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中国联通网络引进UMTS900分析


涂作鑫, 泉 无线通信 林 中国联通网络引进 UMTS900 分析 Radio Communication

中国联通网络引进 UMTS 900 分析
Discussion on the Deployment of UMTS900 Based on China Unicom Network
涂作鑫,林 泉 (中国联通珠海分公司,广东 珠海

519000)
Tu Zuoxin ,Lin Quan (China Unicom Zhuhai Branch ,Zhuhai 519000 ,China )



要:

关键词:
UMTS900; 引进; 分析; 优点 中图分类号:TN929.5
文献标识码:A 文章编号:1007- 3043 (2011) 0067- 05 11-

简要介绍了 UMTS900 及其在全球的商用情况, 详细论述了 UMTS900 关键技术, 对中国联通网络引进 UMTS900 的可行性进行了深入分析, 并结合网络现状提出 了 UMTS900 部署建议。

Abstract :
It briefly des cribes UMTS900 and its com m ercial application s ituation of the w orld, pres ents the key techniques on UMTS900, analyzes the feas ibility of introducing UMTS900 by China Unicom in depth, gives s ugges tions on UMTS900 deploym ent in com bination w ith current netw ork s ituation.

Keywords :
UMTS900; Introducing; Analys is ; Advantages

0 前言
2011 年 1 月 我 国 3G 用 户 已 突 破 5 000 万 户 ,其
中: 中国移动 TD-SCDMA 为 2 263.3 万户, 中国电信

来看,其结果也同样是中国电信覆盖广、中国联通速度 快。 为进一步提升中国联通 WCDMA 用户感知,继续 扩展网络覆盖范围已势在必行。鉴于我国幅员辽阔,覆 盖率的提升就意味着巨额资金的投入, 因此如何经济 有效地提升网络覆盖率已成了亟待解决的问题。 在提升网络覆盖率方面, 目前国内广泛采用的是

CDMA2000 为 1 364 万 户 , 中 国 联 通 WCDMA 为 1 546.7 万户。 随着 3G 用户规模的不断扩大,对 3G 网络
的速度和覆盖能力的要求也越来越高。 目前,三大运 营商的 3G 网络在这些方面的表现各有千秋。 在网速 方面,中国联通 WCDMA 网络为 7.2 Mbit/s ,部 分 城 市 已升级为 HSPA+ 达 21 Mbit/s ,较其他 2 家运营商均有 明显优势;在覆盖能力方面,由于中国电信 CDMA2000 网 络 采 用 了 800 MHz 频 段 ,EV-DO 平 滑 演 进 部 署 速 度快,因此较其他 2 家运营商均有优势。 从用户评价 —— —— —— —— —— —— — —— —— ——
收稿日期:2011-09-08

RRU 上塔、塔放增强、多天线接收等技术,而近年来国
外已有不少运营商采用了 UMTS900 技术。下面将简要 介绍 UMTS900 技术及其商用情况,对中国联通引进的 可能性进行分析,并结合 UMTS900 就其 2G 网络的演 进提出建议。

1 UMTS900 技术简介及商用情况
1.1 技术简介
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林 无线通信 涂作鑫, 泉 Radio Communication 中国联通网络引进 UMTS900 分析

3GPP 于 2005 年 12 月完成了 UMTS900 技术的研 究并发布了 TR25.816 规范。 UMTS900 的工作频段上 行为 880~915 MHz ,下行为 925~960 MHz 。 研究表明, 与 目 前 普 遍 使 用 的 2.1 GHz 频 段 相 比 ,900 MHz 频 段
具有频率低、信号穿透性强等优势,单个基站覆盖范围 明显扩大,可有效降低运营商网络建设和运营成本。

1.2 商用情况 a) 全球第一个 UMTS900 网络于 2007 年 11 月在 芬兰投入商用。 运营商为 Elisa ,设备供应商为爱立信。 b) 澳 大 利 亚 Optus 于 2007 年 12 月 宣 布 将 扩 容
现 3G 网 络 并 以 UMTS900 作 为 发 展 战 略 的 重 要 组 成 部分(主要部署在乡村地区)。网络设备供应商为华为。 预 计 至 2008 年 底 网 络 覆 盖 率 将 由 目 前 全 国 人 口 的

图1

COST 231-Hata 传播损耗比较

60% 提高到 96% ,并将使网络升级至 HSPA,让用户享
受到 3.6 Mbit/s 的下载速率。

c) 香港 CSL 于 2009 年初开通了 UMTS900 网络。
设备供应商为中兴。 CSL 数据业务支持 21.6 Mbit/s 的

HSPA+ 下行速率,在全球处领先地位。 在 2009 年 4 月
的 Celfinet 测试中,CSL 网络在平均速度、覆盖范围、宽 频覆盖、 语音质量及数据吞吐量等方面均列全港网络 服 务 提 供 商 之 首 。 特 别 是 ,UMTS900 的 室 内 覆 盖 较
图2 建筑物穿透损耗比较

提高了约 16 dB ,上行发射功率也相应降低,小区覆盖 半径增加了约 70%。

2.1G 网络有 10 dB 以上的增益,用户能接收到更强的
信号,从而带来了出众和全面的语音和数据业务体验。 至 2011 年 4 月,全球已有 30 个商用 UMTS900 网 络。 这些网络运行已充分证明,UMTS900 技术在改善

2.2 对频谱的要求 3GPP TR25.816 规 范 建 议 ,UMTS900 的 载 波 间 隔 为 2.8 MHz 。 在不保留额外保护频带前提下,载波间隔 可压缩到 2.8 MHz 以下。 UMTS900 部署有共享站址和
不共享站址 2 种方案。 由于共享站址方案无大的功率 差,因此干扰控制情况更理想,对载波间隔要求更小。 鉴于共享站址可省去新站址选择与建设或节省租用成 本,因此从降低运营成本来考虑,运营商多倾向于使用 共享站址方案。共享站址的频谱分配有以下 2 种方案。

3G 网络农村及密集城区覆盖方面起到了良好作用。
目前,全球主要终端制造商均已认同 UMTS900 技 术。至 2011 年 4 月,已有 618 款终端支持 UMTS900 网 络,还有 71 款终端支持 HSPA+ ,且终端价格已下探到 了 600 元。

2 UMTS900 的关键技术
2.1 对覆盖的改善
根据自由空间传播中的传播损耗计算公式可知,

900M 较 2100M 有 6.9 dB 的增益。 按 COST231 -HATA 传 播 模 型 计 算 ,900M 较 2100M 有 11.4~14.4 dB 的增益。 900M 与 2100M 的郊 区 传 播 损 耗 比 较 见 图 1。 在 建 筑 物 穿 透 损 耗 方 面 , 900M 较 2100M 小 3.3 dB,也有明显优势(测试结果见 图 2);此外,900M 的室内传播也有相当大的优 势 (最 大为 5.5 dB)。
综合来说,UMTS900 下行接 收 电 平 较 UMTS2100

a) 三明治式分配方案。 UMTS900 使用运营商 900 MHz 频谱的中心频段(见图 3)。 b) 占用边缘频谱分配方案。UMTS900 使用运营商 900 MHz 频谱的边缘频段(见图 4)。

图3

三明治式频谱分配方案

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图4

占用边缘频谱分配方案

在 WCDMA 5 MHz 的载波带宽中, 实际信号占用 的频谱为 3.84 MHz ,其余为干扰保护频带。 在共享站 址时, 邻道干扰水平保护频带可按单位步长 200 kHz 缩 小 , 占 用 的 载 波 带 宽 可 减 少 为 4.8、4.6 及 4.4 MHz 等,邻频干扰带来的容量损失约为 3% 。 对于 900M 频 率资源紧缺的运营商来说,可进一步减少载波带宽。例 如,Optus 商用网络为满足 GSM900 网络质量要求,就 使用了 4.2 MHz 带宽的载波间隔,减少了对 GSM 频率 的占用。
图7 边界区域示意

使用 UMTS2100 和 G900 覆盖,G900 使用所有频率;B 为边界区域, 使用 UMTS2100 和 G900 覆盖,G900 使 用 除 UMTS900 占 用 频 率 外 的 频 率 ;C 为 郊 区 , 使 用

UMTS900 和 G900 覆 盖 ,G900 使 用 除 UMTS900 占 用
频率外的频率。 除上述部署方式外,UMTS900 还可用于补充覆盖 孔洞及负荷分担 (如用于 UMTS2100 覆盖和容量受限 的场景),在此不予赘述。

2.3 部署方式 UMTS900 有连续部署和郊区部署 2 种方式。 a) 连续部署方式。 使用 UMTS900 作为普遍服务
层 , 使 用 UMTS2100 和 G1800 作 为 热 点 容 量 保 障 层 ( 见 图 5)。 由 于 UMTS900 的 覆 盖 能 力 显 著 高 于

2.4 天馈系统的复合使用
天馈系统部署方式比较见表 1。 在实际网络建设 中,可据建设资金、部署速度、站点等具体情况选择适 宜的天馈系统部署方式。

UMTS2100,会带来较多的交叠覆盖,因此需关注现网
的站点挑选和覆盖的优化工作。

3 中国联通引进 UMTS900 的可行性分析
3.1 频率资源及部署方式 UMTS900 部署可采用申请新的 900M 频率及原有 GSM900 频率重整 2 种方案。
图5 连续部署方式示意

b) 郊区部署方式。 只在郊区部署 UMTS900,而在 核心区域仍使用 UMTS2100 覆盖(见图 6)。

a) 申请新的 900M 频率。 UMTS900 工作频段包括 基 本 GSM (PGSM )和 扩 展 GSM (EGSM ) 频 段 。 PGSM 频 段 为 890~960 MHz :上 行 为 890~915 MHz 、下 行 为 935~960 MHz ;PGSM 频率已分配完毕: 中国移动上行
为 890~909 MHz 、下行为 935~954 MHz ,共 19 MHz ;中 国联通上行为 909~915 MHz 、下行为 954~960 MHz ,共

6 MHz (见图 8)。 EGSM 频段上行为 880~890 MHz 、下
行为 925~935 MHz , 高频段因与铁路系统 GSM-R 专
图6 郊区部署方式示意

网使用的 885~889 MHz 频段相重叠无法使用,而低频 段则与 CDMA 下行频段相邻干扰严重。 按设计规范要 求,为避免干扰,CDMA 与 PGSM 共站址时的垂直隔离 度应大于 5 m , 而对相邻 EGSM 频段的垂直隔离度则 要求更高。 由此可知,目前已无合适的空闲 900M 频段

为避免 GSM900 与 UMTS900 互相干扰,郊区部署 方式需设置边界区域。边界区域内分配给 UMTS900 的 频率不再为 GSM 所用,边界区域大小通常设置为 1 个 基站覆盖区域(见图 7)。 由图 7 可知:A 为核心区域,

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表1
部署方式 完全共享 部分共享 新建 描 述

天馈系统部署方式比较
优 点 缺 点

共享现有 G900M 天馈,在机柜顶端使用合路器

快速部署,节省占用天面空间和投资

插入损耗,优化调整不便 插入损耗大 需协调业主,建设成本高

合用现有 G900M 馈线,使用独立 G900 和 W900M 天线 快速部署,节省馈线部分投资 新建 UMTS900 独立天馈系统 无插入损耗,利于独立调整

表2
地(市)

广东省 3 地(市)单载频小区比例统计
单载频小区数量 / 个 单载频小区比例 /%

小区数量 / 个

A B C

2 058 1 901 2 193

523 1 088 1 519

25.41 57.23 69.27

图8

UMTS900 频谱分配示意

少),因此可结合话务减少情况对郊区 900M 进行减容 退频;另外,由于山区、乡村区域受山体阻隔、复用距离 大等因素影响,因此 3×3 单载频率复用方案对网络质 量的影响也会减小。 从上述分析来看,在乡村、山区可 考虑对 GSM900 频率进行重整后引入 UMTS900 技 术 (即 UMTS 郊区部署方式),以提升网络数据水平。 鉴于市区 GSM 容量压力较大, 引入 UMTS900 时 会增加额外异频切换, 对网络质量将产生一定负面影 响,因此不建议在市区采取连续部署方式,而只将其作 为个别区域的补盲部署使用。 结合密集城区双频网覆 盖 情 况 , 可 将 原 有 1800M 退 网 或 逐 步 搬 迁 以 满 足 郊 区个别容量需求,只保留 900M 连续覆盖。 如此以来,中国联通的 3G 将变成为 “GSM900 连 续覆盖提供语音 + 低速数据服务,UMTS900 提供乡村、 山区广 域 高 速 数 据 服 务 ,UMTS2100 提 供 重 点 乡 镇 以 上区域大容量高速数据服务”的网络结构。 考虑到现 UMTS900 终端价格已降至较低水平,采 用 UMTS900 能节省较多的网络建设和运营成本,因此 中国联通可加大 UMTS900 终端的补贴力度, 让乡村、 山区低端用户也能接受 UMTS900 终端;对于现不支持

供中国联通申请使用。

b) 原有 GSM900 频率重整。 在采用标准 WCDMA 5M 载 波 带 宽 时 ,中 国 联 通 只 剩 下 6-5=1 (M) 频 点 供 GSM900 使用,而这是无法满足 GSM900 基本要求的。 如果采用减少 WCMDA 保护频带的措施 (如同 Optus
一样)将 WCDMA 带宽缩小到 4.2M ,剩余的 1.8M 则可 满足最基本的 3×3 复用模式要求(见图 9 )。

图9

3×3 频率复用示意

但在 3×3 频率复用方案下,每扇区只能提供 1 个 频点。 按 2% 呼损率计算可支持 2.28 Erl ,显然吸收话 务能力有限。它能否满足话务吸收要求呢?这可从广东 省 3 地(市)单载频小区比例统计数据(见表 2 )作进一 步分析(表中:A 为珠三角地(市),B 、C 为非珠三角地 (市))。 由表 2 可知, 非珠三角地区地(市)的单载频小区 比例较高,因此存在着推行 3×3 单载频复用方案的可 能性;采用半速率、扇区 合 并 (如 将 1/1/1 改 为 2/1+ 功 分)及 1800M 热点部署等措施,也可有效提升话务承 载能力; 按目前 3G 快速发展趋势来看,2G 业务拐点 即 将 出 现 (即 2G 网 络 承 载 的 话 务 量 将 开 始 逐 渐 减

UMTS900 的终端,为提升其数据服务 感 知 ,中 国 联 通 也应推进乡村、山区 EDGE 网络升级,以提升 GSM900
数据速率水平。

3.2 政策法规允许情况
根据原 信 产 部 信 部 无 [2002 ]479 号 文 《关 于 第 三 代公众移动通信系统频率规划问题的通知》 中的有关 “FDD 方式为 1 920~1 980/2 110~2 170 MHz ,补充频段 为 1 755~1 785/1 850~1 880 MHz ”的规定,目前已规划 给公众移动通信系统的 825~835/870~880 MHz 、 885~

915/930~960 MHz 和 1 710~1 755/1 805~1 850 MHz 频
段,同时规划为第三代公众移动通信系统 FDD 方式的

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扩展频段,上下行频率使用方式不变。已分配给中国移 动、中国联通的频段可按照批准文件继续用于 GSM 或

5 结束语
从国外运营经验来看,UMTS900 技术已得到了业 界的广泛认同。 UMTS900 的实施可有效降低建设和运 营成本、提升网络广域覆盖水平。 对中国联通而言,引 进 UMTS900 的主要瓶颈是现有 900M 频谱匮乏。 故笔 者建议,中国联通只在山区、乡村使用 UMTS900 。 这些 区域对 900M 频率资源需求相对较少,自然阻隔多,频 率复用间隔大, 再结合半速率应用、 扇区合并及

CDMA 通信系统。 若要改变为第三代公众移动通信系
统体制,须另行报批。

2009 年 1 月工信部第一批划分给中国联通 3G 的 FDD 频段为 1 940~1 955/2 130~2 145 MHz 。 作为中国
联 通 的 既 有 频 谱 , 结 合 中 国 电 信 已 使 用 850M 升 级

EVDO 的实际情况,中国联通也应尽快争取 UMTS900
的合法性。

4 现阶段网络的发展建议
UMTS900 技 术 具 有 较 强 的 广 覆 盖 和 数 据 服 务 能
力。 引入 UMTS900 前,如何部署 UMTS2100 网络及 2G 网络如何演进,是值得关注的。

1800M 热点部署等技术, 是完全可以满足 GSM900 基
本质量要求的。 中国联通应积极推动 UMTS900 技术的应用,尽早 完成 UMTS900 的使用报批工作, 尽快落实 UMTS900 的外场试验,同时还应在设备招标规范、定制终端等方 面加大对 UMTS900 的支持,以便为后期网络演进做好 必要的准备工作。 参考文献:
[1 ] UMTS900 overview & deployment guidelines ,Qualcomm [EB/OL ]. [2011-04-10 ]. http://www.doc88.com/p-14965409527.html. [2 ] 3GPP TR 25.816 UMTS 900 MHz Work Item Technical Report [S/OL ]. [2011-04-10 ]. ftp://ftp.mg.uoa.gr/pub/johnathana/25816-800.doc. [3 ] 张 长 刚 ,孙 保 红 . WCDMA 无 级 网 络 规 划 原 理 与 实 践 [M ]. 北 京 :人 民邮电出版社,2005.

4.1 UMTS2100 部署 由于使用 UMTS2100 实现广覆盖成本较高, 会带 来沉重的建设和维护成本压力, 因此 UMTS2100 的覆
盖区域应以县城、 重点乡镇以上区域为主 (此区域的

GSM900 频 率 需 求 相 对 较 多 , 也 不 利 于 UMTS900 建 设),在乡村、山区的广覆盖应谨慎实施。 UMTS2100 和 UMTS900 的切换点应考虑 在 重 点 乡 镇 以 下 区 域 。 在 2G 业务出现下降拐点时,对现有 GSM900 网络应进行 减容退频,同时引进 UMTS900 提供广域 3G 服务。 4.2 EDGE 网络的引进 在引进 UMTS900 前,考虑到竞争对手(特别是中
国电信)3G 网络的广覆盖优势, 中国联通应大力推进

作者简介:
涂作鑫 , 毕业于北京邮电大学, 工程 师, 学士, 珠海联通运维部网管室主 任,主要从事网络管理分析工作; 林 泉, 毕业于华南理工大学, 工程师, 学 士, 珠海联通运维部网优室主任, 主要 从事无线网优工作。

EDGE 网络升级, 提升 2G 数据网络基本速率水平,并 结 合 2G/3G 互 操 作 、互 切 换 优 化 ,以 弥 补 WCDMA 网
络覆盖不足,缩小与竞争对手覆盖广度的差异。 同时,

EDGE 网络升级也有利于推广 2G 网络数据业务,延缓 2G 网络的退网期,实现资本利润的最大化。 科华恒盛信息
科华恒盛光伏逆变器全线通过金太阳认 证: 科华恒盛 KELONG 牌光伏并网逆变 器 SPI100K-A、 SPI250K-A 相继通过金 太阳认证后, 近日, 500 kW 光伏并网逆 变器产品也通过了金太阳认证。 至此, 科 华恒盛 KELONG 牌光伏逆变器全功率 段均已经通过了金太阳认证。标志着科 华恒盛光伏产品在高端领域得到认证机 构的高度认可,科华恒盛在新能源领域

续写 “专注高端” 。金太阳认证是中国可 再生能源领域内最权威的认证品牌, 由 中国质量认证中心 (CQC 与鉴衡认证中 ) 心 (CGC 共同发证。认证产品只有通过 ) CQC 安全性能测试和 EMC 测试, 同时公 司管理水平需满足 CQC 工厂审核要求, 方能取得金太阳认证。 (李周 ) 科华恒盛亮相电力电工展和通信展: 日 前,上海国际电力电工展在上海世博展

览馆盛大开幕。 600家来自 25 个国家和地区的展商 展示了其先进、 高效、 节能的设备和解决 方案。展品涉及各式输配电、 发电设备、 电力调度系统、 电力自动化技术、 信息化 系统等一系列产品。科华恒盛股份有限 公司携一系列技术领先的电力电源产品 与自主科技的新能源产品亮相此次展 会。 (李周 )

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