM的室內(nèi)分布系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋了大部分樓宇、會場、候車/機廳等區(qū)域，充分利用現(xiàn)有的室內(nèi)分布系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)TD-SCDMA室內(nèi)覆蓋的節(jié)省投資和快速建網(wǎng)。由于頻率、制式的不同，TD-SCDMA/GSM共用室內(nèi)分布系統(tǒng)需要考慮以下問題：1）無源器件，如合路器、耦合器、室內(nèi)天線，都需要更換為寬頻器件；2）有源器件，如干線放大器，均無法共用，可通過增加寬頻合路/分路，以及調(diào)整共享接入點來規(guī)避；3）功率損耗，3G頻段的線纜和空間損耗都大于2G系統(tǒng)，通過對信號源、干放和接入點的調(diào)整來確保邊緣場強；4）合路器插損，可以和功率損耗聯(lián)合考慮解決方案；5）系統(tǒng)間相互干擾，目前TD-SCDMA和GSM頻段相距較遠，基本能夠滿足隔離要求，同時增加濾波器可以降低雜散干擾。

TD-SCDMA室內(nèi)分布的信源可以采用宏蜂窩、微蜂窩、直放站以及射頻拉遠RRU，推薦采用微蜂窩和射頻拉遠RRU，同時不采用智能天線，確保能夠和GSM共享室內(nèi)分布。另外TD-SCDMA的GPS同步天線連接長度要小于90米，在系統(tǒng)規(guī)劃時需要考慮。

五、結(jié)束語

TD-SCDMA及后續(xù)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)備還在不斷完善中，雖已有大規(guī)模商用網(wǎng)絡(luò)運營經(jīng)驗，但還有很長的路要走。作為全球最大的通信市場，在中國政府多方面的大力支持下，依托我國通信業(yè)近年的技術(shù)積累及經(jīng)濟發(fā)展，自主制式必將迎來更快的發(fā)展速度。中國移動作為世界最大的移動通信運營商，從充分利用現(xiàn)有資源和分階段發(fā)展3G網(wǎng)絡(luò)的目標出發(fā)，在建設(shè)TD-SCDMA時選擇兩網(wǎng)疊加組網(wǎng)、不斷整合過渡、最終達到2個系統(tǒng)和業(yè)務(wù)的完全融合是最優(yōu)選擇。

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