01-04-19
ANTAL UMTS/IMT-2000 TILLSTÅND
-1-
01-04-19
Skillnader vid utbyggnad av 2x10 MHz kontra 2x15 MHz nät
Bakgrund
Kommunikationen i ett UMTS-nät är tänkt att byggas upp i tre lager, där de olika lagren
har olika funktion och storlek. Varje lager har sin egen 5 MHz kanal. De olika lagren är
lagrade på varandra i stadsmiljö medan förmodligen endast makrocellagret kommer att
införas i glesbygd. Avsikten med de olika lagren är bland annat att en flexibilitet ska finnas
att flytta abonnenter mellan de olika lagren allteftersom kapacitetsbehoven, antalet
abonnenter i en cell, störmiljön, täckningen etc. ändras. Med detta förfarande kommer
befintligt frekvensutrymme att kunna nyttjas effektivt.
•
•
•
Makroceller är stora (radie flera km med maximal bithatighet ≤ 384 kbps) och nyttjas
för kommunikation där stor yttäckning erfordras och är tänkta både för storstad och
glesbygd. Många abonnenter delar på kapaciteten i en makrocell. Då kapacitet finns
nyttjas även makroceller vid kommunikation under rörelse, tex. i fordon under färd.
Problem med handover, etc. blir små då förflyttning till annan cell sker relativt sällan.
Slutligen nyttjas makrocellerna som ett slags hjälpceller som täcker upp då kapaciteten
slår i taket inom vissa mikro-/picoceller eller som utfyllnad där täckning är svår att
uppnå eller där störförhållandena är besvärliga för mikro- och picoceller.
Mikroceller är medelstora (radie några hundra meter med maximal bithastighet 384
kbps – 2 Mbps)) och placeras så att de tillsammans täcker tätbefolkade områden.
Mikrocellerna har god kapacitet och nyttjas både för stationär och mobil
kommunikation. Vid mobil kommunikation krävs en snabb och komplicerad planering
för att kommunikationen ska kunna upprätthållas vid färd mellan mikroceller.
Picoceller är små (radie ca. 50 m med maximal bithastighet på 2 Mbps) och placeras där
kapacitetsbehoven är stora, tex. i storstäder, kontorskomplex, etc. Picocellerna har hög
kapacitet och lämpar sig bäst för stationär kommunikation eftersom storleken försvårar
administrationen vid återkommande byten av celler. Tack vare att picocellerna placeras
tätt så kommer den totala kapaciteten i dessa celler att bli mycket hög.
TDD och FDD tilldelning
Vid skrivningen 2x10+5 MHz avser 2x10 MHz Frequency Domain Division, FDD och 5
MHz avser Time Domain Division, TDD.
FDD innebär att ena riktningen i kommunikationen ligger i en viss kanal (upplänk) och den
andra riktningen (nedlänk) ligger i ett annan. Kommunikationen kan pågå i full duplex
(samtidig sändning och mottagning), parallellt i två kanaler. FDD är tekniskt enklare att
realisera och tillverkarna satsar initialt på denna teknik. Detta har lett till att utvecklingen av
standard och produkter för TDD ligger efter utvecklingen av FDD.
TDD innebär att de båda riktningarna i kommunikationen delar på en kanal vilket sker
genom att kanalen delas upp i korta tidsluckor. TDD kommer inte att införas i ett första
skede av UMTS utbyggnaden. Räckvidden för TDD är kortare än för FDD. Ytterligare en
orsak är att TDD är mer störbenäget varför tekniken inte enkelt kommer att kunna
samexistera med FDD. Resultatet blir troligtvis att TDD endast kommer att kunna nyttjas
inomhus.
En TDD kanal kan således inte enkelt ersätta en FDD kanal och har därför ej analyserats
vidare i detta dokument.
-2-
01-04-19
Scenario
Antag att en operatör tilldelas 2x10 MHz och en annan 2x15 MHz. Vid likartad ökning i
trafikmängden är följande scenario troligt :
Båda operatörerna börjar med att bygga ut var sitt nät bestående av makroceller och
mikroceller. De kommer båda att kunna erbjuda fullgoda UMTS tjänster så länge
trafikmängden är låg.
I sinom tid kommer trafiken nå en nivå där fullgoda tjänster ej längre kan erbjudas. Vid
detta tillfälle kommer operatören med 2x15 MHz att bygga ut ett lager med picoceller och
därmed ha ett komplett UMTS-nät. (Ev. kan istället ytterligare ett lager mikroceller byggas
beroende på behov). Operatören med 2x10 MHz har inte denna möjlighet utan måste
istället modifiera och bygga ut sitt nät så att det förenklat består av dubbelt så många men
hälften så stora mikroceller.
Nu är frågan: Hur kommer dessa två nät att skilja sig ekonomiskt, praktiskt och
prestandamässigt ?
Kostnadsmässigt
2x15 MHz operatören kommer att kunna placera sina utrustningar för de två frekvenserna
på samma basstation vid fallet med två lager mikroceller. Utbyggnadskostnaderna blir då
relativt låga. Vid utbyggnad av picocellstruktur istället kommer antalet celler att bli i
storleksordningen 3-10 gånger fler och utbyggnadskostnaderna motsvarande högre.
2x10 MHz operatören kommer att vara tvungen att planera om sitt nät dels genom att, lite
förenklat, halvera de befintliga cellernas storlek samt att fördubbla antalet celler.
Utbyggnadskostnaderna blir betydligt lägre för 2x15 MHz operatören om denne bygger ut
ytterligare ett mikrocellager. Väljer denne istället att bygga ut ett picocellager blir
kostnaderna högre än för 2x10 MHz operatören. Picocellerna är dock billigare att bygga ut
varför slutsatsen är lite osäker.
Praktiskt
I fallet med GSM går cellplanering mycket ut på att undvika att lägga celler med
näraliggande frekvenser intill varandra. I fallet med UMTS går planeringen snarare ut på att
planera en lämplig effektfördelning i cellerna. För stor överlappning mellan celler medför
problem samtidigt som signalen måste nå fram till alla delar av den ”egna” cellen. 2x10
MHz operatören har endast en frekvens (makrocellen borträknad) vilket gör att
planeringen blir svår även om makrocellagret är en utväg vid knepiga situationer.
Koordinering till grannländer måste också beaktas. En 2x10 MHz operatör har en avsevärt
mer begränsad flexibilitet att koordinera tilldelade frekvenser mot operatör i angränsande
land. Detta kan skapa problem och då främst i den expansiva Öresundsregionen.
-3-
01-04-19
Prestandamässigt
Det finns ett ord som framstår som mycket viktigt vid diskussioner med experter inom
området och det är behovet av Flexibilitet. Bristen på flexibilitet för 2x10 MHz
operatören yttrar sig i tre prestandamässiga skillnaderna som lite generaliserat kan beskrivas
enligt följande :
1. När trafiken i en cell hos en 2x10 MHz operatör når taket t.ex. beroende på
att ett fåtal abonnenter samtidigt vill ha hög kapacitet eller att antalet
lågkapacitetsanvändare tillsammans når kapacitetsmaximum, så har denna
operatör begränsad flexibilitet och är hänvisad till att minska kapaciteten för
användarna i nätet dvs. tjänsternas kvalitet blir lidande. Makrocellslagret kan
förvisso användas men blir snabbt överbelastad och kan då inte nyttjas till
andra viktiga funktioner som tex. att ta hand om abonnenter som har
störningar, dålig teckning eller passerar igenom andra överbelastade celler. En
2x15MHz-operatör är flexiblare och kan flytta över vissa abonnenter till den
andra mikro- eller picocell kanalen.
2. För 2x10 MHz operatören kommer det att vara betydligt svårare att
upprätthålla en hög datahastighet för abonnenter i rörelse dels beroende på att
mikrocellerna är mindre så att mindre tid finns till planering och handover
men framförallt på att abonnenten i rörelse ofta kommer in i celler som är
högt belastade, (beroende på att samtliga abonnenter hos denna operatör
måste dela samma kanal). Flexibiliteten att upprätthålla abonnents
kapacitetsbehov vid färd genom cellerna kommer att vara begränsad när det i
princip inte finns någon valmöjlighet bland kanaler utan abonnenten får den
kapacitet som finns tillgänglig. Återigen kan makrocell kanalen nyttjas men blir
snabbt överbelastad och kan då inte nyttjas till andra viktiga funktioner som
tex. att ta hand om abonnenter med störproblem, dålig täckning eller under
passage genom andra överbelastade celler. 2x15 MHz operatörens mikro- och
picocellkanaler är betydligt mindre belastade varför problemet inte är vanligt
hos denne.
3. Mellan grannkanaler uppstår det ofta störningar. Vid GSM-fallet kan dessa
minimeras genom att inte fysiskt lägga grannkanalceller i närheten av varandra.
För 2x10MHz-operatören i UMTS fallet finns denna möjlighet
överhuvudtaget inte. 2x15 MHz operatören kommer också att vara begränsad
men har med sina två (makrocellen borträknad) kanaler ändock en väsentlig
större flexibilitet i detta avseende. Fördelen är tydlig när man betänker att en
2x15 MHz operatör alltid har minst en kanal som ej ligger i angränsning till en
konkurrent. 2x10-MHz-operatören kommer alltid att ha konkurrenter som
grannar till sina bägge kanaler. Följden för 2x10MHz-operatören är att så snart
det uppstår en störning så måste makrocellens kapacitet utnyttjas som därmed
får en grundbelastning som minskar flexibiliteten i andra situationer.
-4-
01-04-19
Andra scenarier
Det uppställda scenariot utgår från att 2x10 MHz operatören väljer att bygga ett makrolager
och ett mikrolager. Ett annat scenario som är möjligt är att operatören istället väljer att
bygga två lager mikroceller. Fördelen med detta är en ökad flexibilitet på de lägre lagren
som har en bättre kapacitet. Övergången till glesbygd blir dock svår och den hjälpande
makrocellsnivån finns inte till hands när kapacitetsbrist eller störning uppstår i någon cell.
Kostnaderna blir dessutom högre pga. fler basstationer men scenariot har ändock sina
fördelar, trots att det inte heller kan nyttja de möjligheter som finns inom UMTS. Andra
scenarier baserade på picoceller kan också vara tänkbara men inte troliga i ett initialt skede
pga. de höga utbyggnadskostnaderna.
Slutsats
Tanken med de tre lagren i UMTS är att uppnå en flexibilitet i nätet som medför att
tjänster men hög kvalitet och kapacitet kontinuerligt kan erbjudas . Flexibiliteten innebär
också att svårigheterna för operatörerna minskar vid såväl utbyggnad som drift av näten.
Slutligen medför flexibiliteten att radiospektrumet kommer att nyttjas effektivt.
Vid en jämförelse mellan operatörer som tilldelas 2x10 MHz respektive 2x15 MHz vid i
övrigt jämförbara förutsättningar kommer ett antal tekniska skillnader att finnas som
påverkar kvaliteten hos de tjänster som kan erbjudas. Skillnaderna kommer främst att visas
i att den operatör som tilldelas 2x10 MHz kommer att få svårt att upprätthålla hög och
kontinuerlig kapacitet med bra kvalitet i sina tjänster. Skillnaderna kommer att vara tydliga
framförallt under förflyttning.
Konkurrensen kan visserligen sägas öka genom att ge möjlighet till etablering av 5 UMTSnät. En 5-tillståndslösning får dock till följd att UMTS inte nyttjas på det sätt som det är
tänkt. De tekniska möjligeter som finns med UMTS kan då inte nyttjas fullt ut. Detta kan
leda till att de tjänster som erbjuds blir sämre och dyrare än vad kunderna accepterar, vilket
rimligen påverkar lanseringen av mobila datatjänster negativt.
Ytterligare en aspekt som bör framhållas är att ska uppdelningen av tillgängliga frekvenser
bli rättvis och ej ge konkurrensfördelar tillvissa operatörer kan denna uppdelning endast
ske genom valet av 4 operatörer.
Skulle 5 operatörer väljas innebär det att två operatörer tilldelas 2*15 MHz + 5 MHz
medan de andra tre erhåller endast 2*10 MHz + 5 MHz vilket skulle ge de operatörer som
får mer frekvenser en konkurrensfördel.
Skulle 6 operatörer väljas innebär det att 5 operatörer tilldelas 2*10 MHz + 5 MHz medan
den 6:e får nöja sig med 2*10 MHz vilket ur teknisk synvinkel innebär en orimligt låg
tilldelning. Rimligheten i att tilldela 6 licenser i ett land med den befolkning och yta som
Sverige har kan dessutom ifrågasättas.
-5-
