信息通信

日本软银的4G之路

作者:电子信息产业网来源:C114发布时间:2012-06-20 09:36我要评论

2012年2月24日,日本移动运营商软银(Softbank)推出4G高速率移动宽带服务业务,其4G用户只需要申请一个微小的MiFi USB卡,即可便捷地享受TD-LTE+WiFi的双重数据体验。软银的4G网络实际下载速率高达76Mbps,广告遍及全日本各软银营业厅及知名电器街,短短几周,已吸引数万用户蜂拥而至。


日本拥有着高度发达的电信市场,人口密度大,ARPU(Average Revenue Per User,即每用户平均收入)值高,用户体验要求苛刻,电信运营商和设备商众多,竞争十分激烈。早期,日本的移动通信市场以自有通信技术为主,由本国设备商垄断网络建设。直到3G技术出现,才与全球标准接轨,并逐渐接纳外来设备商。正是在这样的背景下,中兴通讯WiMAX产品于2010年进入日本第二大移动运营商KDDI后,TD-LTE产品又敲开了日本第三大运营商日本软银的大门,这标志着中国设备商被以要求严格而著称的日本高端市场完全接纳和认可。


进入3G时代之后,日本通信市场格局发生了重大变化,日本前3大运营商DoCoMo、KDDI和软银总共占据了日本92%%的市场,据2010年11月的统计,DoCoMo的市场占有率为47.33%%,KDDI为26.91%%,而软银在2008年开始独家引进苹果公司的iPhone绑定业务(零终端费用,用户绑定2年)后,2010年比上一年增长16.7%%,从而使之无线市场占有率激增到20.05%%,达到24,075,000用户。同时,随着数据业务需求的井喷式爆发,2010年,KDDI的WiMAX网络和DoCoMo的FDD LTE网络相继投入商用。截止到2011年底,DoCoMo的FDD LTE网络拥有数据业务用户100万,而KDDI的WiMAX网络用户则高达180万。迫于竞争压力和数据业务的巨大需求,软银选择通过建立TD-LTE网络来抢占数据用户,进一步缩小市场差距。


2010年,软银组建子公司WCP(Wireless City Planning Inc.)来发展TD-LTE网络。软银建设TD-LTE的基本思路是最大程度复用现有的PHS(即“小灵通”)网络站点资源,快速低成本建设成4G网络。由于软银已有成熟的3G网络,计费系统\中心管理系统都可复用,所以中兴通讯提供的TD-LTE方案主要为网络接入侧,包括基站和配套设备。根据软银的网络现状,中兴通讯提供了定制化的一揽子解决方案。


由于TD-LTE网络多建设在高频段,信号穿透力较弱,为了避免馈线损耗,目前,基站设备多采用分布式架构,即基带模块和射频模块分开,基带模块放置在室内机房或者室外柜中,而射频模块则架设在室外高楼楼顶、塔顶或者抱杆上,以期离发射天线更近。中兴通讯为软银提供的基站也为分布式类型。


共站设计,100%%节省站点新建费用


在网络建设的基础费用中,站址新建费用占总建网费用的50%%以上,如何最大限度地节省站点资源是软银和中兴通讯面临的第一个难题。中兴通讯通过多次实地勘察,确认已有的PHS站点可以同TD-LTE新建站点复用,首先解决了站点租赁难题。而在基站安装设计上,TD-LTE设备又复用了PHS的鱼叉天线,通过天线内置合路器,将PHS射频发射器同TD-LTE射频发射器合并,只用一根天线就可以发射两种网络信号。另外,在传输和电源设计上,TD-LTE和PHS设备完全共用。这一举措,不但为软银节省了新建站点费用,更节省了大量的配套硬件费用。


日本软银的4G之路

TD-LTE设备可复用PHS的鱼叉天线


日本软银的4G之路

PHS和TD-LTE共用一个站点、一根天线


光纤单芯双向技术节省50%%传输费用


日本是一个高度土地私有化的国家,电缆施工征地难,费用昂贵。一般来说,分布式基站的每个小区都需要2根光纤用于基带单元和射频单元的连接,以传输上下行信号。中兴通讯运用单芯双向技术,将传统的每小区2根光纤资源减少为1根,相当于原来一个小区的资源,现在可以提供给2个小区使用,为软银节省了高达50%%的传输资源费用。


定制化的光纤拉远GPS方案解决施工难题,提供可靠时钟信号


而解决了土地私有化带来的难题还远远不够,更大的难题在于如何使基站接收时钟同步信号。由于TD-LTE是OFDMA时分复用系统,上行和下行数据的传输共用一个空口资源,通过时间切换来传输数据。基站之间无法时钟同步意味着在同一个空口资源上,有的基站在传输上行数据,有的基站在传输下行数据,就好比一条只能单行道的马路上,有的车在顺行,有的车却在逆行,势必造成混乱。反映到网络上就是大面积的信号干扰,用户无法正常使用业务。传统的时钟同步方法,需要每一个基带模块通过馈线连接一个GPS蘑菇头接收器,放置在室外接收卫星时间。一般情况下,GPS馈线长度为40~50m。但是,根据日本的电信施工标准,GPS接收器的馈线不允许接入到放置在机房里的基带模块上,使得原本简单的施工困难重重。针对这个问题,中兴通讯采用光纤拉远GPS设备+射频模块传输GPS信号方案。即GPS的蘑菇头接收器不再直接连入机房的基带模块上,而是通过光纤连接到室外的射频模块,再通过射频模块将GPS信号通过光纤传输到基带模块,从而实现多个基站的时间同步。这种方案的实现,不但帮助软银解决了GPS馈线无法入机房的难题,而且GPS馈线使用光纤传输之后,距离可达10公里以上。不仅如此,为了增强可靠性,中兴通信还设计了一系列的单基带模块及多基带模块间的时钟备份功能,提高了基带模块的时钟可靠性。


创新的干扰规避方案有效提升整网性能


由于软银的TD-LTE站点是和已有PHS站点共站,且复用PHS全向天线,所以TD-LTE是同频组网。根据网络仿真,同频组网比异频组网在频谱效率方面下降45%%以上,在小区边缘情况更加严重。在TD-LTE的 相关标准中,关于干扰抑制定义了多种关键技术,例如ICIC(Inter Cell Interference Coordination)和BF(Beamforming)。但即使运用这些技术,在日本这样一个复杂的无线环境中也不足以将干扰降到理想状态。中兴通讯依据多年的无线网络经验,首家独创性地提出Super Cell+SDMA微蜂窝组网技术。Super Cell可以更加有效地消除小区间干扰,而SDMA(Space Division Multiple Access,空分复用接入)技术有助于提升系统容量。


Super Cell,即超级小区技术,通过将相邻的物理小区合并来避免间距过近的小区间干扰,但使得合并后的逻辑小区间距扩大,一定程度上减低了原物理小区的容量。但这些容量损失可以通过SDMA技术的结合,获得高信噪比从而实现高MCS (Modulation Coding Scheme)和MIMO(Multiple Input Multiple Output)来补偿。合并的小区数越多,则降低干扰的效果会越明显。在软银的实际网络测试中,外场单站峰值流量高达76Mbps,运用 Super Cell+CCIA技术之后,整网平均容量显著提升,控制信号中断率下降为2%%,小区边缘用户频谱效率提升150%%。


独家大容量基带池设计有效实现集中管理


除上述特点之外,中兴通讯推出的大容量基带单元只有3U高,最大可连接18个射频发射模块,即支持18个全向站小区。不仅如此,多个基带单元还可以有效堆叠,放置在同一个机架中,实现集中管理。在日本这种机房资源稀缺的场景下发挥了重要作用,大大降低了运营成本。而射频模块为4端口发射,可支持各种天线技术。同时,多样的安装方式,抗台风防暴雨耐严寒,减少了工程安装难度,增加了设备可靠性。去年,在日本严酷的-40℃低温环境中,中兴通讯的基站仍然能保持良好性能。


从2010年10月项目开始执行到2012年3月份的网络正式商用,短短的的1年多时间里,软银的TD-LTE基站已经覆盖日本的东京、大阪、名古屋、福冈、札幌等多个城市,中兴通讯的售后交付团队为之付出了巨大的努力。日本由于人口密度大,高楼林立,地理环境复杂,气候多变,给站点建设、网络优化带来了巨大的挑战。但是,中兴通讯建设的TD-LTE网络不仅工程进度没有延误,且网络性能十分优异,全网掉话率小于2%%,全网业务时延小于40ms。由于优异的表现,中兴通讯在2011年又获得了软银二期扩容合同,覆盖范围扩大至日本全国。


软银首席技术官表示:“我们选择中兴通讯这样全球领先的电信设备商,作为我们的合作伙伴来建设全球最大的TDD网络。我们希望中兴通讯能够保持一贯领先的移动通信创新能力,帮助我们一起建设日本乃至全球最好的下一代移动数据网络。”


责任编辑:电子信息产业网
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