2008年真正吹响了通信业向3G进军的号角。工业和信息化部科技司高技术处处长叶林表示,2008年4月,中国移动正式开始TD-SCDMA试商用。6月,电信重组方案正式启动,确立了中国电信、中国移动和中国联通三家运营商实现全业务经营的市场格局,同时也明确了在电信重组完成后,将适时发放3G运营牌照。在他看来,今年是我国3G通信起步的一年,3G建设即将大规模铺开。
同时,3G建设也直接面临着挑战。叶林表示,“2007年,在10个奥运城市的TD-SCDMA建设中,运营商累计完成了16000多个基站的建设任务,某些城市在这一年的TD-SCDMA基站的建设数量,就已经超过了之前所有GSM基站的数量。在基站建设的过程当中有很多的经验,同时也有很多的问题。”
对此,叶林表示,移动通信基站的发展经历了从模拟到数字,从窄带到宽带的发展历程,但其发展方向一直没有改变。都是在向高性能、高可靠性、布网灵活、升级维护方便、降低节约成本的方向在努力。
他认为,在形态上,未来的基站将朝着更高的性能和更高集成度的宏基站、体积更小的微基站、布置更灵活的分布式基站的方向发展。各种基站的组成架构将成为开放式的模块化产品。
在技术上,未来的基站将会具有更高的集成度、全IP化、多载波和更高效率的功放等特点。叶林表示,工业和信息化部科技司一直对推动TD-SCDMA产业化不遗余力,其中对基站的研发、部署也给予了充分关注。目前,新一代基站产品的集成度已经非常高,大功率基站正在不断推出,同时与基站相配套的智能天线也在不断推出系列化、高级化、小型化产品。科技司将全力推动移动通信、3G、未来LTE的研发和产业化,努力推进包括标准制定的一系列工作深入开展。
未来基站发展的六大方向
随着TD-SCDMA建设范围的不断扩大,国内运营商在未来基站发展上已经有了比较直接和具体的认识。中国移动通信研究院资深经理程广辉认为,未来移动基站发展要满足三个目标,首先是低CAPEX,第二是低OPEX,第三是高技术性能。
从运营商的角度来看,未来移动基站的发展就是要满足低成本、低价格的要求,然后要符合使用方便以及性能优越的要求,以满足未来技术的持续发展。程广辉认为,从设计规划的投资成本来讲,未来的基站应该在高带宽、高集成度以及低成本方面持续发展。
具体到未来移动基站要具备的特点上,程广辉表示,宽带化、多模化、扁平化、分布化、共享化、高效化,这六个特征是面向3G的未来移动基站的主要发展方向。
宽带化基站。无线接入系统正朝着宽带化的方向发展,一个明朗的趋势是,移动通信接入带宽从GSM时的200Kbit/s发展到TD-SCDMA的1.6Mbit/s,下一步将向TD-LTE的20Mbit/s演进。由此,宽带化将给移动基站的设计带来挑战。主要表现在:高带宽对PA设计提出了更高的要求,功放的工作带宽、输出功率,线性度和效率将互相制约;高带宽对数字处理器的速率和内存提出了更高的要求;高带宽还对不同模块间接口的数据传输提出了更高要求。宽带化是实现多制式共平台的基础,宽带化基站应支持至少30Mbit/s的带宽。
多模化基站。多模化基站应尽可能实现共天馈,这样可最大程度地节约天面资源,还可采用宽频段天线。在工作模式上,多模化基站可采用两种模式。同频段下的多制式同时工作,使用同一硬件平台,是为同时工作模式,其优点在于可最大程度节约CAPEX投入。共平台模式则是不同频段下的多制式同时工作,只能部分共用硬件模块,其主要优势在于可节约站址资源。
扁平化基站。未来核心网和接入网的界限将被打破,网络层次将更加体现扁平化。而简化无线接入网部分的层级结构,可减少接口,有效降低时延。目前在LTE中,网络和接口的IP化是实现扁平化的基础。扁平化的基站将集成RNC甚至核心网的部分或全部功能。这将对基站的处理能力提出更高的要求。扁平化基站将具备SON功能。传输网络、接入网络、接口的IP化应该是实现扁平化的基础。
分布化基站。分布化基站的主要优势为站址要求低,基站部署灵活。室内的BBU基站设备具有更小的体积,从而具备降低站点要求的优势。目前RRU设备的重量、体积和效率还有待提高。效率提高之后,体积重量才能进一步降低,从而可以真正实现RRU和BBU具备的组网灵活、易于维护的优势,这还依赖于功放和电源效率的提高。宽带化技术是实现分布化的一个技术基础,而分布化是实现共享化的技术基础。
共享化基站。共享化基站可实现基站资源共享以及物理层处理的共享。BBU基带池可实现不同扇区间或者不同基站间资源的集中处理,实现有效的负载均衡,从而提高资源利用效率,节约成本。共享化的另一个作用是协作性处理,特别是对于MIMO天线的利用,如果基于基带池共享应用,可以实现不同扇区间干扰的协调。结合MIMO及一些抗干扰的技术可实现性能增益。
高效化基站。通过分析发现,在基带载频板里面,功放部分的耗电占到总体耗电的80%左右。因此基站的高效化主要是提高功放的高效率。如何提高功放的效率是业界的发展方向,也是难点和重点。从目前功放技术发展来看,能效跟踪等技术逐步得到应用。一些先进材料构成的功放芯片也为提高功放效率提供了一种可能。此外,在提高工作效率之外,随着业务负荷的变化自适应降低基站电源的电流输入,也是降低基站功耗的高效化设计的手段之一。
同时,基站相关的配套设施也应该做到尽可能地节约用电。提升蓄电池及空调电源的有效应用也是节能减排的一个重要研究方向。另外,应该以整机的电源效率作为衡量基站用电的主要指标,应该综合考虑射频功放和射频功耗,对各个环节都提出比较严格的功耗要求。
程广辉表示,未来基站的发展应充分考虑对现有无线产品的融合和改进,包括GSM基站的宽带化多载波设计、GSMBTS+BSC的扁平化设计、3GNodB+RNC扁平化设计、GSM BSC+3G RNC多模设计、GSM/3G/LTE多模基站设计等。未来基站的发展还有赖于芯片、传输、高速分布式运算等技术的进步和发展。
实际部署问题逐渐解决
2007年1月,中国移动开始建设8个城市的TD-SCDMA规模试验网。到2007年年底,TD-SCDMA基站部署工作基本完成,部署了大约1.5万个基站。中国移动通信集团设计院有限公司无线所高级咨询师赵旭淞表示,中国移动在1年内完成了规模巨大的基站部署工作,所建设的1.5万个TD-SCDMA基站相当于同覆盖区域内13年建设的GSM基站总和,工作量非常繁重。
在这个过程中,TD-SCDMA的基站建设、部署与运维也遇到了各种各样的问题。赵旭淞举例说,新基站选址是第一个问题,公众环保意识增强,也对基站建设形成了影响。而由于TD-CDMA采用了智能天线,带来了天线风荷载大、天面改造困难等问题。同时传输等配套资源需求大,传输网建设难度也加大。
针对这些问题,中国移动首先调整了思路,提出建设2G、3G的融合网络,来降低建网的难度,改善用户的感知。中国移动在二期工程中尽可能的加大融合力度,最大限度地与2G系统共用站址、基础网、核心网、业务网、支撑网等网络资源。
针对智能天线面积大的问题,中国移动在2007年年底,组织了TD-SCDMA产业界进行了智能天线小型化的研发工作。通过一年多的试点研究工作,双极化天线得到了较广泛应用,外场测试表明,双极化天线是目前为止比较成熟的方案,在城区和密集城区能接近或者达到普通单级化天线的水平。
实际部署某些站点时,由于和环境不协调等原因,业主反应比较强烈。一些厂家提出的美化天线方案能够较好解决这个问题,满足基站建设和环境和谐共存的双向需求。
由于天线安装困难,接收GPS信号实现时间同步的问题也得到了一定程度的解决。例如GPS单星定时可降低GPS天线安装位置要求。以北斗和GPS双系统定时可增加网络的安全性。此外一个最新的技术是通过地面传输系统来传输时间信号,一旦成功将基本解决GPS定时问题。
此外,中国移动也提出了单位节能方面的问题。从统计数据来看,电力消耗在各类能源消耗比例中占有绝对比例。其中,基站耗电占的比例较高,主要是主设备耗电和空调耗电,因此中国移动在TD-SCDMA二期建设中,提出节能减排的要求,要求在包装材料的循环再生、单机架尺寸、单位能耗、高集成设计、高效功放方面提供技术支持。此外还有各种智能关断技术,包括载波级关断、时隙级关断、通道级时隙关断等也得到了应用,有效减少了能耗。
基础设施需共建共享
随着移动通信向3G的深入发展,通信基础设施尤其是基站的共建共享问题开始浮出水面。对此,工业和信息化部通信发展司网络发展处处长陈立东认为,5个方面的因素正在促进共建共享的发展。
第一是节约资源、保护环境。电信基础设施建设尤其是铁塔的一些建设,对土地和钢材原材料的消耗以及电力的能源消耗,每年的总量是比较大的。还有一些基础设施的建设影响到自然景观。随着基站部署的增多,电磁辐射也造成人们对环境的一些担忧。
第二是缓解瓶颈资源。目前尤其在一些城市,管道以及基站的站址选择越来越困难。地址空间非常有限,新进入者越来越困难,随着3G发展,必须要缓解这个瓶颈。
第三是减少不必要的重复建设。引入竞争肯定会有重复建设。但如何科学合理地进行共建共享,减少不必要的重复建设是今后要重点研究推进的工作。
第四是促进竞争、扶持后进入者。通过共建共享,企业之间可以降低各自的金融成本,同时能够迅速地扩大网络覆盖。这样才能促进后进入者迅速地开展业务,从而促进整个电信市场的竞争。
第五,推进电信服务的普及。
陈立东表示,共建共享问题已经非常紧迫,要实现问题的解决,需从四个方面入手,分别是:企业协商为主、分类逐步推进、配套措施完善、组织模式灵活。共建共享最终还是要靠企业自己协商。政府在推进这个过程当中要做好考核,制订奖惩措施,定好实施目标。在不同的时期,针对不同企业的不同需求,对不同领域给予不同的引导,逐步推进。政府还应该建立电信基础设施资源数据库,在考核过程中,可以对企业报送的各种情况、数据进行验证。同时成立组织协商机构,如共建共享协调委员会,来切实推进共建共享工作。