3G基站:技术创新带来百家争鸣

分享到:

                                 

      伴随着公用移动通信系统从模拟到第二代窄带数字,再到3G、B3G、4G的演进,基站作为最重要的网元,相应地也在不断地更新换代。 3G网络在全球的广泛部署,驱动着基站的技术创新,并最终开启了基站的全新发展时代。立足于网络部署和业务开展需求,各种创新的基站技术百家争鸣,各种创新的基站产品百花齐放,成为该阶段基站领域的主要特征。最终,何种技术和产品能够成为市场的主流,还取决于市场的检验和厂商的努力。
      
       3G基站加快技术创新
      
       配合网络演进的步伐,提供满足运营商布网需求的3G基站,已经成为今天业界关注的热点。从2G到3G、从窄带到宽带,人们对于通信业务需求的增长,推动着移动通信产业实现了一次重要的飞跃。与此同时,业务需求也是基站更新换代的最根本驱动力,GSM基站经历的三个发展阶段就很好地证明了这一点。第一阶段的GSM基站,设备集成度低、设备耗电大、功放效率低、能提供的容量有限,并且产品形式单一,只有室内宏蜂窝基站。随着移动用户数的不断增多和话务量的不断提高,第一阶段的基站难以满足运营商用户规模不断扩大的需求。因此,经过3到5年时间,借助微电子技术,第二阶段基站设备实现了高度集成,不仅耗电量低、功放效率高,而且单机柜的系统容量也得到很大提升。该阶段基站产品形式开始极大丰富,除了常用的室内宏蜂窝基站外,还有室外一体化基站、室内微蜂窝基站和直放站等。随着数据业务需求的出现,第二阶段基站通过部分硬件更换和软件升级的方式,发展到第三阶段基站,具备了支持GPRS/EDGE、半速率、小区定位等功能,同时设备向更高的集成度和更大的容量发展。
      
       3G以提供高速数据业务为目的,相应地也对基站提出了面向业务、性能提升、可灵活部署、可平滑演进的要求。为了满足运营商高性能、高可靠、低成本、快速建网和布网灵活等需求,基站加快了技术创新步伐,高效率功放技术、多载波技术、IP技术等被广泛采用,基站产品也具有了高度集成化、模块化、多形态化等特征。 
       
       基站创新应因地制宜 
      
       基站技术创新的方向,由运营商3G网络部署的具体需求而决定。不同地区的不同网络部署需求,所用基站的性能也有所不同。因此,单一种类的基站根本无法满足复杂网络的需求,因地制宜的系列化、多形态化基站,才是基站创新的方向。
      
       不同的3G网络部署需求,令3G基站技术创新有着不同的关注重点。先天的网络资源优势的不同,使不同的运营商对于3G建网策略有着不同的考虑。其一,初期只选择在热点城市建设3G网络,对于已经拥有2G网络的运营商而言,无疑是一条快速推出3G业务、快速发展用户的捷径。其二,对于先前没有2G网络的运营商,也可以选择先在热点城市建设3G网络,并与其他2G运营商达成漫游协议;或者直接建设全国性的网络。
      
       如果选择先在热点城市建设3G网络,那么3G基站规划就应充分考虑利用现有2G基站的资源,包括共站址、共天馈系统、共传输、共电源等,或者选择更为灵活的NodeB基站解决方案。
      
       对2G基站资源的充分利用,同时也对3G基站提出了一系列的要求。3G基站除了要提供3G的功能外,还要在硬件、软件方面考虑与2G的融合。对于目前大多数设备供应商而言,一条可行的途径是在3G基站产品中使用双模软件,从而实现与GSM的无缝切换。在共传输方面,基站必须支持I-MA、CES等功能,在HSDPA引入后,基站还需要支持分路传输功能,话音业务继续与2G共传输,高速数据业务采用IP承载;在同覆盖方面,由于GSM900MHz具有更大的覆盖,基站应能具有提高覆盖的技术,如高功率功放、高灵敏度接收机、塔放、RRU的使用等;采用RRU可以节省馈线,避免太多的馈线安装。另外,3G无线系统还必须有很好的2G、3G互操作性能和RRM性能,如接入策略、切换、负荷分担等。在实现了融合的基础上,还可以向3G基站添加一些高级功能,如智能化调整容量,当3G网络的业务量过大时,将话音业务自动调整至3G网络等。这些高级功能的引入,同时也对基站控制器提出了更高的要求。值得注意的是,3G与2G基站共站址,有可能引入干扰,基站设备还需要满足隔离度的要求。
      
       建设全国性的3G网络,既要确保热点城市的网络覆盖和质量,也要完成中等发展地区以及郊区和农村的覆盖,同时确保总体成本的最低化。这就需要种类丰富、具备特色优势的系列化基站产品满足不同场合的建网需求;基站必须是高集成度(如多载频设计)的,且需要支持各种覆盖提高方案来减少站点数,特别是在郊区、农村等区域,OTSR、塔放等都是必要的;为了提高网络质量,基站的性能如高接收灵敏度、大容量、优秀的RRM性能等都非常重要。其中,郊区和农村的覆盖,遵循小容量、大覆盖的原则,因此基站要求体积小而性价比高,同时可采取增高站址、加大发射功率的方法提高覆盖能力。
      
       基站创新应面向未来
      
       我们必须看到,从2G到3G的演进是一个长期的过程,而且多种3G标准都将获得商用。因此,支持多标准的基站产品将成为一个重要方向。多标准基站,能够让2G/3G双系统共用电源、电池、风扇、机架、空调,可以节约相当大的设备投资。例如,如果对一个城市里的几百个基站采用机柜共享方式,就可节省千万元的投资。此外,2G/3G多标准基站功耗更低,还可以大大降低运维成本。
      
       3G技术自身的演进也在不断进行之中。因此,基站必须契合3G技术的演进节奏,具有平滑升级的特性。以WCDMA为例,基站要能够提供好的HSDPA覆盖和业务支持能力。在可演进易升级方面,基站的主要板件如主处理板、基带处理板、功放板等必须具备可升级方案,特别是对即将实现的HSUPA等技术,应该支持软件升级。
      
       以3G和WiMAX为代表的各种无线技术从多元竞争走向多元融合,带来了融合的网络和业务,同时也对基站提出了融合的需求。不断进行的业务创新和网络融合,要求基站设备不断走向多形态化,同时满足个性化需求。例如,射频与基带的分离已经成为目前大多数新型基站产品的共性,也令体积更小、灵活性更强的分布式基站成为基站发展的重要方向之一。与此同时,在网络融合下,基站设备需要支持的业务种类也大为丰富,因此需要具备灵活升级的能力。
      
       此外,由于在3G网络中,随着发射分集、多用户检测等新技术的引入,升级变得更为频繁,这对基站设备架构的开放性也提出了更高的要求。目前,基站结构的研究机构形成了CPRI和OBSAI两个标准化组织。其中,CPRI是通用功能接口,OBSAI则是一个通用基站的组织。CPRI是在2003年6月由华为、爱立信、NEC、西门子和北电发起成立的组织,致力于为WCDMA基站中的无线设备控制部分和射频设备之间制定一套开放的可行的接口规范。为了在频繁的升级中实现不同基站产品之间的顺畅互联互通,保证系统运转的高稳定性,基站产品要普遍支持开放的CPRI接口。