ＷＣＤＭＡ基站的载波和功率容量限制控制方案实现

【摘 要】为降低运营商和设备制造商的网络无线扩容成本,缩短网络扩容建设的时间,文章提出了一种WCDMA基站的载波和功率容量限制控制方案,从WCDMA基站容量限制控制的网络结构入手,依次举例介绍了射频模块容量控制的两个维度——基站载波容量资源限制控制和基站功率容量资源限制控制。

【关键词】WCDMA 多载波 载波容量 功率容量 容量限制控制

1 引言

WCDMA建网初期,主要侧重于解决网络覆盖问题,所以运营商都只需要对基站进行单载波同频配置。用户数量大量增长后,或HSDPA/HSUPA等业务持续增加后,需要实现WCDMA网络无线扩容。多载波扩容方案具有成本低、效果明显、工程量小、载波间的切换问题易解决等优势,是运营商优先考虑的扩容方案。

传统的WCDMA多载波扩容方案为:运营商向设备制造商采购扩容所需的射频收发单元模块和基带信道单元模块,如有必要还需订购新的天线,而后通过OMC重新配置基站的网络配置。此时,运营商提出的载波数量和功率总量的购买要求往往大于实际所需。

本文旨在介绍一种便捷有效的容量限制控制方案,使运营商能够按业务增长所需付费。在WCDMA建网初期,设备制造商可以安装支持多载波和大功率的基站,通过载波和功率容量许可协议,允许运营商只使用少量的载波和功率以满足对网络的覆盖。如果运营商提出多载波扩容的需求,设备制造商只需要修改载波和功率容量的限制参数范围即可。与传统的多载波扩容方案相比,该方案能大大降低基站的扩容费用和工程安装费用,缩短基站的扩容时间。

2 WCDMA基站的载波和功率容量限制控制方案研究

2.1 WCDMA基站容量限制控制方案概述

在3G建网初期,运营商只需向设备制造商购买基站中的较少部分容量资源,设备制造商通过基站容量限制控制只让运营商使用已经购买的容量资源。对另一部分容量资源,运营商如果需要,可以另行购买。运营商在OMC上产生一个资源扩容的配置文件,OMC把此文件发送给设备制造商管理的密钥管理服务器。如果设备制造商确认运营商已经购买了此部分基站容量资源,密钥管理服务器就产生一个经过密钥加密的可执行配置文件,并把相应的密钥发给运营商。运营商通过密钥打开可执行配置文件,完成OMC上的基站资源扩容配置。图1为WCDMA基站容量限制控制的网络结构图:

图1中网络节点的功能描述如下:

(1)密钥管理服务器:接收OMC发送的配置文件,产生随机密钥加密配置文件,然后把配置文件发回给OMC,并向OMC发送容量资源许可命令。密钥的产生和确认由设备制造商控制。

(2)OMC:操作维护服务器。具备告警管理、配置管理、安全管理、日志管理等功能。本方案中,在得到密钥配置文件后,运营商可以进行基站资源扩容配置。

(3)BTS:通过检查自身的硬件数量和种类,得到基站硬件容量;通过接收OMC的软件容量许可命令,得到基站软件容量。基站实际可用的容量资源为基站硬件容量和基站软件容量两者的较小值。

2.2 射频模块容量限制控制维度介绍

(1)维度一:基站载波容量资源限制控制

运营商购买了设备制造商的硬件资源后,至少还会购买基站射频单元的一个载波,否则购买射频单元没有意义。所以在本方案中只考虑射频单元的辅载波容量许可。

以下为基站载波容量资源限制控制中的参数定义:

◆辅载波:射频单元中除第一载波以外的所有载波单元;

◆基站的硬件载波容量:Σ射频单元(射频单元辅载波的数量);

◆基站的软件载波容量:OMC允许基站支持的所有辅载波的数量。此值必须通过申请密钥后,用密钥在OMC上修改;

◆基站实际可加载的辅载波数量:min(基站的硬件载波容量,基站的软件载波容量)。

辅载波的加载规则为:如果基站实际可加载的辅载波数量小于基站的硬件载波容量,则根据基站射频单元的辅载波编号顺序加载辅载波,编号靠后的辅载波禁止加载。

例1:某基站载波容量资源限制控制的配置

此基站共有3个RRU 60w,其硬件载波容量为:3*2(RRU 60w支持2个辅载波)=6;基站的软件载波容量为3。

基站的实际载波加载情况为:3个RRU 60w都能够加载1个辅载波,即其辅载波总数量等于基站的软件载波容量3;每个RRU可以使用2个载波。

如果运营商要求进行扩容升级,可以在OMC修改基站的软件载波容量值。修改基站的软件载波容量为6,基站的实际载波加载情况为:3个RRU 60w都能够加载2个辅载波,每个RRU可以使用3个载波。

(2)维度二:基站功率容量资源限制控制

运营商在WCDMA基站网络扩容过程中,也会对基站的功率资源提出扩容需求。

以下为基站功率容量资源限制控制中的参数定义:

◆基站的硬件功率容量:Σ射频单元(单个射频单元支持的最大功率值);

◆射频单元配置值:通过OMC,运营商可以配置每一个射频单元的最大发送功率;

◆基站的功率许可值:基站许可使用的最大功率值。此值必须在申请密钥后,用密钥修改;

◆基站的软件功率容量:min(Σ射频单元(射频单元功率配置值),基站功率许可值);

◆基站实际可加载的功率值:min(基站的硬件功率容量,基站的软件功率容量)。

如果基站实际可加载的功率值小于基站的硬件功率容量,则根据基站射频单元的编号顺序加载基站射频单元,编号靠后的基站射频单元禁止工作。

例2:某基站功率容量资源限制控制的配置

此基站共有6个RRU 60w,其中编号靠前的3个RRU 60w的功率配置值为20w,编号靠后的3个RRU 60w的功率配置值为40w。基站的功率许可值是110w。

该基站的实际载波加载情况为:前3个RRU 60w都能够加载成功,后3个RRU中的1个RRU 60w能够加载成功,另2个RRU60w则被禁止使用。于是有:

基站实际可加载的功率值=20w+20w+20w+40w=100w

如果运营商要求进行扩容升级,可以在OMC修改基站的基站功率许可值。修改基站的基站功率许可值为200w,则基站的所有RRU都能够加载成功,有:

基站实际可加载的功率值=20w+20w+20w+40w+40w+40w=180w

2.3 容量限制控制功能在扩容中的优势

表2为实现普通扩容方案和实现容量限制扩容方案时投资的对比。其中各项投资的比例参考了《3G网络建设投资的分析研究》中的部分数据,对单载波同频配置的网络配置的第一期投资设定为1。

根据表2,在3G建网初期,实现单载波覆盖时,容量限制控制方案要比普通单载波覆盖高出9%的投资成本。但是实现3载波基站扩容以后,容量限制控制方案要比普通单载波覆盖低12%的投资成本。而如果只计算基站及基站控制器设备和工程安装费用这两项,容量限制控制方案更是降低了34%的投资成本。

3 小结

实现WCDMA基站的载波和功率容量限制控制只需要增加一个密钥管理服务器,修改RNC、基站和OMC中的部分软件,就可以有效降低WCDMA网络扩容过程中的网络建设费用。另外,在此方案中,由于WCDMA基站多载波扩容只涉及参数的修改,因此可以大大减少网络扩容建设的时间。

参考文献

[1]朱强. 基于多载波功放的WCDMA网络无线扩容方案[J]. 世界电信,2004(8): 46-47.

[2]高文龙. 典型区域UMTS无线网络的多种覆盖方案分析[J]. 通信世界, 2006(14): 33-54.

[3]朱东照. 3G网络建设投资的分析研究[J]. 通信世界, 2004(4).★

【作者简介】

王英敏:中级工程师,本科毕业于北京理工大学电子工程系微电子电路与系统专业。现任上海贝尔阿尔卡特股份有限公司移动通信网络集团移动无线网络研发部测试工程师,研究方向:HSXPA关键性指标测试。