CDMA2000 1x EV-DO組網(wǎng)方式的探討

摘要　介紹了在進(jìn)行cdma2000 1x EV-DO系統(tǒng)規(guī)劃時，可能出現(xiàn)的各種組網(wǎng)方式及其優(yōu)缺點；并對1x EV-DO和1x共用天饋線系統(tǒng)和獨立天饋線系統(tǒng)，以及連續(xù)覆蓋和插花式覆蓋進(jìn)行了分析比較。

0、前言

　　目前，中國聯(lián)通已基本實現(xiàn)了全網(wǎng)cdma2000 1x覆蓋，也基本建成了“CDMA精品網(wǎng)”，在覆蓋和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上正在趕超競爭對手。但由于聯(lián)通開展的各種增值業(yè)務(wù)與競爭對手非常接近，同質(zhì)化現(xiàn)象非常嚴(yán)重，無法體現(xiàn)出CDMA網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢；而對于極具潛力的可視電話業(yè)務(wù)，cdma2000 1x的帶寬和傳輸速率與GPRS相比，雖有優(yōu)勢但還不足以對其構(gòu)成威脅。

　　隨著3G牌照的發(fā)放日趨明朗，四大電信運營商均已開始規(guī)劃、部署未來的3G網(wǎng)絡(luò)。對于中國聯(lián)通而言，在800 MHz頻段上從cdma2000 1x（下稱 1x）升級到3G的cdma2000 1x EV-DO（下稱DO），無論從建設(shè)速度上或是投資效益上都具有其他運營商、其他制式所無法比擬的優(yōu)勢。

　　a）CDMA標(biāo)準(zhǔn)的制定和發(fā)展一直非常重視對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的支持和兼容，在提供新功能的同時也注重對運營商投資的保護(hù)。

　　b）從標(biāo)準(zhǔn)上講，普通的語音和基本的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在1x階段就已經(jīng)趨于完善，后續(xù)DO標(biāo)準(zhǔn)的制定在于增強對高速數(shù)據(jù)及在此基礎(chǔ)上對VoIP業(yè)務(wù)的支持。

　　c）核心網(wǎng)由電路型向全I(xiàn)P過渡。

　　d）DO系統(tǒng)在設(shè)計之初就強調(diào)與1x標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)性和動態(tài)演進(jìn)性，其射頻特性、碼片速率、功率要求和覆蓋區(qū)域等要素具有很多共同點。

1、DO組網(wǎng)方案

　　1.1　DO網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，DO的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較簡單，系統(tǒng)由接入終端（AT）、接入網(wǎng)（AN）、PCF、分組數(shù)據(jù)服務(wù)器（PDSN）以及AAA等設(shè)備構(gòu)成。圖1所示為3GPP2規(guī)范A.S0007 Phase 1 IOS建議的DO網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。3GPP2中還規(guī)定了DO在A接口標(biāo)準(zhǔn)上有2個階段：第一階段Rev.0和第二階段Rev.A。目前大部分設(shè)備廠商具有支持Rev.0的商用設(shè)備，預(yù)計在2006-2007年初能推出支持Rev.A的設(shè)備和應(yīng)用。

圖1　DO網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

　　1.2　DO組網(wǎng)方案

　　建設(shè)DO網(wǎng)絡(luò)時，必須使用獨立的載頻，組網(wǎng)時可以采用2種結(jié)構(gòu)：獨立組網(wǎng)和混合組網(wǎng)。

　　1.2.1　獨立組網(wǎng)方案

　　獨立組網(wǎng)是指在建設(shè)DO網(wǎng)絡(luò)時，DO與1x分別采用獨立的基站和PCF與PDSN相連，如圖2所示。

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圖2　獨立組網(wǎng)方案示意圖

　　對于無1x網(wǎng)絡(luò)的運營商而言，如果希望通過建設(shè)DO網(wǎng)絡(luò)提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，就可以單獨建設(shè)DO網(wǎng)絡(luò)。此時，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資包括核心網(wǎng)和接入網(wǎng)在內(nèi)的所有設(shè)備投資。

　　對于已存在1x網(wǎng)絡(luò)的運營商而言，為了減少對現(xiàn)網(wǎng)的影響，可以考慮單獨建設(shè)DO網(wǎng)絡(luò)，覆蓋數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求高的區(qū)域。此時，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資通常只包括接入網(wǎng)的BTS和BSC部分投資，核心網(wǎng)可以共用已有的1x核心網(wǎng)。

　　1.2.2　混合組網(wǎng)方案

　　對于已存在1x網(wǎng)絡(luò)的運營商的另外一種選擇就是DO與1x混合組網(wǎng)，即在1x基站上增加DO信道板，并對原有的1x系統(tǒng)軟件進(jìn)行升級，兩者共用1x的分組核心網(wǎng)。接入網(wǎng)則又可分為升級組網(wǎng)方式和疊加組網(wǎng)方式2種。

　　（1）升級組網(wǎng)方式

　　升級組網(wǎng)對應(yīng)于DO與1x共用BSC和BTS的情況，需對原BSC和BTS進(jìn)行軟件或硬件升級（在現(xiàn)有設(shè)備上增加或替換），以支持DO功能，如圖3所示。其中，接入網(wǎng)中的無線資源控制、呼叫控制和移動性管理等功能由BSC完成，調(diào)制解調(diào)和基站收發(fā)信等功能由基站來完成。

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圖3　升級組網(wǎng)方式示意圖

　?。?）疊加組網(wǎng)方式

　　疊加組網(wǎng)指接入網(wǎng)新增BSC或BTS設(shè)備，疊加組網(wǎng)方式可細(xì)分為以下3種方式：

　　a）BSC、BTS均不共用，參見圖4；

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圖4　BSC、BTS單獨設(shè)置示意圖

　　b）共用BTS，單獨設(shè)置BSC，參見圖5；

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圖5　共用BTS，BSC單獨設(shè)置示意圖

　　c）共用BSC，單獨設(shè)置BTS，參見圖6。

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圖6　共用BSC，BTS單獨設(shè)置示意圖

　　在方式a）、b）中，新增DO-BSC進(jìn)行DO的業(yè)務(wù)處理和操作維護(hù)，可以新增BTS設(shè)備或在原機柜中對BTS進(jìn)行軟硬件升級。對早期布署的容量較小的1x系統(tǒng)，可以采用不共用BSC、共用BTS的疊加組網(wǎng)方式，但其后期擴容能力可能受到一定的限制，方式b）甚至可以共用天饋線系統(tǒng)。

　　在方式c）中，DO使用獨立的基站設(shè)備，也可以使用獨立的天饋線系統(tǒng)；對1x網(wǎng)絡(luò)的BSC、PDSN及AAA可進(jìn)行軟件升級。這樣不影響1x網(wǎng)絡(luò)布局和覆蓋，并且可以結(jié)合目標(biāo)覆蓋區(qū)的實際情況，更有針對性地規(guī)劃和部署DO網(wǎng)絡(luò)。該方式要求更多的基站硬件設(shè)備和機房空間等，若DO與1x不共用天饋線系統(tǒng)，則還需要考慮天線平臺是否有足夠的空間。

　　方式a）和方式b）均受限于各廠商設(shè)備的特點，并不常用，下文中所討論的疊加組網(wǎng)方式都是指方式c）。

　　混合組網(wǎng)的各種方式又可分為共站址和不共站址、共用天饋線系統(tǒng)和獨立天饋線系統(tǒng)等多種情況。

2、不同組網(wǎng)方式的比較

　　2.1　升級組網(wǎng)方式的特點

　　2.1.1　升級組網(wǎng)方式的優(yōu)勢

　　a）投資方面。節(jié)省新建基站的投資成本；可共用部分原有器件和備件，減少維護(hù)和備件成本；可共用天饋線系統(tǒng)，投資較少。

　　b）工程實施方面。減少設(shè)備機架安裝工程量，直接增加DO載頻和相應(yīng)的器件；在與1x統(tǒng)一的操作平臺上進(jìn)行升級。

　　c）日常維護(hù)方面。基站數(shù)量少（如果按1:1連續(xù)覆蓋布站方式，無DO新建基站），減少了維護(hù)工作量；不增加機架數(shù)量（對某些設(shè)備而言，需要增加新機架），節(jié)省機房空間。

　　d）與1x的互操作方面。同一設(shè)備廠家核心網(wǎng)與接入網(wǎng)之間的消息互通易于實現(xiàn)；升級到Rev.A時，1x和DO的尋呼、短消息等可以共用通道進(jìn)行監(jiān)聽和傳送。

　　e）射頻方面?？晒灿锰祓伨€系統(tǒng)，在一定程度上可以分享1x網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的經(jīng)驗；1x和DO前／反向鏈路沒有額外的損耗，不會對原有1x的覆蓋產(chǎn)生影響；系統(tǒng)間的隔離不受影響；可共用GPS天線。

　　2.1.2　升級組網(wǎng)方式的劣勢

　　a）設(shè)備選型方面。在進(jìn)行設(shè)備選型時受限于原有1x設(shè)備廠家。

　　b）投資方面。由于升級組網(wǎng)方式均是在原有1x設(shè)備基礎(chǔ)上升級改造而來，某些廠家設(shè)備的升級改造費用可能比較昂貴，有的設(shè)備甚至必須完全替換，在這種情況下就沒有價格優(yōu)勢。

　　c）對新業(yè)務(wù)支持方面。由于上述原因，現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備對未來的新版本、新業(yè)務(wù)不支持或不能很好地支持。

　　d）對現(xiàn)網(wǎng)影響方面。軟硬件升級對現(xiàn)網(wǎng)1x用戶會造成或多或少的影響。

　　2.1.3　升級組網(wǎng)方式的選擇策略

　　在選擇升級組網(wǎng)方式時，需要考慮以下幾方面的因素：

　　a）具備1x網(wǎng)絡(luò)；

　　b）原有1x設(shè)備（基站硬件插板、基站和BSC的軟件版本）是否支持DO升級；

　　c）設(shè)備選型受限；

　　d）是否支持新業(yè)務(wù)的開展；

　　e）運營商和用戶是否可以承受升級對現(xiàn)網(wǎng)造成的影響；

　　f）由于必須共用天面甚至共用天饋線系統(tǒng)，因此對每個站址的安裝空間提出了較高的要求。

　　2.2　疊加組網(wǎng)方式的特點

　　2.2.1　疊加組網(wǎng)方式的優(yōu)勢

　　a）工程實施方面。如果不共用天饋線系統(tǒng)，則新增基站的安裝、調(diào)測完全獨立，對原有1x網(wǎng)絡(luò)沒有影響。

　　b）射頻方面。如果不共站址，DO無線網(wǎng)絡(luò)與1x無線網(wǎng)絡(luò)是完全獨立的，DO網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)數(shù)據(jù)需求和網(wǎng)絡(luò)特點進(jìn)行站點設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

　　c）設(shè)備選型方面。不受原1x設(shè)備廠家的限制，通過設(shè)備招標(biāo)可在一定程度上降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本；某些新廠家的DO設(shè)備與原1x設(shè)備相比，其能耗比、支持IP傳輸?shù)确矫婢哂邢喈?dāng)?shù)膬?yōu)勢。

　　2.2.2　疊加組網(wǎng)方式的劣勢

　　a）投資方面。需要增加新的基站設(shè)備，會增加建網(wǎng)的投資成本；需購買新的合路器／功分器或新的天饋線系統(tǒng)（分別對應(yīng)于共用天饋線系統(tǒng)、獨立天饋線系統(tǒng)等情況）。

　　b）工程實施方面。如果在原有機房新增基站設(shè)備，則對機房面積、承重等方面提出要求；如果采用共用天饋線系統(tǒng)方式，則需要斷開饋線并安裝合路器／功分器，使1x業(yè)務(wù)中斷。

　　c）射頻方面。如果1x和DO不共用天饋線系統(tǒng)，或基站布局不一致，則兩套天饋線系統(tǒng)的增益和損耗可能不同，也就不能充分分享1x網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的經(jīng)驗；某些站址可能沒有足夠的位置安裝新的天饋線系統(tǒng)或者空間隔離度不夠。

　　d）傳輸組網(wǎng)、供電需求方面。新增基站站址對傳輸組網(wǎng)的需求比升級網(wǎng)復(fù)雜，新增獨立設(shè)備機架的供電需求也較升級網(wǎng)多。

　　2.2.3　疊加組網(wǎng)方式的選擇策略

　　在選擇疊加組網(wǎng)方式時，需要考慮以下幾方面的因素：

　　a）建設(shè)成本相對較高，尤其當(dāng)BSC、PCF、電源和傳輸配套等不能共用時，必須單獨新建一套；

　　b）不能充分分享1x網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的經(jīng)驗；

　　c）當(dāng)新增設(shè)備與1x基站共站址建設(shè)時，對基站機房面積、承重要求較高；

　　d）對于運營商而言，選擇疊加組網(wǎng)可以有效引入主設(shè)備招標(biāo)。

3、其他方面的比較

　　3.1　共用天饋線系統(tǒng)與獨立天饋線系統(tǒng)的比較

　　如果采用升級組網(wǎng)方式，由于是同一個廠家的設(shè)備，在其機架頂端的射頻端口上，1x與DO共用天饋線系統(tǒng)方式和1x多載波共用天饋線系統(tǒng)方式兩者之間沒有本質(zhì)上的區(qū)別，因此，采用共天饋線系統(tǒng)的可行性是毋庸置疑的。

　　對于疊加組網(wǎng)方式，由于不再采用原1x廠家設(shè)備的可能性非常大，因此建議盡量采用獨立天饋線系統(tǒng)，其原因如下：

　　a）共用天饋線系統(tǒng)需要外置合路系統(tǒng)，增加了故障節(jié)點；

　　b）外置合路系統(tǒng)將增加1x和DO系統(tǒng)的上下行鏈路損耗，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中大量采用這種結(jié)構(gòu)時，城區(qū)室內(nèi)的深度覆蓋、網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)等可能會受到很大的影響；

　　c）根據(jù)覆蓋和優(yōu)化的需要，1x和DO兩個系統(tǒng)對天線的下傾角、方位角、波瓣寬度等提出了不同的建議和要求，增加了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的實施、協(xié)調(diào)難度。

　　d）對于個別關(guān)鍵站址，由于天線安裝位置受限，在這種特殊情況下，不得不采用共用天饋線系統(tǒng)方式，這時應(yīng)根據(jù)所使用的1x和DO基站的特點和共站要求，選擇合理的共用天饋線系統(tǒng)方式。

　?。╝）原有1x基站未使用多載頻，每個扇區(qū)天饋線端口為單發(fā)雙收狀態(tài)，新增的DO為單載頻設(shè)置。

　　在這種情況下，可以將DO基站的每扇區(qū)發(fā)射端分別與另外一付1x沒有使用發(fā)射的天線端口相連接，1x與DO基站在2根饋線上各自發(fā)射自己的信號，在發(fā)射鏈路上沒有額外的功率損耗。而在接收鏈路上，由于必須采用分集接收，可以從1x的分集接收端口功分后經(jīng)過跳線與DO基站的接收端口相連接（每扇區(qū)兩個系統(tǒng)分別各有一付天線為主接收天線，分集接收則從另一系統(tǒng)功分得來），參見圖7（a）。

　　這樣一來，反向鏈路上的損耗與b）相同，而且為使兩路接收相匹配，還需要仔細(xì)考慮1x與DO各自的設(shè)備特點（如兩系統(tǒng)帶通濾波器的性能）。

　?。╞）原有1x基站已使用多載頻，每個扇區(qū)天饋線端口為雙發(fā)雙收狀態(tài)，新增的DO為單載頻設(shè)置。

　　在這種情況下，切實可行的方案是使用混合合路器，它可以將2個基站的每扇區(qū)的前/反向信號進(jìn)行合路/分路，達(dá)到共用天饋線系統(tǒng)的目的，參見圖7（b）。

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圖7　兩種常用的共用天饋線系統(tǒng)方式

　　使用混合合路器會給前／反向帶來1～3 dB的衰耗，但可以采取如下彌補措施：

　　●對于宏蜂窩基站，提高基站機頂?shù)纳漕l發(fā)射功率；

　　●如果已經(jīng)是最大功率發(fā)射，則可以通過功率放大器來彌補前向功率損耗；反向則可以通過塔頂放大器來彌補；

　　●增加其他有源器件，但這種方案一方面增加了故障點和新的插入損耗，另一方面成本和安裝位置也會存在一定的問題。

　　綜上所述，無論哪種共用天饋線系統(tǒng)的方式都有其特點和局限性，必須對不同廠家設(shè)備特點進(jìn)行綜合考慮后慎重使用。

　　3.2　連續(xù)覆蓋和插花式覆蓋的比較

　　在混合組網(wǎng)方式確定以后，還存在基站設(shè)置方式的比選，主要有連續(xù)覆蓋（與原有1x基站共站址建設(shè)）和插花式覆蓋（可以不遵循原有1x基站布局，而根據(jù)數(shù)據(jù)需求的高低進(jìn)行設(shè)站）2種，參見圖8。

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圖8　連續(xù)覆蓋和插花式覆蓋比較

　　3.2.1　連續(xù)覆蓋特點

　　a）可以借鑒原有1x網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置參數(shù)、基站布局規(guī)劃方案；

　　b）可以利用原有1x基站配套資源（電源、傳輸、基礎(chǔ)配套等），便于快速實施；

　　c）便于實施和開展VoIP、VT等實時性業(yè)務(wù)（Rev.A以上版本）；

　　d）對于前期基站布局不合理、數(shù)據(jù)與話音分布不吻合等情況，受到較大的局限性；

　　e）對于沒有數(shù)據(jù)需求的區(qū)域，仍采用DO的連續(xù)覆蓋可能會造成投資浪費。

　　3.2.2　插花式覆蓋特點

　　a）可以結(jié)合數(shù)據(jù)分布的實際特點，對有需求的區(qū)域進(jìn)行布站，而對數(shù)據(jù)需求量不大的區(qū)域，數(shù)據(jù)需求則由1x承載；

　　b）無法充分利用原有1x網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)設(shè)置、基站布局規(guī)劃，相對于1x網(wǎng)絡(luò)而言，DO是一個相對獨立的接入網(wǎng)；

　　c）無法利用原有1x基站配套資源（電源、傳輸、基礎(chǔ)配套等），增加了工程實施難度；

　　d）存在較多的1x與DO切換邊界，增加數(shù)據(jù)的切換，會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不易控制；

　　e）不利于開展VoIP、VT等實時性業(yè)務(wù)。

4、結(jié)束語

　　通過上述對各種情況的分析，將各種組網(wǎng)方式、覆蓋方式的特點列于表1中。

表1　各種組網(wǎng)方式、覆蓋方式的特點比較

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　　從工程設(shè)計的角度來看，建議根據(jù)現(xiàn)有1x網(wǎng)絡(luò)的情況以及DO網(wǎng)的建網(wǎng)策略，選擇升級網(wǎng)或疊加網(wǎng)不同的組網(wǎng)方式，覆蓋方式則建議采用以連續(xù)覆蓋為主、插花式覆蓋為輔的建設(shè)策略。對于是否采用共用天饋線系統(tǒng)方式，則應(yīng)依據(jù)天饋線的安裝空間、割接工程量以及對現(xiàn)網(wǎng)的影響等因素靈活取定，而不能盲目地選擇某一種組網(wǎng)、覆蓋方式。

　　由于3G網(wǎng)絡(luò)在國內(nèi)尚處在實驗網(wǎng)階段，并未開始大規(guī)模建設(shè)，尤其是cdma2000 1x EV-DO Rev.A的建設(shè)時機并不成熟，因此文中的某些組網(wǎng)規(guī)劃、工程實施方案是根據(jù)2G網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗得出的，很有可能會在將來的操作過程中存在預(yù)料不到的問題，歡迎大家批評指正，并展開更深層次的分析與探討。