مقارنة الأداء بين نطاقي التردد 2.1 جيجا هرتز و3.5 جيجا هرتز في شبكات الجيل الخامس

الملخص

Wبفضل التطوير المستمر لشبكات الاتصالات المتنقلة، يمتلك المشغلون موارد النطاقات العالية والمتوسطة والمنخفضة التردد. تعد موارد طيف الترددات الراديوية موارد استراتيجية قيمة، وكيفية استخدام موارد الطيف بشكل معقول وفعال هو الشغل الشاغل للمشغلين.

Cحاليًا، تعد نطاقات التردد 2.1 جيجا هرتز و3.5 جيجا هرتز هي نطاقات التردد السائدة لنشر شبكات 5G. تقارن هذه المقالة أداء التغطية للنطاقين 2.1 جيجا هرتز و3.5 جيجا هرتز من منظور ميزانية الارتباط والاختبار الميداني، وتقدم تحليلاً تفصيليًا لاختلافاتهما في أداء التغطية وسعة الخدمة. ويناقش أيضًا عيوب النشر المستقل لنطاق التردد 3.5 جيجا هرتز وتحسين كفاءة النشر اللاحق للشبكة من خلال إعادة استخدام نطاق التردد 2.1 جيجا هرتز. علاوة على ذلك، فهو يقدم استراتيجيات البناء المقابلة بناءً على الوضع الحالي لشبكة Shandong Unicom الحالية، مما يوفر أساسًا مهمًا للبناء اللاحق لشبكات 5G.

01 نظرة عامة

Wومع إصدار تراخيص الجيل الخامس، بدأ تسويق شبكة الجيل الخامس في الصين. سمحت وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات لشركة China Unicom باستخدام نطاق التردد 5 جيجا هرتز لشبكات الجيل الخامس. يتمتع نطاق التردد 5 جيجا هرتز بأفضل دعم صناعي عالمي، ولكن تردده العالي يؤدي إلى توهين الإشارة بشكل أسرع. وسيتطلب نشر شبكات الجيل الخامس في نطاق التردد 3.5 جيجا هرتز إضافة المزيد من المحطات الأساسية، مما يؤدي إلى زيادة الاستثمار بشكل كبير في المعدات والبنية التحتية المقابلة. أصبح بناء شبكة 5G عالية الجودة وتنافسية وبتكلفة منخفضة قضية مهمة تواجه شركة تشاينا يونيكوم.

Tأتاحت مبادرة تشاينا يونيكوم وتشاينا تيليكوم لبناء شبكات 5G ومشاركتها بشكل مشترك فرصًا لبناء شبكات 5G. حاليًا، تتمتع شبكة 3G التابعة لشركة تشاينا يونيكوم بعرض نطاق 15 ميجا هرتز في نطاق التردد 2.1 جيجا هرتز، وشبكة 4G لديها عرض نطاق 10 ميجا هرتز في نطاق التردد 2.1 جيجا هرتز. تتمتع شبكة 4G التابعة لشركة China Telecom بعرض نطاق يبلغ 20 ميجاهرتز في نطاق التردد 2.1 جيجاهرتز. تمتلك شركتا تشاينا يونيكوم وتشاينا تيليكوم معًا عرض نطاق إجمالي يبلغ 45 ميجاهرتز في نطاق التردد 2.1 جيجاهرتز، مع بقاء عرض نطاق إضافي قدره 10 ميجاهرتز غير مخصص. وفي حالة الموافقة على الاستخدام، سيكون لدى شركتي تشاينا يونيكوم وتشاينا تيليكوم عرض نطاق إجمالي يبلغ 55 ميجاهرتز في نطاق التردد 2.1 جيجاهرتز. يعد مورد طيف الترددات الراديوية موردًا استراتيجيًا قيمًا، ويعتبر الاستخدام المعقول والفعال لنطاقي التردد 2.1 جيجا هرتز و3.5 جيجا هرتز في شبكات 5G هو الشغل الشاغل للمشغلين. تجمع هذه المقالة بين ميزانية الارتباط والاختبار الميداني لمقارنة وتحليل أداء التغطية وقدرة الخدمة لنطاقي التردد 2.1 جيجا هرتز و3.5 جيجا هرتز، مما يوضح عيوب النشر المستقل لنطاق التردد 3.5 جيجا هرتز وتحسين كفاءة النشر اللاحق للشبكة من خلال إعادة الاستخدام نطاق التردد 2.1 جيجا هرتز. كما يقترح استراتيجيات البناء المقابلة بناءً على الوضع الحالي لشبكة Shandong Unicom الحالية، مما يوفر أساسًا مهمًا للبناء اللاحق لشبكات 5G.

02 التحليل النظري لقدرة التغطية لنطاقي التردد 2.1 جيجا هرتز و3.5 جيجا هرتز

Aوفقًا لبروتوكول 3GPP، يتوافق النطاق B42 مع نطاق التردد 3.5 جيجا هرتز، ويتوافق النطاق B1 مع نطاق التردد 2.1 جيجا هرتز، ويتوافق النطاق B3 مع نطاق التردد 1.8 جيجا هرتز، ويتوافق النطاق B41 مع نطاق التردد 2.6 جيجا هرتز . الطول الموجي لنطاق التردد 3.5 جيجا هرتز أقصر من الطول الموجي لنطاق التردد 2.1 جيجا هرتز، مما يؤدي إلى ضعف الاختراق الطبيعي، والحيود، والتشتت مقارنة بنطاق التردد 2.1 جيجا هرتز، مما يؤدي إلى عدم كفاية تغطية الوصلة الصاعدة على الجانب الطرفي.

Uبغناء النطاق B3 (نطاق التردد 1.8 جيجا هرتز) في الشبكة الحالية كنقطة مرجعية، تم حساب قيم ميزانية الارتباط النظرية لنطاقات التردد 1.8 جيجا هرتز و3.5 جيجا هرتز و2.1 جيجا هرتز و2.6 جيجا هرتز. تظهر مقارنة نتائج ميزانية وصلة الوصلة الصاعدة أن قدرة الوصلة الصاعدة لنطاق التردد 3.5 جيجا هرتز أسوأ بمقدار 7.7 ديسيبل من قدرة نطاق التردد 2.1 جيجا هرتز (4T4R)، و4.2 ديسيبل أسوأ من قدرة نطاق التردد 2.6 جيجا هرتز.

ويبين الجدول 1 نتائج ميزانية الوصلة الصاعدة

Bوفقًا للتحليل أعلاه، يمكن ملاحظة أن نطاق التردد 3.5 جيجا هرتز يتمتع بتغطية أقل للوصلة الصاعدة مقارنة بالنشر المستقل لشبكات 5G في نطاق التردد 2.1 جيجا هرتز.

03 الاختبار الميداني لقدرة تغطية الوصلة الصاعدة في نطاقي التردد 2.1 جيجا هرتز و3.5 جيجا هرتز

Tتم اختيار محطة GuDe Square الأساسية في منطقة التطوير بمدينة Weifang للاختبار. نظرًا لعدم وجود محطات NR حاليًا تدعم نطاق التردد 2.1 جيجا هرتز، تم إجراء اختبار ميداني من خلال نشر معدات 2.1T4R LTE بتردد 4 جيجا هرتز ومعدات NR 3.5TR بتردد 64 جيجا هرتز في نفس المحطة لمقارنة قدرات تغطية الوصلة الصاعدة للتردد 3.5 جيجا هرتز و2.1 جيجا هرتز العصابات.

3.1 إعدادات معلمة الاختبار

a) نشر معدات 2.1 جيجا هرتز 4T4R LTE ومعدات 3.5 جيجا هرتز 64TR NR في نفس المحطة، بنفس الارتفاع والسمت وزاوية الميل لأسفل ومعلمات أخرى. أثناء الاختبار، تم إغلاق المحطات الأساسية المحيطة مؤقتًا وتم تعديل طاقة الإرسال لتوسيع نطاق تغطية خلية القياس الرئيسية إلى أكثر من 500 متر.

ويبين الجدول 2 المعلمات المادية للمحطة الأساسية التي تم اختبارها

b) تكوين محطة القاعدة 3.5 جيجاهرتز هو كما يلي: طاقة مُهيأة عند 200 واط، ومعلمة SSB-RS مضبوطة على 17.8 ديسيبل ميلي وات، وتردد الموجة الحاملة المركزية للوصلة الهابطة NR عند 3,550 ميجاهرتز، وعرض نطاق 100 ميجاهرتز، ونسبة فتحات الوصلة الهابطة إلى الصاعدة 7:3. يتطلب تكوين هوائي الطرفية SA 2T4R، مع أقصى طاقة إرسال تبلغ 26 ديسيبل ميلي وات. تكوين محطة القاعدة 2.1 جيجاهرتز هو كما يلي: طاقة مُهيأة عند 4x40 واط، ومعلمة CRS RS مضبوطة على 21.2 ديسيبل ميلي وات، ويتطلب تكوين هوائي الطرفية SA 1T4R، مع أقصى طاقة إرسال تبلغ 23 ديسيبل ميلي وات.

3.2 وصف الاختبار

Tتم اختبار تغطية نطاقي التردد 2.1 جيجا هرتز و3.5 جيجا هرتز. تم اختيار قطاع له نفس اتجاه الفص الرئيسي والارتفاع والسمت وزاوية الميل لأسفل (بما في ذلك الميل الإلكتروني لأسفل) والكثافة الطيفية للقدرة في نطاقي التردد 2.1 جيجا هرتز و3.5 جيجا هرتز للاختبار. توضح الأشكال التالية الرسم التخطيطي لمسارات اختبار CQT وDT ذات الصلة:

رسم تخطيطي لطريق الاختبار في الشكل 1

بالنسبة لاختبار قيادة منطقة التغطية الشاملة الخارجية المستمرة (اختبار DT)، فإن المتطلبات هي كما يلي:

a) ضع محطتين جنبًا إلى جنب على سطح المكتب أو المقاعد في السيارة، بحيث يكون كل منهما مقفلاً بتردد 2 و3.5 جيجا هرتز، على التوالي، وابدأ خدمات الوصلة الصاعدة FTP ذات المخزن المؤقت الكامل وصيانتها.

b) وينبغي أن يقوم جانب إدارة الشبكة بتسجيل المعلومات في الوقت الفعلي مثل أرضية ضوضاء الوصلة الصاعدة لخلية الاختبار الرئيسية خلال فترة الاختبار.

c) تحمل مركبة الاختبار محطات اختبار وأدوات اختبار القيادة لتتحرك ببطء على طول المسار المحدد مسبقًا (لا يتجاوز 5 كم/ساعة)، وتجتاز الطرق داخل خلية الاختبار الرئيسية، ويجب ألا تقل مدة الاختبار عن ساعة واحدة.

d) في حالة قطع اتصال الخدمة، قم بتسجيل معلومات قطع الاتصال، وأعد تشغيل خدمات البيانات القريبة، واستمر في اختبار القيادة.

e) يجب أن يقوم برنامج اختبار القيادة بتسجيل بيانات السجل في الوقت الفعلي وفقًا للمتطلبات طوال عملية الاختبار بأكملها.

عند إجراء اختبار CQT للتغطية العميقة، حدد ما لا يقل عن 7 مباني في الاتجاه القريب إلى البعيد من الاتجاه الطبيعي للفص الرئيسي لخلايا 3.5G و2.1G كمباني اختبار CQT، حتى تصبح المباني على بعد 500 متر من القاعدة المحطة أو لا يمكن الوصول إليها، كما هو موضح في الشكل 2.

اختيار نقاط اختبار CQT في الشكل 2

a) لكل مبنى يتم اختباره، يتم اختيار الطوابق العالية والمتوسطة والمنخفضة للاختبار، مع الأفضلية للاختبار في الطوابق الأول والثالث والخامس.

b) ضع محطتين جنبًا إلى جنب، وقم بقفلهما على 2 جيجا هرتز و3.5 جيجا هرتز على التوالي، وابدأ خدمات الوصلة الصاعدة FTP ذات المخزن المؤقت الكامل في كل نقطة اختبار داخل المباني، واجتاز المسارات الداخلية، وحافظ على الخدمة لمدة دقيقة واحدة على الأقل. إذا لم يكن من الممكن إكمال الوصول داخل مبنى الاختبار، فيجب تسجيل ظواهر الاختبار التفصيلية.

c) حافظ على نفس ارتفاع الهوائي وزاوية الميل للأسفل، وقم بتدوير خليتي الاختبار الرئيسيتين في اتجاه عقارب الساعة بمقدار 30 درجة (اضبط الخلايا المجاورة حسب الحاجة)، وكرر الخطوة (ب) في موضع الاختبار الأصلي على طول نفس مسار الاختبار.

3.3 اختبار CQT لقدرة التغطية

تظهر النتائج المقارنة لاختبار CQT لتغطية الوصلة الصاعدة للخلايا المفردة عند 2.1G و3.5G في الشكل 3.

نتائج اختبار CQT في الشكل 3

Aوفقًا لنتائج الاختبار في الشكل 3، من الواضح أنه في ظل حالة تغطية حافة الخلية (LTE RSRP<-105 ديسيبل ميلي واط)، فإن احتمال التغطية التقريبي لنطاق 2.1G هو 94%، بينما بالنسبة لنطاق 3.5G، فإنه هو 31%. في حالة اختبار التغطية العميقة، تكون قيمة RSRP لنطاق 3.5G أقل بمقدار 6-7 ديسيبل من نطاق 2.1G، مما يشير إلى أن أداء نطاق 3.5G أدنى من نطاق 2.1G من حيث التغطية العميقة.

3.4 اختبار قدرة التغطية DT

Iعند تحليل بيانات اختبار DT، يتم وضع الهواتف المحمولة LTE 2.1G والهواتف المحمولة NR 3.5G في نفس الموقع وإجراء اختبارات التغطية الشاملة داخل الخلية في نفس الوقت. ولأغراض التحليل المقارن، تتم تسوية معدلات LTE وNR في نفس الموقع وفقًا لـ LTE RSRP.

Fأو يتم تحديد اختبار تغطية الطريق الفعلي لنطاقي التردد 2.1G و3.5G في الشبكة الحالية، والقطاعات ذات نفس الاتجاه الطبيعي للفص الرئيسي، وارتفاع التركيب، والسمت، وزاوية الميل لأسفل (بما في ذلك الميل الكهربائي لأسفل)، والكثافة الطيفية للطاقة لكليهما نطاقات التردد 2.1G و3.5G. تظهر نتائج مسار اختبار DT في الشكل 4.

الشكل 4: خريطة حالة التغطية لاختبار 4DT

Bوفقًا للتحليل المقارن لبيانات اختبار الطريق RSRP، فإن متوسط ​​قوة الإشارة لاختبار نطاق التردد 2.1 جيجا هو -97 ديسيبل ميلي واط، بينما بالنسبة لاختبار نطاق التردد 3.5 جيجا هو -105 ديسيبل ميلي واط. بالإضافة إلى ذلك، هناك مشكلة خطيرة تتعلق بالمناطق التي تعاني من انقطاع الشبكة أثناء اختبار نطاق التردد 3.5G.

Aمع زيادة مسافة التغطية، في السيناريوهات خارج خط البصر، يكون توهين الإشارة لـ 3.5G أكبر من ذلك لـ 2.1G. علاوة على ذلك، فإن الفرق في قوة الإشارة بين النطاقين يستمر في التزايد مع توسع مسافة التغطية. ويصور تحليل البيانات في الشكل 5.

يظهر التحليل المقارن لقوة الإشارة ومسافة التغطية لاختبار 5DT في الشكل 5

Aووفقاً لتحليل البيانات في الشكل 5، يمكن ملاحظة أنه عندما تكون مسافة التغطية قريبة نسبياً، فإن قوة استقبال الإشارة البالغة 3.5G في سيناريوهات خط البصر تختلف عن 2.1G بحوالي 7 ديسيبل. ومع ذلك، عند مسافات تغطية أكبر، في سيناريوهات خارج خط البصر، يبلغ فرق قوة الإشارة بين الاثنين حوالي 14 ديسيبل.

Fعلاوة على ذلك، يوضح الشكل 3.5 تحليلًا لحالة التغطية لـ 2.1G و6G عند حافة الخلية.

الشكل 6: تحليل تغطية الحافة لاختبار 6DT في الخلية الصغيرة

Tويكشف تحليل الشكل 6 أنه عند سرعة 1 ميجابت/ثانية عند حافة الخلية، تبلغ الإشارة المستقبلة لـ 2.1G -115 ديسيبل ميلي واط، بينما تبلغ -3.5 ديسيبل ميلي واط لـ 106 جيجا. ومن ثم، فإن فرق التغطية بين LTE 2.1G وNR 3.5G في بيئة الشبكة الفعلية هو 9 ديسيبل.

A يُظهر التحليل المقارن لمعدلات الوصلة الصاعدة أنه عندما تكون قوة الإشارة -98 ديسيبل ميلي واط، يكون معدل الوصلة الصاعدة لـ 3.5G NR أعلى بكثير من نطاق التردد 2.1G.

تحليل مقارن لمعدل المنبع لاختبار 7DT في الخلايا الصغيرة وقدرة دعم الصوت 4T4R 2.1G NR

04 تحليل قدرة الدعم الصوتي لـ 4T4R 2.1G NR

Aومع تأسيس مبدأ البناء المشترك والمشاركة بين شركتي China Unicom وChina Telecom، تتطور حلول نقل الصوت تدريجيًا نحو VoNR. خلال مرحلة شبكة NSA، يمكن تخصيص الصوت بمرونة لشبكات LTE الخاصة بشركة China Unicom أو China Telecom من خلال VoLTE. خلال مرحلة شبكة SA، يمكن أن يعود مبدئيًا إلى شبكة LTE من خلال EPS ثم يقوم بعد ذلك بتنشيط وظيفة VoNR بسلاسة في نطاق التردد 2.1G.

Bبمقارنة النقل الصوتي لشبكات VoLTE وWCDMA وتحليل قيم MOS وبيانات RSRP، يمكن ملاحظة أن جودة صوت VoNR في نطاق التردد 2.1G أقوى من جودة شبكة WCDMA.

05   توصيات لتطبيق 2.1G و 3.5G

Bوفقًا للتحليل السابق، من الواضح أن نطاق التردد 2.1G يمكن أن يعزز بشكل فعال سعة وتغطية نطاق التردد 3.5G. ومع ذلك، فإن عرض النطاق الترددي لنطاق التردد 2.1G ليس وفيرًا مثل نطاق التردد 3.5G، وسلسلة صناعة الأجهزة 3.5G NR ناضجة نسبيًا. بعد التحليل الشامل، يمكن استخلاص الاستنتاجات والتوصيات التالية لتطبيق نطاقي التردد 2.1G و3.5G:

a) نظرًا لعدم نضج سلسلة صناعة الأجهزة 2.1G NR، يوصى باستخدام شبكة 3.5G كأساس للبناء الأولي لشبكة 5G لتحقيق التغطية المستمرة. وفي وقت لاحق، ينبغي بذل الجهود لتسريع الحد من شبكات الجيل الثاني والثالث والقضاء عليها، وإعادة زراعة نطاق تردد 2 جيجا في الوقت المناسب لإنشاء شبكة 3 جي مختلفة ذات ترددات عالية ومنخفضة منسقة.

b) تعد الشبكات الهجينة لنطاقات التردد 2.1G و3.5G أسلوبًا مهمًا لبناء شبكات 5G عالية الجودة. يمكن أن يوفر نطاق التردد 2.1G سعة إضافية للوصلة الصاعدة وتغطية عميقة ممتدة. ومن خلال التواصل المرن وفقًا لاحتياجات البناء، يمكن تحسين إدراك المستخدم وتعزيز تأثير العلامة التجارية لشركة China Unicom.

c) يمكن لشبكات الوضع المختلط لـ 3G/4G/5G الاستفادة من ترقيات البرامج لمعدات الشبكة الحالية لتمكين خدمات 5G، وبالتالي تقليل تكلفة إنشاء شبكة 5G وزيادة الاستفادة من قدرات معدات الشبكة الحالية. كما أنه يوفر شرطًا أساسيًا لإجراء تعديلات لاحقة على بنية الشبكة.

06   خاتمة

Tأجرى مقاله تحليلاً مقارنًا لأداء التغطية لنطاقي التردد 2.1G و3.5G من منظور ميزانية الارتباط والاختبار في الموقع. وقد وجد أن توهين الإشارة في نطاق التردد 3.5G أكبر، ومن حيث التغطية العميقة، فإن أداء نطاق التردد 3.5G أدنى من أداء نطاق التردد 2.1G. وبنفس معدل الحافة، تكون تغطية الوصلة الصاعدة لنطاق التردد 3.5G أسوأ بمقدار 9 ديسيبل من تغطية نطاق التردد 2.1G. من خلال التحليل النظري والاختبار في الموقع، تم اكتشاف أن نطاق التردد 2.1G يمكن أن يعزز بشكل فعال سعة ونطاق التغطية لنطاق التردد 3.5G. يمكن للشبكات الهجينة لنطاقات التردد 2.1G و3.5G لشبكات 5G أن تعزز قدرة تغطية الوصلة الصاعدة، وبالتالي تلبية سعة الوصلة الصاعدة ومتطلبات الكمون لتطبيقات صناعة 5G. يمكن أن تؤدي إعادة زراعة نطاق التردد 2.1G الحالي والمعدات لدعم 5G إلى تسريع بناء شبكات 5G، وتقليل مدخلات موارد البناء، وتقليل صعوبة البناء، وبالتالي تكون بمثابة وسيلة مهمة لتحسين كفاءة بناء شبكة 5G.

تمت إعادة طباعة هذه المقالة من "5G New Technology". نحن ندعم حماية حقوق الملكية الفكرية. يرجى الإشارة إلى المصدر الأصلي والمؤلف عند إعادة الطبع. في حالة وجود أي انتهاك، يرجى الاتصال بنا لحذفه.