В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Елена Строганова
Доцент МТУСИ, к.т.н., эксперт ИЦ МТУСИ
Сценарии развертывания сетей UMTS
В настоящее время в Европе ведется интенсивный переход к сетям подвижной связи (СПС) третьего поколения. В России также получены лицензии на развертывание таких сетей и введены в строй первые базовые станции. При переходе к сетям подвижной радиотелефонной связи третьего поколения возможно возникновение следующих проблем:
Имеется набор потенциальных сценариев развития 3G-сетей:
Выбор сценария развертывания сети 3G определяется тем, как собственно развивается рынок 3G. Важнейшим фактором является обеспечение возможности радиопокрытия и качества связи в той же мере, какая обеспечивалась в сетях 2G, либо там, где планируется обеспечение 3G-услугами. Отбор операторов и зон обслуживания 3G-сетей зависят как от возможностей обеспечения радиопокрытия и качества связи, так и от уровня издержек. Кроме того, важно обеспечить скорость развертывания структуры сети 3G, так что нередки случаи, когда операторы при построении сайта заранее предусматривают место и возможности дооснащения сайта оборудованием сети 3G.
Проблема уменьшения затрат компании на развертывание 3G сетей приводит к тому, что операторы стремятся максимально использовать имеющуюся сетевую инфраструктуру, размещая узлы сети 3G на действующих базовых станциях (БС) сетей 2G. Использование действующих сайтов также обусловлено дефицитом подходящих свободных зданий и сооружений, согласованием площадок с местными органами власти и жителями. Все это привело к тому, что в настоящее время во всем мире типичным является (если это позволяет радиообстановка) именно совместное размещение базовых станций и ретрансляторов различных СПС — "косайтинг" (cositing).
Проблемы совместимости систем GSM и UMTS
Совместное использование сайтов особенно обостряет проблему совместимости новых сетей с действующими сетями связи 2-го поколения, а также другими существующими на данной территории системами радиосвязи и радиовещания. Иными словами, совместное размещение СПС стандартов GSM и UMTS вызывает необходимость обеспечения требуемого уровня разделения частотных диапазонов при гарантированном качестве покрытия фрагментов сетей 2G/3G для исключения возникающих интермодуляционных помех и интерференции между БС.
Рассмотрим основные механизмы интерференции, возникающей при совместной работе БС и ретрансляторов различных радиосистем. Помимо передатчика и приемника источниками нежелательной интерференции являются антенны и фидеры.
Паразитными (побочными) излучениями называют все нежелательные излучения передатчика. Это могут быть продукты интермодуляции, обусловленные нелинейностями в передатчике при одной несущей; продукты интермодуляции, обусловленные интерференцией нескольких несущих; гармоники, в том числе бигармонические составляющие; шумы передатчика. Последние имеют наименьший уровень по сравнению со всеми другими источниками паразитных излучений, однако они не могут быть минимизированы до сколь угодно малых величин или устранены. Каждая из этих составляющих может являться причиной соканаль-ной интерференции в полосе приема близлежащего приемника. Таким образом, побочные излучения присутствуют всегда и требуют фильтрации на приемном конце БС.
Интермодуляционные составляющие возникают как в передатчике при нелинейном преобразовании в усилителе мощности, фильтре или комбайнере, так и в приемнике, в его усилителе. Кроме того, приемник характеризуется уровнем ослабления продуктов интермодуляции, и все интермодуляционные составляющие с уровнем выше этого ослабления являются опасными.
Уровень блокировки приемника — это максимальный уровень помехи в полосе приема или вне ее, который может быть получен на фоне малого полезного сигнала без потери чувствительности. Блокировка определяется уровнем помехи, а следствием блокировки будут являться гармоники и шумы. Очевидно, что вероятность блокировки приемника тем меньше, чем больше частотное разделение сигналов различных радиосистем.
Техническое регулирование при косайтинге
Требования по подключению к единой сети связи РФ установлены в нормативно-правовом акте "Правила применения базовых станций и ретрансляторов систем подвижной радиотелефонной связи. Часть V. Правила применения оборудования базовых станций и ретрансляторов систем подвижной радиотелефонной связи стандарта UMTS с частотным дуплексным разносом и частотно-кодовым разделением радиоканалов, работающих в диапазоне частот 2000 МГц". Именно этот документ используется в качестве нормативного при сертификации БС и ретрансляторов СПС стандарта UMTS. В нем отражены дополнительные требования к оборудованию при совместном размещении БС СПС одного или нескольких стандартов. Эти требования, как и требования рекомендаций GSM 05.05 и UMTS TS 25.104, устанавливаются для параметров, связанных со взаимным влиянием базовых станций, значительно более жестким, чем для ситуации, когда БС UMTS стоит отдельно. Характеристики, специфицированные для БС и ретрансляторов СПС UMTS при размещении в одном помещении с БС и ретрансляторами СПС GSM:
Например, для отдельно стоящей БС побочные передатчика БС, в том числе уровни продуктов интермодуляции, установлены на уровне не более -30...-15 дБм (кроме полосы приема, где они существенно меньше -96...-82 дБм). Дополнительные требования, установленные при совместном размещении БС СПС стандарта UMTS с БС СПС стандарта GSM 900 в полосе приема БС, значительно жестче и составляют -98...-70 дБм.
Основные технические решения
Совместная работа радиосистем требует обеспечения защитной полосы частот и развязки систем. Защитная полоса частот разделяет рабочие полосы. Развязка — это разница затухания между уровнем несущей передатчика одной системы связи и уровнем сигнала на входе приемника другой системы. Развязка двух БС определяется общими потерями, включающими потери в фидерах, потери распространения, затухание в фильтрах и других внешних устройствах. Если антенны Б С расположены близко друг от друга, то развязка определяется переходным затуханием антенн. Обеспечиваемая развязка и определяет конкретные значения рассмотренных выше характеристик, которые требуют поддержания их значений в пределах установленных норм.
Технические решения при совместном размещении на сайте ретрансляторов или БС СПС стандартов GSM и UMTS подразделяются на следующие:
Выбор конкретного технического решения при косайтинге определяется совокупностью технических, экономических, юридических, организационных и других условий.
Имеется несколько вариантов совместного размещения раздельных для каждого стандарта БС или ретрансляторов GSM и UMTS систем (такая ситуация часто описывается термином co-location). Очевидно, что развязка систем будет тем больше, чем больше расстояние между антеннами базовых станций. Сами антенны могут располагаться по отношению друг к другу различным образом. На рис. 1 представлены антенны с горизонтальным разделением, вертикальным разделением, горизонтально-вертикальным разделением с одинаковым или различными азимутами. Исследования различных вариантов размещения для случая секторных антенн показали, что наибольшая развязка систем обеспечивается при вертикальном разделении антенн с одинаковым или различными азимутами (рис. 1, б), и именно в этом случае можно располагать антенны на наименьшем расстоянии d. При невозможности применения этого варианта можно прибегнуть к варианту с горизонтально-вертикальным разделением (рис. 1, в).
Совместное использование антенны (рис. 2, а) несомненно предпочтительно для операторов, которым важно минимальное визуальное изменение сайта, но оно ограничивает планирование сайтов, так как направленность антенн одинаковая для каждой из систем. Если на сайте размещаются Б С систем GSM900 (или GSM1800) и UMTS, то каждая из антенн БС заменяется одной двухдиапазонной антенной с кроссполяризацией. Если имеется сайт, на котором размещаются Б С систем GSM900, GSM1800 и UMTS, то применяют трехдиапазонные кросс-поляризационные антенны. Развязка антенн систем GSM и UMTS систем должна составлять не менее 30 дБ.
При совместном использовании фидера сайта, на котором размещены Б С систем GSM и UMTS, например GSM1800 и UMTS, применяются ди-плексеры (рис. 2, б). Каждый из ди-плексеров имеет три порта: для GSM (GSM900 или GSM1800), UMTS и фидера. Для каждого фидера используются два диплексера на сектор антенны, один из которых размещается вблизи от антенны, другой — вблизи от БС. При применении диплексеров выходная мощность передатчика незначительно уменьшается — в каждом ди-плексере для каждого частотного диапазона теряется от 0,2 до 0,7 дБ. При совместном использовании фидера первый из диплексеров, расположенный около БС, должен обеспечивать развязку как минимум 50 дБ между диапазонами рабочих частот СПС.
Также существует комбинация совместного использования как фидера, так и антенны. В этом случае диплексер, расположенный у антенны, может быть как отдельным внешним блоком, так и встраиваться в корпус антенны. Если такой комбинированный способ косайтинга применяется по отношению к системам GSM 900, GSM 1800 и UMTS, то для объединения сигналов трех систем необходимы триплексеры вместо диплексеров. Совместное использование фидера особенно удобно, если расстояние между БС и антенной большое и стоимость решения более важна по сравнению с качеством покрытия. Эта технология также полезна, если у оператора есть ограничения по добавлению кабелей в здании или мачте.
Мультистандартные БС или ретрансляторы используются при полном обновлении или новом построении сайта. В настоящее время выпускаются как мультистандарнтые приемники БС, так и усилители и ретрансляторы.
Заключение
Совместное размещение базовых станций систем подвижной радиотелефонной связи стандартов GSM и UMTS является типичной практикой во всем мире, поэтому косайтинг применяется на более чем 85% сайтов СПС. Совместная работа радиосистем может затрагивать параметры качества каждой из систем. Тем не менее при корректном косайтинге совместное размещение на сайте Б С различных систем практически всегда возможно.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #4, 2008
Посещений: 5867
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
