爱立信千兆LTE解决方案加速无线网络千兆演进

责任编辑:王德清 2017.12.29 12:00 来源:通信世界全媒体

无线通信的发展经历了2G/3G/4G时代,前进的方向早已从提供更高质量的语音转化成提供更高速率的数据,但对更高速率的追求远没有达到终点,同时提供更多数量和种类的连接也将成为未来通信技术演进的方向,总之无线空口的承载能力将会越来越强越扩越宽。

智能手机的普及带来了OTT业务的繁荣,OTT的快速发展又对无线网络提出了新的需求,终端显示屏幕的大屏化和高清化,推动OTT内容提供方逐步将视频源升级为HD高清视频,高清视频的普及又加速了高性能终端渗透率的提升。网络和应用代表了供给和需求,充分的供给又会催生更高的需求,而更高的需求又拉动了网络新技术的引入,两者互相促进不断攀升。可以预见未来随着VR,AR,人工智能,自动驾驶等业务的引入和实现规模商用,无线通信技术的发展还有很长的路要走。

全球千兆网络布局

LTE的雏形自从3GPP release8被提出,就一直不断被完善。Release 10中引入了载波聚合,Release 11中进一步增强了载波聚合功能,Release12中加入了256QAM。新技术的提出为拓宽无线高速通路奠定了基础,用户峰值速率达到1Gbps成为了现实。按照3GPP演进的路线,1Gbps也是5G的入门速率,在LTE上实现1Gbps也就意味着在速率上实现了4G和5G的平滑对接。

再来看2017年10月GSA Gigabit LTE report的数据:全球商用CA技术的运营商已经达到213家,商用4x4 MIMO的运营商达到38家,商用256QAM的网络达到32个,而三项技术同时使用的运营商达到了28家,有计划进行4x4MIMO、256QAM或三项技术同时测试的运营商数量超过了相应技术已经商用的运营商,可以看到,在LTE的演进路线上,CA、4x4 MIMO以及256QAM是主流的发展路线。在频谱资源日益紧张的今天,提升频谱使用效率的技术越来越为大多数运营商所关注和使用。如图1。

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图1    2017年10月GSA Gigabit LTE report的数据

在28家已经提供Gigabit 服务的运营商中,各运营商宣称提供的最高速率如表1,其中中国联通作为唯一的一家国内运营商在列。由于各家的频谱资源不同,虽然使用了相同的技术但能够达到的峰值速率还是有很大差异。

图1  28家提供Gigabit 服务的运营商

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*来源GSA

爱立信助力国内运营商打造千兆网络

GSA记录的中国联通979Mbps峰值速率正是来源于爱立信在广东联通的现网测试数据。这一速率的实现同样借助了三载波聚合、256QAM和4T4R MIMO技术。如图2所示。

可以说,这是一部分5G技术在现网的提前应用,为更多的高带宽应用提供了更有力的支撑。对运营商来说,5G到来之前LTE可通过向Gigabit网络持续演进,满足未来至少2年内用户不断升级的新业务和新感知需求,而用户感知的维系和升级,提升了用户黏性,为将来本网内4G高价值用户迁移至本网5G埋下伏笔,真正实现LTE千兆网为5G成功铺路。

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图2   爱立信在广东联通的现网测试

爱立信在本次Gigabit方案推广中,主要合作方是中国联通以及高通公司。第一个站点于2017年4月20日在广州开通并完成测试,后续又在北京、山东、成都、海口、太原等多地实现了开通部署。

爱立信在本次方案中使用了3GPP标准3载波聚合、256QAM和4x4 MIMO。3载波聚合通过将3个LTE下行载波捆绑在一起联合调度,提供给一个终端用户使用,使用户可以同时使用多个载波上的无线资源,即加大了单用户的峰值使用能力,也通过系统的联合调度增加了频谱的话务承载能力。256QAM是更高的空口调整方式,相比较64QAM的每个符号和周期传送6比特,256QAM可以提升到8比特,也就是传输速率提升三分之一,原来LTE在20MHz上通过2T2R实现的峰值是150Mbps,现在单纯借助256QAM就可以提升到200Mbps。而4x4 MIMO是通过射频端同时发送4流数据给终端,实现空口上速率的翻番。现在终端支持的数据流最大是10流,也就是1800M上2个载波,每个载波4流,2100M  1个载波上的2流。

为实现使用256QAM和4x4 MIMO的小区覆盖范围更大,终端侧的无线信噪比SINR越高越好,配合使用爱立信的极简载波技术,减少了网络中不必要的参考信号发射,降低了网络干扰,提升了终端SINR值,使256QAM的使用比例显著提升,也是用户体验可以达到峰值的关键。如图3所示。

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图3  多重技术推动4G向千兆能力演进

在爱立信提供的Gigabit方案中,一个亮点还来自于使用了爱立信的点系统(Radio Dot System)解决方案。爱立信点系统具有设计优雅、部署简单、100%集成的特点,是首个不受频率影响的架构,最具成本效益、模块化、高性能的室内无线系统。

爱立信点系统引入了革命性天线元件,亦即“点”(DoT),这些点通过标准局域网( LAN )电缆(5/6/7 类)连接和供电,点连接至射频单元,射频单元则与基带通过光链路连接。本次使用的点系统已经是点系列的第二代产品,重量仅为400克的点(DoT)支持双频(1800M+2100M)的2T2R,在每个频段上支持最大40Mhz的频谱带宽,可同时支持WCDMA和LTE。如图4所示。

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图4   爱立信点系统

1Gbps站点方案在每个点位使用了2个双频DoT,安装距离满足2λ~6λ,对应32-85.2 cm,实现相同范围内的覆盖。每个DoT通过一根8芯标准网线和射频单元(IRU)相连,三组IRU再连接到基带处理单元上。如同所示,位于覆盖范围内的用户将同时被两个DoT点服务,实现1800M上20M+20M的4T4R MIMO和2100M上20M的2T2R,上述三个频波实现3载波CA。如图5所示。

本次千兆部署采用的终端商用芯片是由高通提供的Qualcomm骁龙835,这一芯片已经被三星,小米,HTC,Sony等多款终端厂家采用,支持1Gbps的Cat16终端从2017年4月开始投入全球市场。可以看到爱立信的千兆方案是和终端产业同步推进的,真正实现了端到端的应用,为中国联通和中国通信市场的千兆升级提供了技术保障。

6.png图5  1GBPS LTE站点方案

通过中国联通广东公司和爱立信率先完成的1Gbps网络商用,Gigabit网络的热潮在国内运营商中逐步形成趋势,中国联通顺势在2017年8月宣布了无线千兆极速网络战略。这一技术的引入也响应了政府号召,完成提速降费,达成消费升级。用户感知需求和网络能力的提供逐步成为一对相辅相成的矛盾,引领着网络和应用不断变革不断发展,永无止境。


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