4G、5G融合建设时代下广覆盖精准建设的关键问题分析及建设方式选择

              本文重点:4G、5G融合建设时代下广覆盖精准建设的关键问题分析及建设方式选择

              摘要目前网进入、5G建设的时代,由于5G目前主要在核心城区、高业务量区域进行部署建设,广覆盖区域目前仍需要不断完善4G网络建设。 如何对广覆盖区域精准进行建设,并选择经济性较好的建设方案,已成为管理者和网络规划人员需要面对的重要课题。

              目前广覆盖主要通过L900、Relay回传等手段进行建设,但由于广覆盖区域用户密度较低,在选择建设方案时,应充分对建设方案进行对比及分析。

              本文以云南大理鹤庆县建设为实例,给出广覆盖精准建设及经济性分析的方法论。 以经济性分析对合理选择建设方式进行论证。 为实现降本增效提供了一套可量化的评估方法。 为中国联通4G、5G融合建设时代合理选择建设方式,降低建设成本,提升网络覆盖做出积极有益的探索。 关键词4G、5G融合建设广覆盖L900Relay回传经济性分析降本增效引言中国联通在网络部署时,通常先使用1840-1860MHz频段20M带宽LTE标准进行覆盖。 由于广覆盖区域,主要指行政村、自然村、县乡道路等场景,人口密度较低,相应用户业务吞吐量也较低,采用1800M频段覆盖无法有效发挥设备的业务吞吐能力。

              至2019年底,中国联通将获得900M额外5M频段,届时将在900M频段共有11M资源可用,在选择L900(10M)的情况下,理论单站吞吐率可到75Mbps,能够满足广覆盖区域的用户需求。

              同时,900M低频的覆盖能力,远大于1800M,利用900M对广覆盖进行建设,将大大提升中国联通广覆盖水平。

              随着网络进一步延伸至广覆盖区域,如何在人口密度较低的区域选择合理的建设方式,本质就是根据建设覆盖的目标,对建设投资的经济性、后期运行成本进行综合考量。 其中对主设备、配套、传输进行合理选型,是网络建设达到降本增效目标的关键。 以大理鹤庆县上坝村为例,需要覆盖的区域内约有60户人家,由于该村受到金沙江阻挡,施工难度大,受投资较大原因一直无法有效解决用户的覆盖需求。 图1:大理鹤庆县上坝村位置因此,在广覆盖区域的建设方式选择时,除传统L1800、L900建设方式外,还需要考虑多样化的建设手段,从而达到三个目标:1)用户感知(包括覆盖及速率)得到保障;2)多样化手段解决建设难点;3)以可量化的最佳经济性进行方案选择。

              广覆盖精准建设的关键问题及不同覆盖方式对比广覆盖精准建设重点关注以下问题:一是结合地形情况,合理选择设备频段;二是测算覆盖区域内的用户数量,结合用户体验的感知速率保障,合理选择设备类型;三是关注传输接入成本,关注建设的整体投资;四是通过自建小配套方式,降低后期运营成本。 注:第一、二条将在第2部分进行分析,第三、四条将在第3部分重点进行分析。 方式与L1800覆盖及容量对比从拉网距离数据对比看,L900比L1800覆盖平均强;定点测试L900比L1800覆盖平均强13dB。 图2:L1800与L900覆盖拉网对比从理论吞吐率来看,L900(5M)、L900(10M)与L1800(20M)对比如下。 表1:各频段吞吐率对比从基本的站距要求看,通常广覆盖场景L1800站距在,L900站距在。 广覆盖的用户感知保障测算结合单用户感知速率和常用的业务占空比,根据当地现有或预测要达到的市场占有率,可以计算出不同设备能够满足的用户数量。

              计算方法为:可保障的用户数量=综合吞吐率/单用户感知速率/业务占空比/市场占有率。 各类型设备可满足的用户数量如下:表2:各频段可保障的用户数量测算注:占空比指标定义:同时使用网络的人数占空口资源的比例,可从网管获得,常用取值区间为3%-5%;单用户感知速率,为保障480P视频质量、4S缓冲速率、缓冲8S视频所需的带宽。 保障720P、1080P业务(4S缓冲速率,缓冲8S视频)带宽需求分别为、。

              方式的原理及使用方法Relay是一种无线中继解决方案,DeNB(DonoreNodeB)+RRN(Relayremotenode)为ReBTS(RelayBTS)提供无线传输通道,解决了部分站点无传统移动的问题。 Relay架构新增网元RRN,DeNB集成具有中继功能的EPC,实现RRN注册管理、NAS和NAS安全、鉴权认证、状态管理等功能。 图3:Relay基站架构Relay组网包含宿主基站DeNB和中继站RN(RelayNode)两个逻辑节点,组网示意图如下:图4:组网示意图DeNB是在普通LTE基站(DeNB)上增加了Relay功能,DeNB支持UE接入,也支持RRN的接入。

              RN包括RRN和ReBTS两部分。

              RRN接入DeNB并建立LTE空口承载;ReBTS可供覆盖范围内的UE接入。 根据ReBTS(如上图F2)和DeNB(如上图F1)使用的频点,可以分为带外Relay和带内Relay场景:若ReBTS和DeNB使用的频点相差60MHz,则称为带外Relay场景。 若ReBTS和DeNB使用的频点相差60MHz,则称为带内Relay场景。

              二者的主要差异是干扰程度的高低,带外场景由于频谱隔离度足够,可以认为基本不存在子站内接入与回传间干扰,部署简单,吞吐率较高;带内场景会存在较强的子站内接入与回传间干扰,需要配套相关的特性,同时吞吐率较低。

              Relay站点的主要应用场景如下图所示,包括4种主流应用场景:图5:4种主流应用场景场景1:L1800作为宿主站,L900作为叶子站,叶子站的业务吞吐率最高,优选;场景2:L1800作为宿主站,L900作为叶子站,多个叶子站接入,用于一些频谱紧张的场景,叶子站的吞吐率会比较低,次选;场景3和场景4:L900作为宿主站,L900继续作为叶子站,该场景主要用于少量偏远站点的接入,吞吐率都最低。

              针对RN部分的典型配置如下:RN最大功耗为80W,对于有市电场景,可配置电源柜进行供电,针对无市电场景,可使用太阳能进行供电。 八木支持低频(880~960M)和高频(1710~2170M)配置,增益大于14dBi。 图6:RN建设示意图广覆盖建设的经济性分析广覆盖区域建设经济型分析的方法论1)广覆盖区域涉及的建设投资及运营成本建设投资主要包括:主设备投资(含天线)、三费(设计、施工、监理)投资、传输引入(含光缆及设备)、配套建设投资运营成本主要包括:塔租、电费。

              注:频占费、运维费等其他费用不做深入讨论。 以中国联通相关集采价格及云南联通运营成本为例:表3:相关建设投资及运营费用备注:L900、L1800考虑使用铁塔站址进行建设,RELAY站点考虑自建小配套方式。

              由于Relay站点对配套要求较低,尽量选取现有电力杆塔、自建水泥杆等方式进行建设,降低配套建设的投资。 2)广覆盖区域的建设经济性分析方法论将建设投资按照7年折旧的方式,计算每年的折旧费用。

              计算K值为:(折旧部分+年运营费用)*n,n为年限,计算出每种建设类型的不同K值,以7年时间进行对比选择,选取K值较低的建设方式。 +Relay建设方式与L900建设方式的经济性分析本节对L1800+Relay建设方式与L900建设方式,在拓展覆盖时的K值变化进行对比分析。 通过对比1个站点、2个站点、3个站点,在7年过程中的不同K值变化,找出合理的建设方式。 由于一个Relay站点仅能提供单扇区服务能力,为公平对比,扩展L900时按照单扇区站型与Relay站点进行对比。

              表4:L1800+Relay建设方式与L900建设方式的经济性分析取值说明:L900每增加一个基站,传输接入按照2公里取值。

              L900基站的塔租按照使用铁塔公司现有站址进行计算。 Relay站点采用自建小配套方式,无后期塔租费用。 每年电费取万元。

              可以看到,L900站点在初始建设时,由于设备价格低、覆盖范围远,比L1800站点整体运营的费用要低。

              但随着覆盖范围的进一步增大,由于L900传输接入及塔租的影响,通过Relay方式进行延伸覆盖将更有优势。 结合广覆盖特点,在乡镇区域由于人口密度较大,考虑L1800方式进行覆盖,在扩展覆盖时,使用Relay方式,降低传输接入投资、塔租成本是更具有经济性的选项。

              云南大理鹤庆县建设实例1)试点背景和方案大理上坝村位于大理自治州龙开口镇,约有60户人家,由于前期建设问题,村里信号一直处于微弱状态。

              Relay站点建设具体位置距离宿主站直线距离,由于受到金沙江阻挡,难以直接拉光缆至上坝村,采用绕行方式传输距离将增加至15KM以上。

              此次方案选择的是高频外置天线版本(L1800),直接外接八木天线的RRN,其中外接八木天线能带来12-15dBi增益。 RRN通过接收宿主站点LF鹤庆中江LTE基站信号,给站点提供可靠传输接入。 表5:宿主站叶子站信息备注:由于频段带宽及终端渗透率问题,上坝村基站覆盖制式选取为U900,通过制式进行Relay回传。 后期将考虑升级为L900基站。 2)RRN硬件安装及测试叶子站(L1659-鹤庆县龙开口镇上坝村)在部署位置时,测试收到LTE信号质量为RSRP=-94dBm,SINR=12dB,均满足Relay站点安装要求。

              RRN现场安装图如下,经过就完成设备安装及调试工作,大幅度缩短开站时间。 图7:RRN现场安装示意图叶子站开通后,15天稳定运行,期间KPI指标(接入、掉话、切换功能)正常,15M回传带宽,传输距离下,RRN3911Relay回传下行峰值达到60Mbps,上行峰值达到33Mbps。

              U900单用户测试感知下行速率达到,上行速率达到。

              图8:RRNKPI监控结果3)L900建设方式与Relay建设方式K值对比小结通过对广覆盖区域不同建设方式的频段特点、设备容量、投资及运营成本分析,结合云南大理实际建设案例,可以得到以下结论:1)在4G、5G融合建设时代,不断完善4G覆盖,不但与5G建设不重合,更是提升用户体验的重要手段。

              关注频段的覆盖差异、设备容量差异,用好不同的建设手段,是工作中首要关注的问题。

              2)综合考虑建设投资+运营成本,而不是仅仅考虑在某个专业进行投资降低。

              在选取建设方案时,对7年时间内的总运营成本进行测算,选取合适的建设方案。 3)结合Relay回传技术,在容量足够情况下,节省传输投资,同样能够取得低成本的建设效果。 4)自建小配套、低成本获取配套资源,降低塔租费用,是建设线为市场发展提供的最大支持。 参考文献1、刘磊LTE系统容量规划方法探讨.邮电设计技术,2014(12)2、杜军,周游Pre5G时代下沸点区域精准容量建设的关键问题分析及建设方式选择,2018(8)3、华为云南联通Relay(RRN3911)站点建设指导手册作者:周游谢军来源:邮电设计技术  免责声明:本文仅代表作者个人观点,与C114中国通信网无关。

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