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建设GSM900/DCS1800双频网的几点考虑

2/14/2005来源:移动通信人气:11154

建设GSM900/DCS1800双频网的几点考虑 摘要:叙述移动通信发展特点,讨论建设GSM900/DCS1800双频运行网的条件、组 网方式及其特点,还讨论了双频运行网的未来发展,以探讨适应多重频率复用方式移 动通信高速发展和频率资源紧张的解决途径。, 关键词:数字移动通信系统;网络建设;双频网;GSM900/DCS1800 0 引言 近年来,我国移动通信发展的第一个特点是异常迅猛。据估计,到2000年,蜂窝 用户(不含港、澳、台)将超过4000万。到2005年,将达到或超过1 亿。其中,模拟 用户2000万,数字用户8000万。由了频率资源限制,GSM900最大承载约为4000万,余 下4000万将主要由DCS1800来完成。移动电话发展的第:二个特点是话务量分币不均, 且增长极快,致使频率资源偏紧。以福州市为例,1998年市区(50km2)用户达问万, 平均单位面积用户为3400,预计今年未将达到30万,其中一半话务量分布在15km2的 忙区内。去年单位面积最大话务量已达350ERL,今年底将达700ERL。考虑到冗余,今 年底全市将达到20000 ERL。以现有基站(BS)进行扩容,仅能提供12000ERL。考虑 到站址选择因素,新增基站也只能提供1500 ERL,故容量缺口大。福州市区有130多 个基站,平均站距已小到500m,忙区基站配置已达5载频/5载频/5载频,可见频率资 源已十分紧张。而且,基站半径再减小也受到了多种限制,即使从技术、经济上也 难以进行新的小区分裂。利用诸如多重频率复用方式(MRP)、智能分层覆盖(IUO)、 智能跳频(IFH)等技术来增加容量,也存在诸多局限,因此一个最好的解决办法是 汗发新的频率资源—建设DCS1800网络。 1 双频网的一般概念 DCS1800和GSM900这两个系统具有多方国的一致性。例如它们采用相同的信源编 码、信道编码、调制、多址等技术,频道间隔、频带宽度、系统构成论功能性能等也 一样,不同之处仅在于双工间隔和工作频段:GSM900的双工间隔和工作频段分别为45 MHz和900MHz,而DCS1800)的相应为95MHz和1800MHz。由于相同处太多,故又将DCS 1800称为GSM1800。正因为这两个系统只存在两点相异之处,工程中常将GSM900和DCS 1800组合在一起构成运行网,称为双频网。DCS1800也就成为GSM900容量不足之后的 首选系统。 2 双频运行网的组网方式及其特点 当前如何发展双频运行网呢?基于GSM900已形成了中国电信的移动通信骨十网, 而一个电信经营公司不可能建设第一二个骨干网,所以DCS1800只能在GSM900网络基 础上发展。理论上讲发展可分成两种:一种是DCS1800建立自己的基站收发信台(BT S)、基站控制器(BSC)、移动交换中心(MSC)等网络结点,独立组网;另一种是 借助GSM900网络结点,实行DCS1800和GSM900共用BTS、 BSC、 MSC等的混合组网。 但是无论是采用哪种方式建网,其小区数据诸如小区栅栏资格给定(CBO)、小 区再选择偏移(CRO)、分层小区结构(HCS)等的设置,应尽量使双频手机优先工 作于DCS1800,且应尽量减少DCS1800与 GSM900之间的越区切换。这是广东省和其 它省市双频试验网的共同认识。 (1)DCS1800独立建网时,不受GSM900网络结构限制,能自成系统。 独立组网方式的优点是: 1)建网、扩容均不影响GSM900网络,因而无需对GSM900设备作任何软、硬件修 改。 2)包括站址选择、小区覆盖、切换边界等无线网络规划。网络数据设计、修改 等均可独自进行,而无需顾及GSM900网络,因而减小了工程设计、维护的难度。 3)基于网络独立,与GSM900网络不存在功能交叉,使全网管理。业务拓展(例 如,可开出分组数据业务GPRS、高速电路数据交换业务HSCSO、无线智能网CAMEL等)、 功能开发、计费(因为系统功能、通信质量业务等不同于GSM900,则费率也应有所 区别)等简单化。 缺点是: 1)初期投资大,尤其是BTS投资过大。NOKIA公司给出医院、大厦、商场等5种 建筑类型室内电波传播损耗数据是:与GSM900相比,平均差15dB。差值范围为一4~ 28dB。福建省的实验结论是:1800 MHz的无线传播衰耗大,穿透力差。考虑到室内 时的覆盖,小区有效半径仅为900MHZ的1/2。而在开阔地、郊区就更差,例如在开 阔地时,这一比值仅为2/5。显然,要达到与900MHz相同覆盖,市区基站应扩建3 倍,郊区基站应多建5倍。因此,如果将DCS1800独立组网,且构成全覆盖,则其早 期投资惊人。 2)与GSM900网络之间的切换构成了不同系统的局间切换,控制复杂。 显然,目前只有网络规模较大、用户增长速度极快的特大城市和大城市才较适 合此种组网方式,诸如上海广州、深圳等极少数城市。但它是双频运行网发展方向。 这种方式拟采用多层话务覆盖的叠加覆盖方法建设DCS1800系统,并尽可能减少两个 网络之间的切换,且DCS1800网应做到无缝覆盖。在运作方面,尽可能分担GSM900话 务,通过系统参数设置、自动双频手机支持,尽可能占用DCS1800系统,只有在DCS 1800出现拥塞或超出覆盖时,双频电机才回到GSM900网络。 (2)混合组网时,DCS1800系统可以和GSM900系统共用BTS、BSC、MSC、HLR本地 用户位置寄存器)、AUC(鉴权中心)、OMC-S(操作维护中心一网络部分)、OMC -R(操作维护中心一无线部分)等网络功能部件以及线路资源。 当然,所有这 些部分共用,是有条件的。例如,只有当GSM900的基站站距短到700~800m甚至更短 时,方可共用BTS。显然,这是基于DCS1800的传播能力、穿透力、天线增益、手机 功率、灵敏度。墙壁材料等诸条件决定的。共用 BSC、MSC时,组网投资域少了,但 是DCS1800系统对GSM900系统的影响将是长期的,故共用BSC、MSC时,需对GSM900网 络的软、硬 件进行修改、升级或换代。 这种方式的优点是: 1)初期投资较小。 2)DCS1800与GSM900之间的切换在同一个BSC或MSC之内进行,因而控制简单、 快速。 3)能较灵活控制话务流向。 缺点是: 1)对原有GSM900网络影响较大。例如,始终要对与其共用的BSC、MSC等软、硬 件进行扩容。版本升级、增大处理功能等调整工作。 2)网络复杂性增加,因而给网络规划、优化、网管带来困难,尤其当DCS1800 网络容量较大时。 3)不利于DCS1800采用独立的资费政策和业务发展策略。 显然,这种方式目前适合于我国绝大多数城市和经济发达乡镇。 (3)目前,DCS1800混合组网的应用方式有: 1)单纯覆盖“热点”或高话务量地区或盲区用场区等特殊地点。本方式适用于 双频运行网早期试验阶段以及通信质量欠佳的限定空间(地下室、隧道、地铁等) 无线电盲区、弱场区。DCSI1800对改善微微小区的室内通信以及忙区将有较大贡献。 ETSI已于1996年通过笔记本电脑大小的室内用BTS技术规范,估计到明年将大量 出现其商用产品,这对推进小区分层技术将有很大作用。 2)连续、成片覆盖“热点”或高话务量地区及其周围。城市中形成与GSM900共 用BTS、BSC、MSC等结点和无缝、连续覆盖,这也是移动通信发展先进省份的共识。 3)覆盖全省城市。到目前为止,双频运行网还只在大城市或者重要经济城市中 试验,少数城市如深圳、上海等地已开放业务。乡镇只考虑话务密集分布的重点地区。 要取得经验后,再覆盖全省城市。至少在最近几年内,这种安排只可能出现在我国经 济发达地区。 4)覆盖全国。这可能要等若干年以后。 (4)一旦DCS1800用户发展到一定数量或者网络具有一定规模以后,例如在一个 省内有好几个城市已构成DCS1800全覆盖,且用户数又在猛增时,混合组网方式将不 刊于DCS1800继续发展,也不利于提高GSM900网络质量,此时应实时地将DCS1800由 混合组网变为独立组网。否则,错过时机,将会造成巨大经济损失和网络转制上的 难度。 目前广东、北京试验既采用DCS1800独立组网,又采用共用BSC、BTS的混合组网 构筑双频网技术,除了能获得这两种组网方式的优点之外,也可取得双频运行网的 过渡经验。这种在同一个省、市、地区采用既独立、又混合的双频网技术实际上是 独立组网和混合组网的一个派生。 3 双频试验网建立情况 根据各地移动通信用户的发展情况,可以估计出,大约在2000年左右,各地将 陆续出现信道容量不足、频率资源偏紧的局面。广东、北京、上海、江苏、广西。 湖南等少数省。市自1996年起,陆续考虑建立双频运行试验网,以作技术跟踪和系 统考察。这些省、市往往采用将DC1800建立在重要城市和经济繁荣的乡镇等话务繁 忙的忙区,然后向中心城市发展的策略。对这些网络先试验,取得经验和数据后再 对外开放。其中广东省是走在最前面的:1996年11月与EriCSSon公司签订了DCS18 00的2个MSC、4个BSC、181个基站、1213个载波,约20万用户容量的合同,分别在 广州、深圳、佛山、南海4个城市建设双频运行网。广州、深圳采用独立组网方案, 如广州建设1个MSC、2个BSC、54个基站。522个载波,深圳建设1个独立的MSC、1个 BSC、 66个基站和430个载波。佛山和南海采用混合组网方案。其中,佛山采用共 用MSC、并建有DCS1800的2个BSC、2个基站、211个载波:南海采用共用BSC和共用 MSC,建设5个DCS1800基站。50个载波,其中MSC的CPU为APZ 212 20,RSC的CPU为 APZ 21211,基站类型为RRS 2202。广东省计划在试验网基础上,逐步加大 DCS18 00比重,在全省大、中城市市区完善覆盖,进一步扩大系统容量,并将侧重发展双 频用户和在DCS1800中开展增强型全速率编码(EFR)、小区广播、高速数据接入、 双模或多模式移动通信业务(例如兼容DECT移动通信系统)等新功能、新业务。 经国内多家移动公司试验证明,双频网具有明显的优点,是解决容量不足的最 好方案。香港的CSL、SMARTON等移动通信运营公司都表示要进行双频网试验和研究, 为扩大容量作准备。 经过众多省份运营商、移动公司的试验以及生产厂商的努力,双频运作技术及 其网络水平将更加成熟和提高。 4 有关建议 根据各地试验情况,作者认为,目前双频手机应大力提高其接收灵敏度,至少 应达到GSM900水平,但话音自然度应好于GSM900,以吸引用户,如采用EFR技术, 大力发展双频手机和多频手机,如能兼容DECT(欧洲数字无绳电话)、PHS(个人 手持机系统)等系统则更好。因为许多专用网用户选用DECf、PHS作为商用无绳电 话系统或家用无绳电话系统,从技术上看,多频手机又是能够实现的。 应当指出,中国的蜂窝电话应用是位于世界前列的,双频运行网更是领先于 世界,但国内各省、市。自治区移动通信的发展又不平衡,作者建议,只有当地出 现频率紧张、信道不足。话务密度过大(例如达到20 ERL/KM2·MHz时),才需考 虑双频网的建立,不应赶潮流。