1. Оглавление
В связи с ростом проникновения мобильных устройств, ожидается рост трафика передачи данных в 12 раз до 2018 года. Расширение покрытия - это также важный фактор, если говорить о способности систем мобильного ШПД обеспечить растущие ожидания пользователей в плане подключенности "всегда и везде".
Диапазоны APT700 - это низкочастотные диапазоны для 3GPP Rel 11, которые являются идеальным решением, как с точки зрения обеспечения покрытия, так и с точки зрения обеспечения надлежащей емкости. Большой радиус покрытия сот 700 МГц позволяет сократить капитальные расходы на развертывание сети (и приводит к снижению операционных затрат), что делает APT700 эффективным по цене способом использования частот "цифрового дивиденда".
Диапазона APT700 позволяет эффективно и гибко использовать частотный ресурс. В частности, 20 МГц в диапазоне APT700 позволяет обеспечивать пиковую пропускную способность в 150 Мбит/с, причем соответствующую систему мобильного ШПД можно развертывать, как в городе, так и в сельской местности.
Во многих странах, особенно в ряде стран Азиатско-Тихоокеанского региона принято решение или рассматривается возможность внедрять APT700. Из-за высокой плотности населения в регионе, а также высокого спроса на частоты, APT700 усилит развитие мобильного ШПД во многих регионах, что улучшит пользовательский опыт тех, кто подключается к сетям LTE.
Экосистема APT700 только начала развиваться, несмотря на то, что LTE - это уже зрелая технология, внедряющаяся повсеместно. Ожидается, что APT700 будет внедряться темпами не меньшими, чем LTE800 в Европе и LTE1800 по всему миру. Использовать APT700 рекомендуется на рынках, где можно использовать комбинации спектра в высокочастотных (гигагерцовых) и низкочастотных (до 1 ГГц) диапазонах, чтобы добиться оптимального соотношения емкости сети и ее покрытия. Технология CA может использоваться для повышения пиковых скоростей и емкости сети, а также в таких сетях может найти распространение VoIP.
В 2014 году ожидается появление спектра многорежимных терминалов для диапазона APT700, в частности, USB-модемов и смартфонов. Это, как ожидается, сделает диапазон APT700 одним из массово используемых диапазонов в относительно короткий интервал времени.
2. Введение
2.1 О диапазоне APT700
Название частотного плана APT происходит от Asia-Pacific Telecommunity. Это распределение частот в полосе 698-806 МГц, которое было формализовано APT в 2008-2010 годы специально с учетом развертывания LTE. Сегментация выполнена в двух вариантах - FDD (band 28) и TDD (band 44). План разрабатывался с тем, чтобы можно было добиться наиболее эффективного использования доступных частот.
APT700 позволяет максимально эффективно использовать частоты для системы FDD LTE, как 2х45 МГц. Это позволяет операторам формировать широкие каналы, что и обеспечивает возможность построения высокоэффективных сетей, с большой пропускной способностью, низкими задержками и меньшими инвестициями. Широкие каналы принципиально важны для сетей будущего, в связи с прогнозируемым ростом спроса на передачу данных и ожидаемым ростом требований к емкости сети. Непрерывный парный спектр FDD также упрощает дизайн радиоподсистемы и обещает возможность повысить экономическую эффективность производства радиооборудования.
2.2 APT700 в Азиатско-Тихоокеанском регионе и в мире
APT700 - это диапазон частот "цифрового дивиденда" для систем LTE. Многие страны в мире приняли решение или обдумывают возможность развертывания систем LTE. Потенциальный охват сетей APT700 - более 2 млрд человек.
Зеленым показаны страны, где уже завершились частотные аукционы по распределению APT700, в 11 странах, выделенных желтым, принято решение внедрять APT700. Более, чем в 10 странах, показанных синим цветом, обдумывают возможность внедрения систем APT700.
В июне 2012 года регулятор Японии (Ministry of Internal Affairs Communications) разрешил использовать частоты 700 МГц операторам NTT DoCoMo, KDDI, SoftBank, e-Mobile в рамках APT FDD.
В мае 2013 года после долгого процесса планирования и подготовки частот в Австралии прошел частотный аукцион, в рамках которого диапазон APT700 распределили вместе с диапазоном 2.5 ГГц.
В Новой Зеландии также приняли план FDD APT и распределили спектр в октябре 2013 года.
Тайвань также принял полный частотный план FDD APT и распределил спектр с аукциона в октябре 2013 года.
В марте 2013 года, регулятор Индии TRAI объявил о принятии плана APT700 FDD и четко сформулировали в качестве причины такого выбора более эффективное использование частот.
Южная Корея выделила 2х20 МГц в рамках с планом APT FDD.
Китай планирует принять TDD-версию частотного плана APT700.
Частотный план APT700 также с высокой вероятностью будет принят за пределами Азиатско-Тихоокеанского региона, в частности, в странах Латинской Америки: Бразилии, Мексике, Колумбии, Эквадоре, Чили, Коста-Рике, Панаме и Уругвае. Участники ATU (African Telecommunication Union) также интересуются планом APT700.
В целом, уровень существующих обязательств и соответствующий интерес к диапазону APT700, позволяет заключить, что этот диапазон может сыграть ключевую роль в развитии сетей беспроводного ШПД в ближайшие годы.
3. Преимущества APT700
3.1 Преимущества по части производительности и покрытия.
В силу характеристик, присущих низкочастотному радиоизлучению, диапазон 700 МГц обладает рядом преимуществ, таких, как низкие потери в кабеле, меньшие потери при распространении и проникновении, меньший допплеровский свиг, что обеспечивает более устойчивый прием сигнала, особенно в движении. Эти преимущества означают существенно более высокую производительность LTE 700 МГц.
Таб.1. Преимущества диапазона 700 МГц
Диапазон 700 МГц отличается меньшими потерями при проникновением и меньшими потерями при распространении. Модель Окамура-Хата используется для низкочастотных диапазонов (ниже 1.5 ГГц) и модель Cost231-Hata для высокочастотных диапазонов выше 1.5 ГГц.
Рис. 4. Сравнение потерь при распространении.
В ситуации реальных сетей, indoor-покрытие отражает, как потери при проникновении, так и потери распространения. RSRP используется в качестве фактора оценки качества пользовательского опыта. RSRP снижается по мере роста расстояния между сотами, а также растет при переходе от городского центра с высокой плотностью населения к малонаселенным территориям. Признано, что когда RSRP < -124dBm, может обеспечиваться только outdoor-покрытие, т.е. пользователи в зданиях и сооружениях не смогут получить качественный сигнал. Как показано на рисунке ниже, когда расстояние между соседними сайтами составляет 600 метров, indoor RSRP в сети 2600 МГц ниже, чем -124 dBm, что означает, что сайт 2600 МГц сможет обеспечить outdoor покрытие, тогда как сигнал в помещениях будет слишком слабым. Тогда как сайт, работающий в диапазоне 700 МГц, все еще сможет обеспечивать достаточно хороший сигнал для пользователей в помещениях и за их пределами. 700 МГц обеспечивает лучшее проникновение сигнала в помещения. На рисунке показано соотношение уровня RSRP и расстояния для различных диапазонов.
Рис.5 Сравнение RSRP для ситуации indoor в зависимости от расстояния между сотами.
Еще один результат моделирования Huawei также показывает преимущества, которые обеспечивает диапазон 700 МГц по-сравнению с другими частотными диапазонами. Покрытие одной базовой станции LTE 700 МГц в четыре раза больше, чем зона покрытия базовой станции LTE1800, что существенно снижает капиталовложения и операционные затраты для операторов.
Таб.2 Сравнение покрытий
3.2 Комбинирование частот и управление в мультидиапазонных сетях
В большинстве стран и регионов начали использовать сети LTE 2.6 ГГц / 1.8 ГГц в городах с высокой плотностью населения, где сайты размещаются близко друг от друга. Низкие диапазоны (700/800 МГц) требуются для ситуаций, когда необходимо обеспечить надежное и экономичное покрытие для обширных территорий. APT700 описан в rel.11 3GPP и полностью пригоден для реализации LTE-A, а также междиапазонной агрегации частот совместно с LTE1800.
Поскольку в диапазоне 700 МГц можно добиться превосходного покрытия, это сделает данный диапазон предпочтительным, когда понадобится внедрение голоса по LTE. В комбинации с поддержкой SRVCC получается лучший вариант для обеспечения поддержки голосовой связи. Сети LTE могут обеспечивать предоставления услуг передачи голоса и данных на базе решения VoLTE на основе IMS.
Комбинируя LTE700 и LTE1800 в примерах двухдиапазонного построения сетей, LTE700 могут обеспечивать сплошное покрытие и гарантировать базовую пропускную способность, а также голосовые услуги VoLTE. Сеть LTE1800 может обеспечить дополнительную емкость в городах.
В ситуациях, когда покрытие соты LTE700 перекрывается с покрытием соты LTE1800, сота LTE700 может быть сконфигурирована, как целевая сота для слепого хендовера LTE1800 для снижения задержки при хендовере.
Балансируя нагрузку между сетями в высокочастотном и низкочастотном диапазоне, можно достичь максимальной пропускной способности.
рис. 7, управлением двухдиапазонными сетями LTE
3.3 Безфидерное решение для APT700
Хотя диапазон 700 МГц обладает особенностью обеспечивать более качественное покрытие, Huawei рекомендует использовать безфидерные решения, чтобы избежать традиционные потери в фидере и максимизировать выигрыш в покрытии. Решение DBS может быть внедрено в обоих сценариях, как показано на рис. 8.
Сценарий 1 обеспечивает преимущества в плане экономии капитальных и операционных затрат.
Преимущества:
Сокращение капиталозатрат
- Нулевая площадь для размещения и отсутствие необходимости при установке RRU на вершине вышки;
- Отсутствие затухания 1~2 dB в фидере позволяет еще более увеличить покрытие сети LTE700;
Сокращение операционных затрат
- Низкое энергопотребление (2х40 Вт выходной мощности при потреблении в 300 Вт)
Гибкость при инсталляции
- Может устанавливаться в помещении с макроBTS
4. Решение проблем при использовании APT700
4.1 Решение проблемы с интерференцией с прилегающими диапазонами
Управление интерференцией с близко расположенными системами в диапазонах 850 МГц и системами DVB-T - это обязательное условие для ситуации коммерческого внедрения APT700.
Есть два типовых сценария интерференции, которые можно решить с использованием анализа интерференции между LTE700 и G/U850 и между DVB-T и LTE700. См. рис. 9. Могут быть и другие варианты, в зависимости от частотного плана в конкрентной стране.
Рис.9. Интерференция и системы APT700.
4.1.1 Анализ интерференции между APT700 и G/U850 МГц
Наиболее значимая - это интерференция между базовой станцией APT700 и базовой станцией GSM/UMTS850. Можно выделить сценарии побочной и блокирующей интерференции, они показаны в таблице 3.1 и 3.2.
Для того, чтобы снизить интерференцию от LTE700 к GSM850, достаточно 29 дБ для снижения побочной интерференции и 30 дБ для снижения блокирующей интерференции. Для того, чтобы исключить интерференцию от GSM850 к LTE700, достаточно 28 дБ для снижения побочной интерференции и 31 дБ для снижения блокирующей интерфернеции.
Необходимые уровни для снижения интерференции между LTE800 и GSM850 невелики, а с учетом разделяющей их полосы спектра 21 МГц (703-824 МГц), нетрудно достичь необходимого снижения за счет использования простого и недорогого фильтрования с использованием объемного резонатора.
При установке оборудования APT700 на сайте, где есть действующая базовая станция GSM/UMTS850, может использоваться совмещенная антенна 700МГц/850МГц, которая не вызывает проблем, связанных с интерференцией. Если таких антенн нет, необходимо будет надлежащим образом установить антенну APT700 и фильтры, чтобы избежать интерференции.
Если на сайте APT700 нет оборудования GSM/UMTS850, использование горизонтальной или вертикальной поляризации может обеспечить необходимую защиту от интерференции.
4.1.2 Интерференция между APT700 и DVB
Есть два основных вида интерференции между FDD APT700 и DBV-T. Первый - это помехи от базовой станции DVB-T на базовую станцию LTE и от абонентского устройства LTE700 на абонентский приемник DVB-T, как показано на рис.10.
Интерференция LTE700 UE -> DVB-T терминал. Для устранения достаточно использовать защитный интервал в 9 МГц (694-803 МГц).
Интерференция DVB-T BS -> LTE BS. Если сигнал базовой станции ТВ создает помехи для приемника трансивера LTE700, например, если они установлены слишком близко, будет повышаться фоновый уровень помех. Проблема может быть устранена либо за счет установки дополнительных фильтров (при необходимости), как на базовую станцию, для увеличения ее избирательности, так и между передатчиком и антенной базы DVB-T, чтобы снизить внеполосное излучение.
4.2 Построение экосистемы
4.2.1 Сетевое оборудование.
LTE внедряется в коммерческом режиме с 2009 года. Согласно GSA, в мире действует 222 сети LTE в статусе коммерческой эксплуатации (на октябрь 2013 года). APT700 описан в 3GPP R11. Поскольку LTE это уже не новая концепция, реализация систем LTE в диапазоне 700 МГц - это не более, чем использование другого радиомодуля в радиоподсистеме.
Поскольку величина центрального защитного интервала в APT700 FDD - всего 10 МГц, технически непросто обеспечит защиту всего диапазона с использованием одного дуплексора. Есть несколько способов решения проблемы. На рис. 11 показаны типовые решения.
Все основные производители радиоподсистем (Huawei, Ericsson, NSN, Samsung, ZTE) объявляли о поддержке band 28, выпускают радиоблоки для APT700 и соответствующие реншения этих вендоров готовы для коммерческого использования операторами с 4Q2013.
4.2.2 Терминалы с поддержкой APT700
Как и в случае с иными частотными диапазонами, терминалы являются ключевым фактором для коммерческого использования APT700. Основные производители чипсетов (Qualcomm, Huawei Hisilicon) уже поддерживают band 28 или планируют это делать в ближайшем будущем, как показано в таб. 4.
Таб.4 Дорожная карта производителей чипсетов.
Huawei Hisilicon выпускает чипсеты, как для смартфонов APT700, так и для модемов APT700 c 3Q2013. В 2014 году Huawei представит линейку терминалов APT700.
Рис. 12. Разработки терминалов Huawei для APT700.
На рынке Азиатско-Тихоокеанского региона APT700, как ожидается, будет развиваться очень быстро. Начиная с 2014 года появится набор многорежимных терминалов с поддержкой LTE700, в частности, USB-модемы, роутеры и смартфоны, а вскоре после этого APT700 станет одним из массово используемых диапазонов.
4.2.3 VoLTE и PTT
APT700 обладает присущей ему особенностью обеспечивать обширное покрытие при достаточной емкости системы, что позволяет использовать в такой сети многие существенные приложения.
VoLTE или голос-по-LTE - это вид услуг, основанный на использовании сети, где развернута подсистема IMS (IP Multimedia System). Для работы VoLTE требуется поддержка SRVCC (Single Radio Voice Call Continuity), чтобы была возможность бесшовного осуществления хендоверов в сеть 3G в случаях, когда наблюдается деградация качества сигнала LTE.
3GPP рекомендует использовать для VoLTE кодеков AMR-W, известных также, как HD Voice. Эти кодеки следует обязательно использовать в сетях, построенных в соответствие с требованиями 3GPP, где сэмплирование звука осуществляется с частотой 16 кГц.
PTT (нажми, чтобы говорить) - это еще одно потенциальное приложение, которое может работать на APT700. Такие особенности систем APT700, как высокая емкость, низкий уровень задержек и "дальнобойность" позволяют реализовать PTT с высоким качеством и предлагать эту услугу, как массовому потребителю, так и в качестве профессиональной услуги для различных групп пользователей.
5. Заключение
По мере роста требований к емкости и покрытия, как со стороны рынка, так и со стороны операторов, использование band 28 / band 44 (APT700) для LTE становится все более актуальным.
Частотный план APT700 обеспечивает гибкость при частотном планировании, есть возможность выбора каналов различной ширины, в зависимости от условий конкретной страны, спектр можно разбивать на блоки размером от 2х5 МГц до 2х20 МГц.
Использование APT700 совместно с диапазонами 1.8 ГГц и 2.5-2.7 ГГц позволяет оператору мобильной связи обеспечить покрытие, как городских, так и пригородных территорий. LTE в диапазоне 700 МГц может использоваться для улучшения indoor-покрытия в городе и для обеспечения обширных зон покрытия на территории с невысокой плотностью населения.
В терминах покрытия, базовая станция LTE 700 МГц может обеспечить покрытие площади в 4 раза большей, чем при использовании базы LTE1800, что позволяет существенно снизить капитальные и операционные затраты оператора.
APT700 получила официальный статус в R11, а LTE-A добралась до статуса зрелой технологии. Вместе это позволяет говорить о возможности ускорить внедрение мобильного ШПД, а также таких приложений, как агрегация частот, VoLTE и PTT.
LTE развивается вот уже 4 года. Сегодня можно говорить о том, что экосистема достигла статуса "критической массы".
Производители чипсетов уже выпускают чипы с поддержкой частот 700 МГц. Поддержка APT700 не требует сверхусилий от производителей терминалов.
Huawei с 2014 года предложит рынку многорежимные терминалы APT700, в частности, USB-донглы и смартфоны, что поможет APT700 быстро получить статус еще одного популярного диапазона для развертывания систем мобильного ШПД.
==
Комментариев нет:
Отправить комментарий