在大唐移动承建的南京试验网部分,传统的频率优化技术面临如下诸多问题

南京是中国移动首批TD-LTE试点城市之一。在全国15个扩大规模试验城市中,属于起步较早,网络发展较成熟的城市。

C114讯
中国石油通信网是石油工业重要的基础设施之一,是由石油卫星通信网,油气长输管道地面微波通信网,各油田、石油石化企业单位的区域通信网,数字数据网和全网汇接交换中心等五大通信系统组成,各类信息技术已经在石油行业得到了广泛的应用,并取得了良好的经济、管理效益,随着国家“两化融合”新型工业化指导思想的提出,中国石油通信网面临更高标准的需求升级。

一、概述

日前,记者从大唐移动获悉,在大唐移动承建的南京试验网部分,D频段总体建设进度接近完成,优化工作正在积极展开,F频段双模站点升级改造正在积极推进。同时,南京已完成国内首条机场高速TD-LTE网络全覆盖,用户可以在机场大巴上体验4G的高速。

今天的石油通信网需要的不仅仅是话音通信,更需要计算机联网、数据、图像传输和其他宽带业务的通信服务,石油通信网需要为石油现代化管理和石油信息的传输做出新的贡献。然而石油行业中无论是海上油田还是陆地油田,都存在作业地理分布分散,通信环境恶劣等问题,为油田数据自动采集、数据传输网络、生产管理系统
、自动化控制带来了困难,同时,也为油田的办公通信带来了障碍。要优化石油通信网络必须引入新的技术手段。

对于移动通信来说,频谱资源始终是一项极其珍贵的资源,如何提高频谱资源的利用效率是运营商、设备商和业界专家学者关注和研究的重要课题。

4月,南京移动基于TD-LTE试验网演示了高清多路视频、即摄即传、单兵业务、视频会议、机器人、百兆峰速演示等业务,演示效果很好。南京TD-LTE试验网的性能和体验令人满意。

试点应用,数字油田引入TD-LTE无线专网

随着网络规模的扩大和用户日益增多,尤其是微信,微博等热门移动互联网应用的迅速普及,移动数据业务呈现爆炸式增长态势,预计将以50%以上的高速度增长,数据流量的快速增长对现有移动网络来说形成巨大的挑战,网络负荷不断抬升的同时网络干扰也日益恶化。

部分试验网已进入优化阶段

针对石油行业的特点,大唐移动提出了数字油田建设理念,开发出以TD-LTE技术为核心的TDiN无线专网系统。该系统是大唐移动依据行业市场需求,充分考虑行业的特殊性后整合出的一款基于TD-LTE技术的小型化无线专网系统,支持高速宽带,兼具多频段,并支持数字集群技术。

大唐移动频率优化技术就是在有限的频谱资源和保证网络质量和用户感知的前提下,提高网络的容量和降低网络干扰的重要手段之一。

大唐移动作为南京试验网的承建商之一,重点负责南京市北部六合、浦口、栖霞、下关、玄武区域的网络覆盖。目前,试验网的工程建设仍在进行中,大唐移动共建设486个基站,其中,工程开通基站数量为436个,具备单站优化条件的基站为427个,已经开展单站优化的基站为427个。

大唐移动TDiN无线专网已在多地油田进行试点应用,以内蒙古自治区锡盟地区某油田为例。对采油井、输油管和储油罐工作状态的实时监控一直是油田生产中的一项重要而艰巨的工作内容。油田试点主要为该区域的油采区和输油管线提供TD-LTE全覆盖,实现油、水井的视频监控,RTU传感器数据和自动化控制,保障油田安全生产,科学管理,打造数字化油田,加快油田的信息化建设。其中,采油作业区含多个采油区域,每个采油区域包含数个采油站,油站下分布有油井、水井、螺杆井等,大约包含几千口采油井。通过对油田现场无线环境、站址的实地勘察和信息数据的详细采集,大唐移动结合油田业务的无线覆盖要求以及三维地理信息地图,进行了TD-LTE无线网络预规划和参数仿真,从而形成适合油田特性的无线网络建设方案。

二、传统频率优化面临的挑战

在建网模式方面,南京试验网以D频段新建为主,同时在专题区域试验F频段升级改造。目前,D频段总体建设进度接近完成,优化工作正在积极展开,F频点双模站点升级改造正在积极推进。

由于该油田实验站地处草原,地形平坦,地面落差20到40米,本次实验站选用的TD-LTE专网产品均为小型化设备,不仅方便专网的搭建和应用,而且相比公网系统还可大大降低组网成本。

传统的频率优化方式主要有:手工频率规划和基于仿真数据的频率规划。传统的频率优化技术面临如下诸多问题:

目前,南京试验网已经部分进入优化阶段。相比网络建设,网络优化工作同样重要,它将直接影响网络的体验。大唐移动移动通信事业部总工程师蔡月民表示,在TD-LTE簇优化目标方面,根据南京目前现网的建设进度,还没有成型的簇;大唐移动在晓庄区域小片区域优化,并结合其他地市经验,给出后续簇优化达成目标。在TD-LTE网管性能指标方面,无线接通率大于96%,无线掉线率小于5%,切换成功率大于96%。目前南京LTE还处于单站验证阶段,没有开展全网网络性能提升。

通过大唐移动的CPE终端将油井的视频监控及RTU传感器数据实时上传到实验站,通过光传输与上级核心网设备连接,后通过IP传输网络送到油田监控中心。

首先,频率方案的合理性很大程度依赖于工程师的经验;
第二,频率方案好坏受限于仿真结果准确性,而仿真结果往往与实际网络情况存在差异,不能跟实际情况很好的契合;第三,需要有高精度的电子地图,电子地图采购成本过高。

南京6路公交车沿线覆盖是南京试验网的典型场景之一。6路公交车贯穿大唐和阿尔卡特朗讯两个厂家区域,其中大唐区域共24个宏站,沿线采用D频段进行覆盖。蔡月民表示,大唐移动在网络优化过程中发现,遇到立交桥等环境复杂场景,采用调整天馈等手段可能解决不了干扰问题。大唐移动采用异频(中心频点2585和2605)组网的方法解决了SINR差问题。经过网络优化,南京6路公交车沿线大唐区域的平均参考信号接收功率为-84dBm。平均下载速率为32M,平均上传速率为16.9M。

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传统频率优化方案的理论化和主观程度偏高,制定的频率优化方案与现网实际情况容易脱节,也就不能很好的达到降低网络干扰目的。

机场高速网络优化独具特色

三、大唐移动基于MR频率优化+1.4M频率压缩技术解决方案

在南京试验网建设中,最具特色的场景便是是机场高速的覆盖。目前,南京已完成国内首条机场高速TD-LTE网络全覆盖,全长30公里。据蔡月民介绍,早在2011年的TD-LTE第一阶段规模试验中,大唐移动就已经在机场沿线累计完成20个站点。2012年5月,大唐移动又新建26个站点,其中灯杆站15个,共址站11个,站点覆盖延长到雨花台政府。2012年5·17电信日期间,机场高速沿线共计46个站点全部完成安装与开通。

MR(Measurement
Report)即无线测量报告,采用周期测量的测量方式。物理层上报的测量结果可以用于系统中无线资源控制子层完成诸如小区选择/重选及切换等事件的触发,也可以用于系统操作维护,观察系统的运行状态。通过网管侧OMC-R收集的TD-SCDMA
MR信息可对小区的网络覆盖情况、业务质量、上/下行链路干扰水平、小区或载波故障做辅助定位分析,对无线网络优化工作形成有力的支撑,达到精细化的无线性能管理的效果。通过以较低的生产成本采集全网的MR,可获得用户通话过程中的空口测量值,经过采集、分析测量的工作后,可代替部分路测工作,更加客观地反映用户的分布。

在网络建设完成后,大唐移动便针对机场高速场景进行了专门的网络优化。机场高速TD-LTE的覆盖特点包括:第一,TD-LTE站点基本上与2/3G共址,站点较少,站间距较大,部分站点距高速路较远,影响覆盖;第二,天线安装位置较低,TD-LTE天线多建于塔顶第三层,有的比TD-SCDMA的天线低10m;第三,2.6G频率空间衰减大于2/3G;第四,两侧多为茂密树林,部分区域树林宽度有几十米以上,对覆盖造成明显影响。

为了应对网络的容量冲击和干扰上升带来网络质量下滑的巨大风险,大唐移动推出了基于MR的频率优化+1.4M频率压缩技术解决方案,该方案可以在不增加现网频率资源带宽的情况下通过基于MR的频率优化技术来均衡网络的频率干扰,通过采用1.4M频率压缩技术增加可用频点数量,从而达到降低网络干扰的目的。

为了能够做好机场高速的覆盖,大唐移动针对不同的网络问题提出了LTE弱覆盖解决方案、LTE同频干扰解决方案和LTE性能提升解决方案。网络优化先后经历了版本参数调整、天线环境调整、单站业务验证、连片站点优化、高速业务保障等成熟的优化流程。在优化工作推进中,南京移动网络部、工程部、大唐项目组优化团队、工程督导共同协作实现从点到线、从线到面的优化方案及增补建设方案,确保优化任务完成。

1、大唐移动基于MR频率优化,实现智能频率优化

经过优化,南京机场高速TD-LTE试验网开始向用户提供体验服务。蔡月民表示,机场高速TD-LTE业务主要通过在机场大巴上安装CPE,将TD-LTE信号转化为WIFI信号,用户利用智能手机、平板电脑或笔记本电脑通过WIFI接入LTE网络,提前免费在机场大巴上享受LTE高速宽带业务体验。实际用户体验情况中,试验网小区下行吞吐量可达20Mbps,单用户下行吞吐量1Mbps以上,视频流播放顺畅。

大唐移动基于MR频率优化方案分为准备工作(包括基础优化,扫频优化),方案制定,方案实施,基于MR频率优化工具TBOX
RFPO。

支持TD-LTE快速部署

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在TD-LTE扩大规模试仍在进行时,中国移动“4G一期”招标即将启动,本次招标将重点面向国内100多个经济较发达的城市。如何在扩大规模试验的基础上总结经验,快速部署大规模的TD-LTE网络,是设备厂商需要思考的问题。

对此,蔡月民表示,中国移动超过300个城市的规模建网,目标主要为两个:实现连续的覆盖,保证网络架构的合理性以及向未来演进的能力。要达到这样的目标,TD-LTE快速部署的关键点包括:第一,站址的复用性问题。新站址的获取是建设最大的难点,如果已有站址基本能够满足建设需求,则可大大规避建设的阻碍性问题。第二,天面的复用性问题。施工的复杂度关键在于天面,如果天线、室外RRU单元能够公用则可大大降低施工的难度,提高建设速度,降低成本。第三,传输、机房配套及环境的提前改造。传输的到位也往往是影响基站开通的瓶颈。第四,网络的快速优化,已有网络工程参数与规划参数的继承性,是网络快速投入应用的关键。

基于TD-LTE快速部署的关键点,蔡月民提出了针对下一阶段建网的建议。他表示,F频段平滑升级作为基础覆盖网络,是快速建设的关键策略。根据F频段的覆盖能力,可以做到与TD-SCDMA共覆盖。首先从现有TD-SCDMA平滑升级,可以保证实现TD-LTE的连续覆盖,解决的站址问题;其次平滑升级可以共用现有的RRU和天线,降低了施工难度,可实现快速建设。在天线选择方面,8天线的性能优势已经在理论和试验网中充分证明,8天线是网络性能提升的关键技术,是未来MIMO持续增强的方向。所以宏基站采用成熟的8天线,是合理的技术选择。同时,网络结构合理调整,实现双模站点的协同优化,同时保证双网质量,是网络快速部署的保证。
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