השוואת הביצועים בין רצועות התדר 2.1GHz ו-3.5GHz ברשתות 5G

תַקצִיר

Wעם הפיתוח המתמשך של רשתות תקשורת סלולרית, למפעילים יש משאבים בתדרים גבוהים, בינוניים ונמוכים. משאבי ספקטרום תדרי רדיו הם משאבים אסטרטגיים יקרי ערך, וכיצד להשתמש במשאבי הספקטרום בצורה סבירה ויעילה הוא הדאגה העיקרית של המפעילים.

Cכיום, פסי התדרים 2.1 גיגה-הרץ ו-3.5 גיגה-הרץ הם פסי התדרים המרכזיים לפריסת רשתות 5G. מאמר זה משווה את ביצועי הכיסוי של פסי 2.1 גיגה-הרץ ו-3.5 גיגה-הרץ מנקודות מבט של תקציב קישורים ובדיקות שטח, ומספק ניתוח מפורט של ההבדלים ביניהם בביצועי הכיסוי ובקיבולת השירות. הוא גם טוען את החסרונות של פריסה עצמאית של פס התדרים 3.5 גיגה-הרץ ואת שיפור היעילות של פריסת רשת לאחר מכן על ידי שימוש חוזר פס התדרים 2.1 גיגה-הרץ. יתר על כן, הוא מציג אסטרטגיות בנייה תואמות המבוססות על המצב הנוכחי של הרשת הקיימת של שאנדונג יוניקום, ומספקות בסיס חשוב לבנייה לאחר מכן של רשתות 5G.

01 סקירה כללית

Wעם הנפקת רישיונות 5G, החלה מסחור רשת ה-5G של סין. משרד התעשייה וטכנולוגיית המידע אישר לצ'יינה יוניקום להשתמש בתחום התדרים 3.5 גיגה-הרץ עבור 5G. בתחום התדרים 3.5 גיגה-הרץ יש את התמיכה הטובה ביותר בתעשייה העולמית, אך התדר הגבוה שלו מוביל לדעיכה מהירה יותר של האות. פריסת רשתות 5G בתחום התדרים 3.5 גיגה-הרץ תדרוש הוספת תחנות בסיס נוספות, מה שיוביל להשקעה גבוהה משמעותית בציוד ותשתיות תואמות. בניית רשת 5G איכותית ותחרותית בעלות נמוכה הפכה לסוגיה חשובה העומדת בפני צ'יינה יוניקום.

Tהיוזמה של צ'יינה יוניקום וצ'יינה טלקום לבנות ולשתף במשותף רשתות 5G הביאה הזדמנויות לבניית רשתות 5G. נכון לעכשיו, לרשת ה-3G של צ'יינה יוניקום יש רוחב פס של 15 מגה-הרץ בתחום התדרים 2.1 גיגה-הרץ, ולרשת ה-4G שלה יש רוחב פס של 10 מגה-הרץ בתחום התדרים 2.1 גיגה-הרץ. לרשת ה-4G של צ'יינה טלקום יש רוחב פס של 20 מגה-הרץ בתחום התדרים 2.1 גיגה-הרץ. יחד, לצ'יינה יוניקום ולצ'יינה טלקום יש רוחב פס כולל של 45 מגה-הרץ בתחום התדרים 2.1 גיגה-הרץ, כאשר רוחב פס נוסף של 10 מגה-הרץ נותר ללא הקצאה. אם יאושר השימוש, לצ'יינה יוניקום ולצ'יינה טלקום יהיה רוחב פס כולל של 55 מגה-הרץ בתחום התדרים 2.1 גיגה-הרץ. משאב ספקטרום תדרי הרדיו הוא משאב אסטרטגי יקר ערך, וניצול סביר ויעיל של תחומי התדרים 2.1 גיגה-הרץ ו-3.5 גיגה-הרץ ברשתות 5G הוא הדאגה העיקרית של המפעילים. מאמר זה משלב תקציב קישורים ובדיקות שטח כדי להשוות ולנתח את ביצועי הכיסוי וקיבולת השירות של פסי התדרים 2.1 גיגה-הרץ ו-3.5 גיגה-הרץ, תוך הדגמת החסרונות של פריסה עצמאית של פס התדרים 3.5 גיגה-הרץ ושיפור היעילות של פריסת רשת לאחר מכן על ידי שימוש חוזר פס התדרים 2.1 גיגה-הרץ. כמו כן, הוא מציע אסטרטגיות בנייה תואמות המבוססות על המצב הנוכחי של הרשת הקיימת של שאנדונג יוניקום, ומספקות בסיס חשוב לבנייה לאחר מכן של רשתות 5G.

02 ניתוח תיאורטי של יכולת כיסוי של פסי תדרים 2.1 גיגה-הרץ ו-3.5 גיגה-הרץ

Aלפי פרוטוקול 3GPP, פס B42 מתאים לפס התדרים 3.5 GHz, פס B1 מתאים לפס התדרים 2.1 GHz, פס B3 מתאים לפס התדרים 1.8 GHz, ופס B41 מתאים לפס התדרים 2.6 GHz. אורך הגל של פס התדרים 3.5 GHz קצר יותר מזה של פס התדרים 2.1 GHz, וכתוצאה מכך יכולות חדירה טבעיות, דיפרקציה ופיזור נמוכות יותר בהשוואה לפס התדרים 2.1 GHz, מה שמוביל לכיסוי לא מספק של uplink בצד הטרמינל.

Uבהתבסס על פס B3 (פס התדרים 1.8 גיגה-הרץ) ברשת הקיימת כנקודת ייחוס, חושבו ערכי תקציב הקישור התאורטיים עבור פס התדרים 1.8 גיגה-הרץ, 3.5 גיגה-הרץ, 2.1 גיגה-הרץ ו-2.6 גיגה-הרץ. השוואה של תוצאות תקציב קישור העלייה מראה כי יכולת העלייה של פס התדרים 3.5 גיגה-הרץ גרועה ב-7.7 דציבלים מזו של פס התדרים 2.1 גיגה-הרץ (4T4R), וגרועה ב-4.2 דציבלים מזו של פס התדרים 2.6 גיגה-הרץ.

טבלה 1 מציגה את תוצאות תקציב קישורי העולה

Bבהתבסס על הניתוח לעיל, ניתן לראות כי לפס התדרים 3.5 גיגה-הרץ יש כיסוי עילאי נמוך יותר בהשוואה לפריסה עצמאית של רשתות 5G בפס התדרים 2.1 גיגה-הרץ.

03 בדיקות שטח של יכולת כיסוי Uplink בתחומי התדרים 2.1 GHz ו-3.5 GHz

Tתחנת הבסיס GuDe Square באזור הפיתוח של העיר ווייפאנג נבחרה לבדיקה. מאחר שאין כיום מסופי NR התומכים בפס התדרים 2.1 גיגה-הרץ, נערך ניסוי שטח על ידי פריסת ציוד LTE 2.1T4R 4 גיגה-הרץ וציוד NR 3.5TR 64 גיגה-הרץ באותה תחנה כדי להשוות את יכולות הכיסוי של פסי התדרים 3.5 גיגה-הרץ ו-2.1 גיגה-הרץ.

3.1 הגדרות פרמטרים לבדיקה

a) פריסת ציוד LTE 2.1T4R בתדר 4 גיגה-הרץ וציוד NR 3.5TR בתדר 64 גיגה-הרץ באותה תחנה, עם אותם גובה, אזימוט, זווית הטיה כלפי מטה ופרמטרים נוספים. במהלך הבדיקה, תחנות הבסיס הסובבות כובו זמנית ועוצמת השידור הותאמה כדי להרחיב את טווח הכיסוי של תא המדידה הראשי ליותר מ-500 מטרים.

טבלה 2 מציגה את הפרמטרים הפיזיים של תחנת הבסיס שנבדקה

b) תצורת תחנת הבסיס בתדר 3.5 גיגה-הרץ היא כדלקמן: הספק מוגדר ל-200 וואט, פרמטר SSB-RS מוגדר ל-17.8 דציבלים, תדר נושא מרכזי של NR בקישור למטה ב-3,550 מגה-הרץ, עם רוחב פס של 100 מגה-הרץ, ויחס חריץ downlink לעולה בקישור של 7:3. תצורת אנטנת הקצה SA דורשת 2T4R, עם הספק שידור מרבי של 26 דציבלים. תצורת תחנת הבסיס בתדר 2.1 גיגה-הרץ היא כדלקמן: הספק מוגדר ל-4x40 וואט, פרמטר CRS RS מוגדר ל-21.2 דציבלים, תצורת אנטנת הקצה SA דורשת 1T4R, עם הספק שידור מרבי של 23 דציבלים.

3.2 תיאור הבדיקה

Tנבדק הכיסוי של פסי התדרים 2.1 גיגה-הרץ ו-3.5 גיגה-הרץ. נבחר לבדיקה מגזר בעל כיוון אונה ראשי, גובה, אזימוט, זווית הטיה כלפי מטה (כולל הטיה אלקטרונית כלפי מטה) וצפיפות ספקטרלית של הספק בפסי התדרים 2.1 גיגה-הרץ ו-3.5 גיגה-הרץ. האיורים הבאים מציגים את התרשים הסכמטי של נתיבי הבדיקה הרלוונטיים של CQT ו-DT:

תרשים סכמטי של מסלול הבדיקה באיור 1

עבור בדיקת כונן רציפה של אזור כיסוי שמיכה חיצוני (בדיקת DT), הדרישות הן כדלקמן:

a) הציבו שני טרמינלים זה לצד זה על שולחן העבודה או המושבים של המכונית, כל אחד נעול ל-2 ו-3.5 גיגה-הרץ, בהתאמה, הפעילו שירותי uplink FTP בעל מאגר מלא ותחזקו אותם.

b) ניהול הרשת צריך לתעד מידע בזמן אמת, כגון רצפת רעש העולה של תא הבדיקה הראשי במהלך תקופת הבדיקה.

c) רכב הבדיקה נושא מסופי בדיקה וכלי בדיקה מניעים כדי לנוע באיטיות לאורך המסלול שנקבע מראש (לא יותר מ-5 קמ"ש), חוצה כבישים בתוך תא הבדיקה הראשי, ומשך הבדיקה לא יפחת משעה.

d) אם השירות מתנתק, רשום את פרטי הניתוק, הפעל מחדש שירותי נתונים בקרבת מקום והמשך את בדיקת הכונן.

e) תוכנת בדיקת הכונן צריכה לתעד נתוני LOG בזמן אמת בהתאם לדרישות לאורך כל תהליך הבדיקה.

בעת ביצוע בדיקות CQT בכיסוי עמוק, יש לבחור לא פחות מ-7 בניינים בכיוון הקרוב-לרחוק מכיוון האונה הראשית הנורמלי של תאי 3.5G ו-2.1G כבנייני בדיקת CQT, עד שהבניינים נמצאים במרחק של 500 מטרים מתחנת הבסיס או שלא ניתן לגשת אליהם, כפי שמוצג באיור 2.

בחירת נקודות בדיקה של CQT באיור 2

a) עבור כל בניין שייבדק, נבחרות קומות גבוהות, בינוניות ונמוכות לבדיקה, עם עדיפות לבדיקה בקומות 1, 3 ו-5.

b) הציבו שני טרמינלים זה לצד זה, נעל אותם לתדרים של 2 גיגה-הרץ ו-3.5 גיגה-הרץ בהתאמה, הפעילו שירותי uplink FTP בעל מאגר מלא בכל נקודת בדיקה בתוך הבניינים, עברו בנתיבים הפנימיים ושמרו על השירות למשך דקה לפחות. אם לא ניתן להשלים גישה בתוך בניין הבדיקות, יש לתעד תופעות בדיקה מפורטות.

c) שמרו על אותו גובה אנטנה וזווית הטיה כלפי מטה, סובבו את שני תאי הבדיקה העיקריים עם כיוון השעון ב-30 מעלות (כווננו תאים סמוכים לפי הצורך) וחזרו על שלב (ב) במיקום הבדיקה המקורי לאורך אותו מסלול בדיקה.

3.3 בדיקת CQT של יכולת כיסוי

התוצאות ההשוואתיות של מבחן CQT כיסוי העולה עבור תאים בודדים ב-2.1G ו-3.5G מוצגות באיור 3.

תוצאות מבחן CQT באיור 3

Aלפי תוצאות הבדיקה באיור 3, ניכר כי בתנאי כיסוי קצה התא (LTE RSRP <-105 dBm), הסתברות הכיסוי המשוערת עבור פס ה-2.1G היא 94%, בעוד שעבור פס ה-3.5G היא 31%. במקרה של בדיקת כיסוי עמוק, ערך ה-RSRP עבור פס ה-3.5G נמוך ב-6-7 dB מפס ה-2.1G, דבר המצביע על כך שהביצועים של פס ה-3.5G נחותים מפס ה-2.1G מבחינת כיסוי עמוק.

3.4 בדיקת DT של יכולת כיסוי

Iבניתוח נתוני בדיקת ה-DT, טלפונים ניידים LTE 2.1G וטלפונים ניידים NR 3.5G ממוקמים באותו מיקום ובו זמנית מבצעים בדיקות כיסוי גורף בתוך התא. לצורך ניתוח השוואתי, קצבי ה-LTE וה-NR באותו מיקום מנורמלים לפי LTE RSRP.

Fאו בדיקת כיסוי הכביש בפועל של פסי התדרים 2.1G ו-3.5G ברשת הקיימת, נבחרים מגזרים בעלי כיוון נורמלי של האונה הראשית, גובה הרכבה, אזימוט, זווית הטיה כלפי מטה (כולל הטיה חשמלית כלפי מטה) וצפיפות ספקטרלית של הספק עבור שני פסי התדרים 2.1G ו-3.5G. תוצאות מסלול בדיקת ה-DT מוצגות באיור 4.

איור 4: מפת מצב כיסוי עבור בדיקות 4DT

Bבהתבסס על נתוני מבחן הדרכים לפי ניתוח השוואתי של RSRP, עוצמת האות הממוצעת עבור בדיקת פס התדרים 2.1G היא -97 dBm, בעוד שעבור בדיקת פס התדרים 3.5G היא -105 dBm. בנוסף, קיימת בעיה חמורה של אזורים שחווים הפסקות רשת במהלך בדיקת פס התדרים 3.5G.

Aככל שמרחק הכיסוי גדל, בתרחישים שאינם בקו ראייה, דעיכת האות עבור 3.5G גדולה מזו עבור 2.1G. יתר על כן, ההבדל בעוצמת האות בין שני התדרים ממשיך לגדול עם הרחבת מרחק הכיסוי. ניתוח הנתונים מתואר באיור 5.

הניתוח ההשוואתי של עוצמת האות ומרחק הכיסוי עבור בדיקת 5DT מוצג באיור 5.

Aלפי ניתוח הנתונים באיור 5, ניתן לראות שכאשר מרחק הכיסוי קרוב יחסית, עוצמת קליטת האות של 3.5G בתרחישי קו ראייה שונה מ-2.1G בכ-7 dB. עם זאת, במרחקי כיסוי גדולים יותר, בתרחישים שאינם בקו ראייה, הפרש עוצמת האות בין השניים הוא כ-14 dB.

Fיתר על כן, ניתוח של מצב הכיסוי עבור 3.5G ו-2.1G בקצה התא מתואר באיור 6.

איור 6: ניתוח כיסוי קצה עבור בדיקת 6DT בתא קטן

Tניתוח איור 6 מגלה שבמהירות של 1 מגה-ביט/שנייה בקצה התא, האות הנקלט עבור 2.1G הוא -115 dBm, בעוד שעבור 3.5G הוא -106 dBm. לפיכך, הפרש הכיסוי בין LTE 2.1G ו-NR 3.5G בסביבת הרשת בפועל הוא 9 dB.

A ניתוח השוואתי של קצבי העלייה מראה שכאשר עוצמת האות היא -98 dBm, קצב העלייה עבור NR של 3.5G גבוה משמעותית מזה של פס התדרים 2.1G.

ניתוח השוואתי של קצב עלייה בזרם עבור בדיקות 7DT בתא קטן ויכולת תמיכה קולית 4T4R 2.1G NR

04 ניתוח יכולת תמיכה קולית עבור 4T4R 2.1G NR

Aעם קביעת עקרון הבנייה המשותפת והשיתוף בין צ'יינה יוניקום וצ'יינה טלקום, פתרונות נשיאת קול מתפתחים בהדרגה לכיוון VoNR. במהלך שלב יצירת רשת NSA, ניתן להקצות קול באופן גמיש לרשתות ה-LTE של צ'יינה יוניקום או צ'יינה טלקום באמצעות VoLTE. במהלך שלב יצירת רשת SA, הקול יכול לחזור בתחילה לרשת ה-LTE באמצעות EPS ולאחר מכן להפעיל בצורה חלקה את פונקציית VoNR בתחום התדרים 2.1G.

Bלאחר השוואת נשיאת הקול של רשתות VoLTE ו-WCDMA וניתוח ערכי MOS ונתוני RSRP, ניתן לראות שאיכות הקול של VoNR בתחום התדרים 2.1G חזקה יותר מזו של רשת WCDMA.

05   המלצות ליישום 2.1G ו-3.5G

Bבהתבסס על הניתוח הקודם, ברור שפס התדרים 2.1G יכול לשפר ביעילות את הקיבולת והכיסוי של פס התדרים 3.5G. עם זאת, רוחב הפס של פס התדרים 2.1G אינו נפוץ כמו זה של פס התדרים 3.5G, ושרשרת תעשיית התקני NR של 3.5G יחסית בוגרת. לאחר ניתוח מקיף, ניתן להסיק את המסקנות וההמלצות הבאות ליישום פס התדרים 2.1G ו-3.5G:

a) בשל חוסר בגרותה של שרשרת תעשיית מכשירי 2.1G NR, מומלץ להשתמש ברשת 3.5G כבסיס לבנייה ראשונית של רשת 5G כדי להשיג כיסוי רציף. לאחר מכן, יש לעשות מאמצים להאיץ את הצמצום והביטול של רשתות 2G ו-3G, ולטפח מחדש בזמן את פס התדרים 2.1G כדי ליצור רשת 5G מובחנת עם תדרים גבוהים ונמוכים מתואמים.

b) רשתות היברידיות של פסי התדרים 2.1G ו-3.5G הן גישה חשובה לבניית רשתות 5G איכותיות. פס התדרים 2.1G יכול לספק קיבולת uplink משלימה וכיסוי עמוק מורחב. על ידי גמישות ברשתות בהתאם לצורכי הבנייה, ניתן לשפר את תפיסת המשתמש, ולהגביר את השפעת המותג של צ'יינה יוניקום.

c) רשתות רשת מעורבות של 3G/4G/5G יכולות לנצל שדרוגי תוכנה של ציוד רשת קיים כדי לאפשר שירותי 5G, ובכך להפחית את עלות בניית רשת ה-5G ולמקסם את ניצול יכולות ציוד הרשת הקיים. הן גם מספקות תנאי מוקדם להתאמות מבנה הרשת לאחר מכן.

06   סיכום

Tהמאמר שלו ערך ניתוח השוואתי של ביצועי הכיסוי של פסי התדרים 2.1G ו-3.5G מנקודת מבט של תקציב קישורים ובדיקות באתר. נמצא כי הנחתת האות בפסי התדרים 3.5G גדולה יותר, ובמונחים של כיסוי עמוק, ביצועי פסי התדרים 3.5G נחותים מאלה של פסי התדרים 2.1G. באותו קצב קצה, כיסוי העלייה לרשת של פסי התדרים 3.5G גרוע ב-9 dB מזה של פסי התדרים 2.1G. באמצעות ניתוח תיאורטי ובדיקות באתר, התגלה כי פסי התדרים 2.1G יכולים לשפר ביעילות את הקיבולת ואת טווח הכיסוי של פסי התדרים 3.5G. רשת היברידית של פסי התדרים 2.1G ו-3.5G עבור רשתות 5G יכולה לשפר את יכולת הכיסוי של העלייה לרשת, ובכך לעמוד בדרישות קיבולת והשהייה של אפליקציות תעשיית 5G. טיפוח מחדש של פס התדרים הקיים של 2.1G והציוד לתמיכה ב-5G יכול לזרז את בנייתן של רשתות 5G, להפחית את צריכת משאבי הבנייה ולהפחית את קשיי הבנייה, ובכך לשמש כאמצעי חשוב לשיפור יעילות בניית רשתות 5G.

מאמר זה נדפס מחדש מתוך "5G New Technology". אנו תומכים בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת המחבר בעת הדפסה חוזרת. במקרה של הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר לצורך מחיקה.