基于GSM900M升级的EDGE++应用及评估

张治炼

【摘    要】EDGE++的本质是FDD-LTE技术，可以通过升级农村的GSM900M且在共用现网TD-LTE的核心网、PTN传输网基础上改造完成。硬件上，将GSM900M的RRU替换为EDGE++的RRU，BBU侧增加EDGE++的基带处理板和主控板，GSM900M的天馈资源无需替换。软件上，通过Refarming GSM工具清理出农村的空闲频率5M，升级EDGE++的eNodeB的软件版本，修改GSM900M的BTS的相关模式，联调EDGE++的eNodeB，打通EDGE++的eNodeB到EPC之间的PTN传输通道，完成eNodeB站点业务调测。最后，将EDGE++信号通过支持EDGE++的MiFi或CPE终端转换成Wi-Fi信号，在农村提供Wi-Fi热点。

【关键词】GSM900M    EDGE++    FDD-LTE    升级

中图分类号：TN929.53    文献标识码：A    文章编号：1006-1010（2014）-22-0018-04

Application and Evaluation of EDGE++ Based on GSM900M Upgrade

ZHANG Zhi-lian

（China Tower Co.， Ltd.， Changsha Branch， Changsha 410000， China）

[Abstract]

The essence of EDGE++ is the FDD-LTE technology which can be implemented through the upgrade of GSM900M in the rural areas based on the reforms of both the current TD-LTE core network and PTN transmission network. When it comes to hardware， the RRU of GSM900M being replaced by EDGE++ RRU， EDGE++ baseband processing board and control board should be added in the BBU side， while antenna feed of GSM900M remains unchanged. When it comes to software， on one hand， the 5M idle frequency is released using Refarming GSM tool， software version of EDGE++ eNodeB should be updated and the related modes to BTS of GSM900M should be revised. On the other hand， in order to open the transmission channel between EDGE++ eNodeB  and EPC， eNodeB should be joint debugged to test eNodeB site service. Finally， EDGE++ signal is converted into Wi-Fi signal through MiFi supporting EDGE++or CPE terminal to provide Wi-Fi hotspot to rural areas.

[Key words]GSM900M    EDGE++    FDD-LTE    upgrade

1   概述

随着TD-LTE牌照的发放，我国TD-LTE建设如火如荼地开展起来。目前，中国移动在杭州、深圳、北京、青岛、武汉、长沙等城市都已经实现了TD-LTE的商用。而ITU规划的FDD-LTE频段主要在低频段，低频段资源因其传播、穿透损耗更小，覆盖更强，成为稀缺频谱，特别适合在农村等需要广覆盖的地域进行覆盖。农村宽带接入目前需求潜力巨大，且政府有政策支持，但是人口分散，传统宽带接入方式光纤部署困难，周期长、成本高，中国移动难以快速发展用户，抢夺市场。目前GSM900M频谱资源在农村的覆盖优势已经成为中国移动的重要战略资源，因此在未来的农村LTE建设中，中国移动很有可能会部署FDD-LTE作为一种广覆盖的补充。FDD-LTE有两种建网方式：一种是新建FDD-LTE基站;另一种是在GSM900M基础上升级成为EDGE++基站，其本质还是FDD-LTE基站。而在农村建设无线宽带接入网络，由于在GSM900M基础上升级成为EDGE++成本低、建设周期短，所以会被优先采纳。

2   EDGE++组网方案

2.1  现网2G/3G/4G组网框架

选取湖南移动某地市进行试点部署EDGE++，该地市目前2G/3G/4G组网示意图如图1所示。

其中，TDL为移动现阶段部署的4G网络TD-LTE，TDS为移动的3G制式TD-SCDMA，GSM为900M和1 800M双层网结构，2G/3G/4G核心网的初步融合已经完成。

2.2  TD-LTE的PTN承载网

TD-LTE的PTN承载网示意图如图2所示。

其中，绿色虚线表示eNodeB到MME POOL之间的控制面链路，红色虚线表示eNodeB到SAE-GW之间的用户面链路，紫色虚线表示基于层二数据转发的X2接口之间的链路。endprint

2.3  EDGE++组网

EDGE++的PTN承载方式和EPC组网与现网LTE-TDD完全相同，可以利用TD-LTE现有的PTN承载网和EPC核心网（见图1和图2），在无线侧保留GSM900M的同时加入EDGE++，保留原GSM DBS3900连接关系，即基站与BSC通过TDM方式连接，GSM侧网元属性和网络结构不变。LTE DBS3900新增基站主控单板，主控单板通过光纤与PTN连接，接入PTN承载网络，最终与MME和SAE-GW连接。

EDGE++组网示意图如图3所示。

3   GSM900M升级改造

基于GSM900M升级的EDGE++流程如下：

（1）站点选点及RRU替换：将现网的GRRU替换为RRU3936;

（2）改造物料准备：主要包含EDGE++单板和辅料;

（3）GSM清频：完成试点站点及周边邻区的清频，清理出5M带宽频率;

（4）EDGE++的eNodeB硬件改造：BBU侧LBBP和UMPT单板增加、BBU与RRU之间的线缆连接、BBU与PTN之间的传输对接;

（5）EDGE++的eNodeB参数规划：EDGE++的eNodeB传输数据规划、小区数据规划、频率和功率规划;

（6）BTS/EDGE++的eNodeB软件版本升级：eNodeB软件版本由SRAN8.0：V100R006C00SPC220升级至SRAN8.0：V100R008C00SPC220;

（7）BTS/EDGE++的eNodeB数据配置和加载：即BTS相关模式修改、eNodeB数据制作和加载;

（8）eNodeB联调及开通：PTN数据配置，打通eNodeB到EPC之间的传输通道，完成eNodeB站点业务调测;

（9）测试及效果验证：现场业务测试验证。

3.1  现网GSM清频

考虑到现网GSM的频率规划，选择UL：890—895M（DL：935—940M）作为L制式频段，共5M，要求共站GSM站点、第一二层邻区不能使用该频段，实施前需对GSM进行清频操作，选取2个农村的GSM基站进行试点：A基站（GSM900）/B基站（GSM900），试点频段为890—895M，共址站点使用的频点不能在0至25号频点之间，第一层邻区和第二层邻区使用的频点均不能在0至25号频点之间。清频后，LTE使用频段为Band8，DL频点号为3575。

3.2  GSM基站改造

GSM900M基站改造方案示意图如图4所示：

图4    GSM900M基站改造方案示意图

涉及的改造主要包括如下方面：

（1）RRU：RRU全部替换为RRU3936;

（2）BBU：新增LBBP和UMPT单板，其中LBBP单板安装在slot3，UMPT单板安装在slot7，RRU使用LBBP单板的0～2号CPRI口;

（3）天线：天线利旧原GSM系统天线;

（4）EPC：升级后EDGE++的eNodeB对接到现LTE-TDD网络EPC，EPC部署在省公司核心机楼。

3.3  EDGE++的eNodeB数据规划

eNodeB数据规划包括如下：

（1）传输层数据：eNodeB需分配1个业务IP/VLAN、1个维护IP/VLAN;

（2）站点数据：包含站点名称、eNodeB ID;

（3）小区数据：包括TAC、PCI、根序列索引、频点等。

eNodeB传输数据规划借用LTE-TDD规划数据，小区数据规划部分借用LTE-TDD规划数据。

3.4  功率规划

改造时需要调整功率配置，不同配置下最大输出功率如表1所示：

表1    GSM和EDGE++基站的功率分配

GSM总载波数 EDGE++总载波数 GSM每载波输出功率/W EDGE++每载波输出功率/W EDGE++支持的

带宽/M

1 1 40 40 1.4/3/5/10/15/20

2 1 20 40 1.4/3/5/10/15/20

2 1 30 20 1.4/3/5/10/15/20

3 1 20 20 1.4/3/5/10/15/20

4 1 12 20 1.4/3/5/10/15/20

5 1 10 20 1.4/3/5/10/15

6 1 10 10 1.4/3/5/10/15

7 1 8 10 1.4/3/5/10/15

根据现网规格，将GSM功率配置为10W，EDGE++功率配置为20W。

4   EDGE++入网

GSM900基站经过改造后已经升级为EDGE++基站，将EDGE++基站接入网络，与核心网EPC对接。

4.1  PTN传输数据配置

PTN新增1个GE端口，与BBU UMPT对接，下接基站，往上通过PTN接入环、汇聚环至地市汇聚PTN设备（L3 VPN），再通过省干PTN连接至省公司核心机楼厂家A的EPC设备。PTN侧数据制作由传输专业完成。配置带宽要求为100M，其他参数先按默认执行。

4.2  EDGE++基站设备联调

根据eRAN6.0配置调测指南完成站点配置调测：先ping测试PTN网关IP，再ping MME IP。检查SCTP建链情况，检查小区开通情况。endprint

5   测试验证

5.1  测试准备

为了能够准确衡量通过GSM900M升级EDGE++的效果，采用测试终端加测试软件进行定量测试的方法进行，相关的测试工具及设备包括：测试软件为Probe（版本：V300R005C00SPC300），测试终端为厂家A提供的LTE测试Mifi（E392u-12），测试服务器为内网FTP服务器，测试方式是使用大文件进行长时间保持上传下载业务，出现掉线情况时停车重新连接后继续测试。

5.2  上传/下载速率测试及业务验证

上传/下载速率验证采用定点测试。定点测试选取每个小区的电平中值点，RSRP在-85dBm左右时进行测试，时长3分钟，采用DU Meter软件的StopWatch功能进行统计，记录基站的平均速率，具体如表2所示：

表2    上传/下载速率测试

基站 RSRP/dBm 平均上传速率/Mbps 平均下载速率/Mbps

基站A测试点1 -66 16.5 16.7

基站A测试点2 -75 15.3 15.5

基站A测试点3 -84 14.8 14.9

基站B测试点4 -65 16.8 16.9

基站B测试点5 -75 15.6 15.7

基站B测试点6 -83 14.2 14.2

由表2可知，上传、下载均达到15Mbps左右时，可以满足农村地区的宽带接入要求。

5.3  用户接入

由于目前市面上还没有FDD-LTE上市，普通用户无法使用FDD-LTE终端接入EDGE++网络，可先将EDGE++信号通过支持FDD-LTE的Mifi或CPE终端转换成Wi-Fi信号，提供Wi-Fi热点，这样用户可以通过手机或者笔记本电脑的Wi-Fi功能接入Wi-Fi热点。对Wi-Fi热点下接入速率进行验证测试表明，在线播放视频、在线玩游戏都很流畅，用户体验良好。

6   总结

GSM900M作为宝贵的频谱资源，能够迅速升级为EDGE++网络，大大扩展了接入带宽，初期可用于解决农村热点区域高带宽、覆盖广等无线接入需求。充分利用农村地区GSM闲置频率资源，同时利用现有GSM投资，改造成本低，实施方便，与现有TD-LTE传输、核心网资源共用，网络部署快。唯一的瓶颈和制约点在于目前FDD-LTE受政策限制，尚未正式商用。

参考文献：

[1] 程鸿雁. LTE FDD网络规划与设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.

[2]  Juan Ramiro， Khalid Hamied. 自组织网络：GSM，UMTS和LTE的自规划、自优化和自愈合[M]. 吕召彪，彭木根，潘三明，等译. 北京： 机械工业出版社， 2013.

[3] 韩斌杰. GSM原理及其网络优化[M]. 北京： 机械工业出版社， 2009.

[4] 王映民. TD-LTE技术原理与系统设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.

[5] 金晓聪. 面向LTE时代的分组承载网[J]. 邮电设计技术， 2012（6）： 69-71.endprint

5   测试验证

5.1  测试准备

为了能够准确衡量通过GSM900M升级EDGE++的效果，采用测试终端加测试软件进行定量测试的方法进行，相关的测试工具及设备包括：测试软件为Probe（版本：V300R005C00SPC300），测试终端为厂家A提供的LTE测试Mifi（E392u-12），测试服务器为内网FTP服务器，测试方式是使用大文件进行长时间保持上传下载业务，出现掉线情况时停车重新连接后继续测试。

5.2  上传/下载速率测试及业务验证

上传/下载速率验证采用定点测试。定点测试选取每个小区的电平中值点，RSRP在-85dBm左右时进行测试，时长3分钟，采用DU Meter软件的StopWatch功能进行统计，记录基站的平均速率，具体如表2所示：

表2    上传/下载速率测试

基站 RSRP/dBm 平均上传速率/Mbps 平均下载速率/Mbps

基站A测试点1 -66 16.5 16.7

基站A测试点2 -75 15.3 15.5

基站A测试点3 -84 14.8 14.9

基站B测试点4 -65 16.8 16.9

基站B测试点5 -75 15.6 15.7

基站B测试点6 -83 14.2 14.2

由表2可知，上传、下载均达到15Mbps左右时，可以满足农村地区的宽带接入要求。

5.3  用户接入

由于目前市面上还没有FDD-LTE上市，普通用户无法使用FDD-LTE终端接入EDGE++网络，可先将EDGE++信号通过支持FDD-LTE的Mifi或CPE终端转换成Wi-Fi信号，提供Wi-Fi热点，这样用户可以通过手机或者笔记本电脑的Wi-Fi功能接入Wi-Fi热点。对Wi-Fi热点下接入速率进行验证测试表明，在线播放视频、在线玩游戏都很流畅，用户体验良好。

6   总结

GSM900M作为宝贵的频谱资源，能够迅速升级为EDGE++网络，大大扩展了接入带宽，初期可用于解决农村热点区域高带宽、覆盖广等无线接入需求。充分利用农村地区GSM闲置频率资源，同时利用现有GSM投资，改造成本低，实施方便，与现有TD-LTE传输、核心网资源共用，网络部署快。唯一的瓶颈和制约点在于目前FDD-LTE受政策限制，尚未正式商用。

参考文献：

[1] 程鸿雁. LTE FDD网络规划与设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.

[2]  Juan Ramiro， Khalid Hamied. 自组织网络：GSM，UMTS和LTE的自规划、自优化和自愈合[M]. 吕召彪，彭木根，潘三明，等译. 北京： 机械工业出版社， 2013.

[3] 韩斌杰. GSM原理及其网络优化[M]. 北京： 机械工业出版社， 2009.

[4] 王映民. TD-LTE技术原理与系统设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.

[5] 金晓聪. 面向LTE时代的分组承载网[J]. 邮电设计技术， 2012（6）： 69-71.endprint

5   测试验证

5.1  测试准备

为了能够准确衡量通过GSM900M升级EDGE++的效果，采用测试终端加测试软件进行定量测试的方法进行，相关的测试工具及设备包括：测试软件为Probe（版本：V300R005C00SPC300），测试终端为厂家A提供的LTE测试Mifi（E392u-12），测试服务器为内网FTP服务器，测试方式是使用大文件进行长时间保持上传下载业务，出现掉线情况时停车重新连接后继续测试。

5.2  上传/下载速率测试及业务验证

上传/下载速率验证采用定点测试。定点测试选取每个小区的电平中值点，RSRP在-85dBm左右时进行测试，时长3分钟，采用DU Meter软件的StopWatch功能进行统计，记录基站的平均速率，具体如表2所示：

表2    上传/下载速率测试

基站 RSRP/dBm 平均上传速率/Mbps 平均下载速率/Mbps

基站A测试点1 -66 16.5 16.7

基站A测试点2 -75 15.3 15.5

基站A测试点3 -84 14.8 14.9

基站B测试点4 -65 16.8 16.9

基站B测试点5 -75 15.6 15.7

基站B测试点6 -83 14.2 14.2

由表2可知，上传、下载均达到15Mbps左右时，可以满足农村地区的宽带接入要求。

5.3  用户接入

由于目前市面上还没有FDD-LTE上市，普通用户无法使用FDD-LTE终端接入EDGE++网络，可先将EDGE++信号通过支持FDD-LTE的Mifi或CPE终端转换成Wi-Fi信号，提供Wi-Fi热点，这样用户可以通过手机或者笔记本电脑的Wi-Fi功能接入Wi-Fi热点。对Wi-Fi热点下接入速率进行验证测试表明，在线播放视频、在线玩游戏都很流畅，用户体验良好。

6   总结

GSM900M作为宝贵的频谱资源，能够迅速升级为EDGE++网络，大大扩展了接入带宽，初期可用于解决农村热点区域高带宽、覆盖广等无线接入需求。充分利用农村地区GSM闲置频率资源，同时利用现有GSM投资，改造成本低，实施方便，与现有TD-LTE传输、核心网资源共用，网络部署快。唯一的瓶颈和制约点在于目前FDD-LTE受政策限制，尚未正式商用。

参考文献：

[1] 程鸿雁. LTE FDD网络规划与设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.

[2]  Juan Ramiro， Khalid Hamied. 自组织网络：GSM，UMTS和LTE的自规划、自优化和自愈合[M]. 吕召彪，彭木根，潘三明，等译. 北京： 机械工业出版社， 2013.

[3] 韩斌杰. GSM原理及其网络优化[M]. 北京： 机械工业出版社， 2009.

[4] 王映民. TD-LTE技术原理与系统设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.

[5] 金晓聪. 面向LTE时代的分组承载网[J]. 邮电设计技术， 2012（6）： 69-71.endprint