频谱共享是解决供需矛盾的利器
随着以移动互联网、物联网、云计算为代表的新一代信息技术与传统产业的深度融合,无线电技术宽带、泛在、移动以及多制式的应用特点越发明显,GSM、UMTS、LTE、NB-IoT、eMTC以及未来的5G等各种网络制式共存于无线网络中,从而带来频谱需求的爆发式增长。与此同时,无线电频谱资源结构性紧缺问题更加突出,因此,需要进行科学规划和合理配置,最大程度提高频谱利用率。
目前无线网络中各制式均是独占一段频谱,在多种制式共存时,造成频谱资源极其紧张,也会引起某些网络制式用户体验下降。而各网络制式下用户话务并不是一直持续高负荷,存在频谱空闲的情况,这为多制式间的频谱共享提供了可能。
针对多制式下的频谱共享,中兴通讯最先提出了Magic Radio解决方案。Magic Radio解决方案包含Magic Radio1.0和Magic Radio Pro两个部分。
Magic Radio1.0,开创GL频谱共享先河
Magic Radio1.0方案聚焦于GSM和LTE Refarming过程中的频谱效率提升,通过自主知识产权的独创技术,实现在相同频段内同时部署GSM和LTE时整体频谱效率的提升。Magic Radio 1.0开创了GL频谱共享先河,为后续更多制式的频谱共享开拓了思路。
该方案包括GSM动态频率共享、GL负间隔、GL动态带宽扩展和GL协同共谱调度几项新技术。
● GSM动态频率共享
在有话务潮汐效应的区域,使用本特性,可以动态分配和释放小区频点资源。当小区话务低于设定门限时,系统挑选合适的动态载频进行频点释放;当小区话务高于设定门限时,系统在共享频点中挑选合适的频点,分配给小区中的动态载频使用。
● GL负间隔
LTE标准定义的载波带宽比其实际可用的资源块(Resource Blocks)占用带宽要大,增加了一定的保护带宽。通过增强收发信机的滤波器设计,虽然使用较小的保护间隔,但仍然能够达到3GPP协议对射频性能的要求。
● GL动态带宽扩展
动态变换GSM或LTE的小区带宽,是业界唯一的LTE带宽动态扩展方案。GL动态带宽扩展和GL动态频谱协同进一步细分市场需求,实现更灵活更精细化的频谱调度,使得动态带宽扩展和动态共谱调度可以达到最小200kHz的粒度。用于当前GSM话务量高、GSM语音业务仍然占据重要地位的场景。
● GL协同共谱调度
GSM有部分配置频点在LTE配置的载波发射带宽内,跟LTE的资源块交叠,系统根据实际的使用需要,在一定区域范围内同一时间只允许一种制式使用。用于当前GSM话务需求低、GSM话务在时隙级存在话务潮汐的GL频谱共享场景。最大可共享带宽达到5MHz,在同类动态协同共谱调度方案中可共享带宽最大,且不需要部署缓冲区。
Magic Radio Pro,向5G演进
Magic Radio Pro方案在Magic Radio1.0基础上,面向更多制式,提供更灵活的调度方式,全面实现差异化场景下的频谱利用率提升和面向5G网络的平滑演进。方案解决了随着网络演进产生的频谱碎片化问题,完善了频谱共享功能特性。
Magic Radio Pro方案主要包括LTE灵活带宽、GN频谱共享、LN频谱共享、UL频谱共享、GL频谱扩展无级变速及时隙协同、4G/5G动态频谱共享等新技术。
● LTE灵活带宽
随着网络的演进及频谱重耕,频谱碎片化问题日益严重,通过LTE灵活带宽定制可实现频谱碎片化的有效利用,解决了频谱碎片化及网络性能之间的矛盾。例如将非标准带宽部署LTE小区,实现频谱利用率的最大化。
● NB-IoT与多制式频谱共享
随着物联网业务的发展,越来越多的运营商开始选择部署NB-IoT,且900MHz因为其良好的覆盖特性及终端发展迅速成为NB-IoT的首选频段, GN/LN动态频谱共享能够最大程度提高频谱利用率。中兴通讯是业界首家实现NB-IoT与其他制式频谱共享的厂商。
● GL频谱扩展无级变速
GSM语音话务存在着潮汐效应,依据这个效应,GL之间的频谱可以动态进行扩展,且可以多级变速。为了应对频谱碎片化,这种无级变速的动态频谱扩展也能够支持非标准带宽的动态扩展,满足网络重耕中复杂的业务变化需求,最大化频谱利用率的同时也降低了运营商的维护成本。
● GL时隙协同
时域也是无线通信中的一个重要维度,中兴通讯提出了在频域共享的基础上,在时域上进一步协同的算法,完全动态实现GSM与LTE在时域上的频谱共享,频谱利用率最大提升达到70%。
● GU频谱共享
GU频谱共享一般发生在900MHz频段,需求从7.4MHz到5MHz,5M带宽可以实现动态频谱共享,频谱利用率提高25%。
● UL频谱共享
UL频谱共享一般发生在900MHz和2100MHz频段,900MHz频段带宽一般小于10MHz,建议使用静态频谱共享;2100MHz频段带宽一般大于10MHz,建议使用动态频谱共享。动态频谱共享过程中UMTS与LTE的中心频点均不需要改变,也无需重新删建小区。
● 4G/5G动态频谱共享
随着5G标准的冻结,5G网络商用日益临近,为了保障运营商4G网络的投资,通过4G/5G动态频谱共享,动态实现4G无线资源的按需分配,根据4G/5G网络的话务情况,动态实现频谱资源共享,从而支持4G网络向5G网络的平滑演进。
商用测试
截至目前,中兴通讯已经与国内外多个运营商合作部署了Magic Radio Pro方案。
● 中国移动CSS测试
2018年二季度,中兴通讯与中国移动在南京对GL频谱协同功能进行了外场验证,旨在提升LTE业务流量,并兼顾2G业务。测试结果验证了动态CSS频谱协同功能的有效性,并为后续大规模部署打下了坚实的基础。
● 匈牙利4.6MHz带宽定制
匈牙利Telenor在B3频段有4.7MHz频谱,要求能够部署4.6MHz带宽的LTE小区,并要保证对带外的干扰抑制能够满足3GPP协议要求。根据Telenor需求,中兴通讯定制了4.6MHz带宽的LTE小区,射频测试结果完全满足要求,性能测试与3GPP协议标准5MHz带宽基本持平。
● GU 5M乌干达MTN应用
乌干达MTN 900MHz上共有8.2Mhz带宽,使用GU 5M前,5MHz带宽上只有GSM;使用GU 5M方案后,900MHz上GSM与UMTS共存。通过测试发现,开通GU 5M方案后,现网数据业务明显增长,GSM主要KPI指标保持稳定。
中兴通讯Magic Radio Pro继承了Magic Radio1.0的优点,并在其基础上进行了拓展,为运营商提供完整的多制式频谱共享解决方案,为4G/5G网络的平滑演进提供良好的基础,开启频谱共享的新篇章。