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GSM 无线网络规划指导书无线网络规划指导书 2 2 0 0 0 0 8 8 年年 6 6 月月 目目 录录 1移动通信的特点移动通信的特点.1 1.1移动通信的传播媒介的特点.1 1.2移动通信的传播环境是复杂的干扰环境.2 1.3移动通信的频谱资源非常有限.2 1.4移动通信系统的容量.3 2无线传播模型无线传播模型.3 2.1宏蜂窝模型.3 2.1.1Hata模型.3 2.1.2Okumura-Hata模型.3 2.1.3COST-231 Hata模型.4 2.1.4Lee模型4 2.1.5Egli传播模型.5 2.1.6TCP 999宏蜂窝模型.5 2.1.7Urban模型.6 2.2微蜂窝模型.6 2.2.1经验模型7 2.2.2准三维UTD模型7 2.2.3LEE微蜂窝模型8 2.2.4Wavesight射线跟踪模型.9 3无线网络规划无线网络规划.9 3.1规划流程.9 3.2前期准备及调研阶段.10 3.2.1基础数据收集和分析10 3.2.2确定建设策略、原则及思路11 3.2.3制定目标11 3.3预规划阶段.15 3.3.1方案规模确定15 3.3.2网络架构确定16 3.3.3预规划方案制定17 3.4现场选点阶段.17 3.4.1搜索圈确定19 3.4.2确定目标站点和候选点19 3.5软件仿真.22 4设备选型原则设备选型原则.22 4.1主设备选型.22 4.2载波配置建议.23 4.3天线选型.26 4.3.1天线选型26 4.3.2常用天线型号32 4.3.3天线安装位置34 5网络拓扑结构优化原则网络拓扑结构优化原则.35 5.1网络扩容总体策略.36 5.2网络扩容原则和方法.36 1移动通信的特点 移动通信是指通信的一方或双方可以在移动中进行的通信过程,也就是说 ,至少有一方具有可移动性。可以是移动台与移动台之间的通信,也可以是移 动台与固定用户之间的通信。移动通信满足了人们无论在何时何地都能进行通 信的愿望,上个世纪 80 年代以来,特别是 90 年代以后,移动通信得到了飞速 的发展。 相比固定通信而言,移动通信不仅要给用户提供与固定通信一样的通信业 务,而且由于用户的移动性,其管理技术要比固定通信复杂得多。同时,由于 移动通信网中依靠的是无线电波的传播,其传播环境要比固定网中有线媒质的 传播特性复杂,因此,移动通信有着与固定通信不同的特点。 1.1移动通信的传播媒介的特点 移动通信的用户由于要进行自由移动,其位置不受束缚。所以必须利用无 线电波进行传输,但与有线传播媒介相比,无线电波的传播特性一般都很差, 而且不同用户的传播信号在传播过程中还会互相干扰,因此建立无线传输系统 远比有线系统复杂。 首先,移动通信的工作环境十分复杂,电波不仅会随着传播的距离增加而 发生弥撒损耗,并且会受到地形、建筑物的遮挡而发生“阴影效应”,而且信 号经过多点反射,会从多条路径到达接收地点,这种多径信号的幅度、相位和 到达时间都不一样,它们相互叠加会产生电平快衰落和时延扩展; 其次,移动通信常常在快速移动中进行,这不仅引起多普勒频移,产生随 机调频,而且会使得电波传播特性发生快速的随机起伏。因此可以认为,无线 传播环境是一种随时间、环境和其它外部因素而变化的传播环境。 图 无线信道衰落示意图 通常,无线信道的传播模型可分为大尺度(Large-Scale)传播模型和小尺 度(Small-Scale)传播模型两种。大尺度模型主要用于描述发射机与接收机之 间长距离(几百或几千米)上的信号强度变化。小尺度模型用于描述短距离 (几个波长)或短时间(秒级)内接收信号强度变化。大尺度传播模型一般用 阴影衰落模型,小尺度采用瑞利快衰落模型。 1.2移动通信的传播环境是复杂的干扰环境 移动台在移动时不仅受到城市环境中的各种工业噪声和天然电噪声的干扰, 同时,由于系统内有多个用户,因此,移动用户之间还会有互调干扰、邻道干 扰、同频干扰等。这就要求在移动通信系统中对信道进行合理的划分和频率的 再用。 1.3移动通信的频谱资源非常有限 移动通信由于不同传播路径之间互相干扰,频谱资源非常有限,而用户由 越来越多。如何提高移动通信系统的通信容量,始终是移动通信发展中的焦点。 为了解决这一矛盾,一方面要开辟和启用新的频段;另一方面要研究各种新技 术和新措施,以压缩信号所占用的频带宽度和提高频谱的利用率。而这些所用 的措施都是和传播环境有着必然的联系,如果不了解无线传播环境的特点,这 些新技术和新措施都无从谈起。 1.4移动通信系统的容量 早期的民用无线移动话音通信主要面向警用和出租车调度,占用超高频频 段。随着个人移动电话应用需求的增长,使用了更高的甚高频频段。后来,人 们认识到应该更有效地利用无线频谱进行话音通信。 为了满足有限的频谱资源为更多的移动电话用户服务的需求,引入了无线 蜂窝系统的概念。蜂窝系统的主要特征为: (1) 通过控制发射功率使得频谱资源在一个大区中的不同小区间重复利用; (2) 通过将小区分割为更小的小区的方法来增大系统的容量。 2无线传播模型 传播模型是移动通信网小区规划的基础。模型的价值就是保证了精度,同 时节省了人力、费用和时间。利用高精度的预规划方法并通过计算机仿真,通 过比较和评估计算机输出的所有方案的性能,我们就能够很容易地筛选出最佳 蜂窝站址配置方案。因此,可以说传播模型的准确与否关系到小区规划是否合 理,是否以比较经济合理的投资满足了用户的需求。 如果仅仅根据经验而无视各地不同地形、地貌、建筑物、植被等参数的影 响,必然会导致所建成的网络或者存在覆盖、质量问题,或者所建基站过于密 集,造成资源浪费。随着我国移动通信网络的飞速发展,越来越重视传播模型 与本地区环境相匹配的问题。而无线传播模型根据覆盖范围、天线挂高等因素, 可分为宏蜂窝模型和微蜂窝模型。 2.1宏蜂窝模型 2.1.1Hata 模型 Hata 模型是一种广泛使用的传播模型,根据应用频率的不同,Hata 模型分 为: Okumura-Hata 模型 适用的频率范围为 1501500MHz,主要用于 900MHz。 COST-231 Hata 模型 适用的频率扩展到 2GHz 的 Hata 模型扩展版本。 2.1.2Okumura-Hata 模型 Okumura-Hata 模型适用于小区半径大于 1km 的宏蜂窝系统,基站有效天线 高度在 30200m 之间,移动台有效天线高度在 110m 之间。该模型以市区传播 损耗为标准,在此基础上对其他地形做了修正。 在市区,Okumura-Hata 经验公式如下: dhhahfL teretem lg)lg(55 . 6 9 . 44)()lg(82.13lg16.2655.69 式中,f 是载波频率;hte是发射天线有效高度;hre是接收天线有效高度; d 是发射机与接收机之间的距离;a(hre)是移动天线修正因子。 2.1.3COST-231 Hata 模型 在不少城市的高密度区,简单的使用 Okumura-Hata 模型将出现预测值明显 偏高的问题。因此产生了 Okumura-Hata 的扩展模型,即 COST-231 Hata 模型。 COST-231 Hata 模型路径损耗的计算公式为: Mteretem CdhhahfdLlg)lg(55 . 6 9 . 44)()lg(82.13lg 9 . 33 3 . 46)( 式中,为大城市中心校正因子。 M C 2.1.4Lee 模型 W.C.Y. Lee 于 1982 年提出 LEE 模型,该模型的参数很容易在实测中得到, 因此受到了广泛的欢迎。LEE 模型将地形地貌的影响分成三种情况计算:无阻 挡的情况,有阻挡的情况以及水面反射的情况。 (1)无阻挡的情况 考虑地形的影响,无阻挡时的路径损耗为 0 , 0 1 lg)(lg20lg f f nvLGP h h d d PL tREFtREF bREF b r 式中,Pr1为在特定城市中,当实测使用的基站天线为半波长天线,高为 x 米,发生功率为 y 瓦是,1km 处的接收功率。d0一般取 1km,hb为基站天线有 效高度,f0一般取 850MHz,而 L(v)为衍射损耗。 (2)有阻挡的情况 此时的路径损耗为: 0 , 0 1 lglg20lg f f nGP h h d d PL tREFtREF bREF b r 水面反射的情况 2 4 d GGPP mttr 式中,Gt为基站天线增益;Gm为移动台天线增益; 为波长; 为移动无 线通信环境引起的衰减因子(01)。当 =1 时,此时的路径损耗即为自由 空间路径损耗。 2.1.5Egli 传播模型 实验证明,在宏蜂窝室外传播环境中,接收信号的功率(单位是 dB)随 40lgd 的增大而减小,且二者呈线性关系。因此,Joan Egli 在 1957 年提出了 Egli 模型.该传播模型是一种简化的不规则地形上的无线传播模型,其全称为 “平均坡面高度为 50ft 的山坡地形上的传播模型” 。它是基于实测数据而提出 的,传播路径损耗为: )lg(20lg20lg40117 RTH HfDA 式中,A 为路径损耗值(单位为 dB) ;D 为发射机与接收机之间的距离;f 是载波频率;为发射电线高度;为接收天线高度。 T H R H 在两个半波偶极天线之间的自由空间损耗为: fDAFSlg20lg2027.32 因此,在上式中必须减去自由空间传播所引起的损耗,才能得到 Egli 模型 损耗: )lg(20lg2073.84 RTFSEgli HHDAAA 2.1.6TCP 999 宏蜂窝模型 999传播模型由Okumura-Hata模型演进得到,主要适合郊区、农村和普通市 区。频段范围150-2000MHz,也可在此频段基础上作适当扩展。站间距0.2- 100km,天线高度20-200m,接收天线高度1-5m。要求的地图数据包括地图的海 拔高度信息以及地貌分类信息(即Elevation和Land Use图层) 。 9999传播模型的路径损耗测量要输入以下参数: 1)有调校参数A0-A3的Okumura-Hata模型传播公式; 2)各种Land use对应的损耗。 计算公式如下: 22 )()(LJDFRKDFRmobilemkHOA b 其中, 22 )(log78 . 4 log49.44)75.11log(2 . 3 loglog3log2log10 FFhm HEBKdAHEBKAdAAHOA 是路径损耗,是 Okumura-Hata 模型传播公式的变形, b LHOA 是各种 Land use 对应的损耗,是 Knife-edge 衍射损耗,mobilemkKDFR 是 Spherical earth 衍射损耗,是和的修正因子,是基JDFRKDFRJDFRd 站和移动台距离(km) ,是频率(MHz) 。F 下面给出 A0-A3 的默认值。 参数默认值(dB) A036.2 A130.7 A2-12.0 A30.1 2.1.7Urban 模型 Urban 模型需要 20m 以上精度,最好是有建筑物高度的三维地图,也可以 是没有建筑物高度的三维地图。对于没有建筑物高度的三维地图,Urban 模型 在调校过程中可以根据路测数据手工调校出建筑物的平均高度。Urban 模型包 括以下模型: Half-Screen 模型:模拟沿屋顶传播的无线信号 Recursive 模型:模拟沿街道传播的无线信号 Building Penetration Model:模拟穿透建筑物传播的无线信号 2.2微蜂窝模型 2.2.1经验模型 经验模型是在大量测量的基础上产生的,该模型与宏蜂窝室外传播最大的 不同在于; 1)模型适用范围小,只适用于基站附近区域(这一点也是微蜂窝模型的共同特 征) ; 2)接收天线在发射天线的附近即只考虑发射天线临近地区的室外传播; 3)建筑物的绕射主要由屋顶绕的构成。 当大线高度为 5-20m发射无线与接收天线间的距离为 200m-1KM 时,有 式中 S 是接收信号场强单位为 dBm;d 为发射大城与接收大线问的距离,单 位为 m;a 为短距离基本衰减事,约等于 1;b 是山于 d100m 而产生的附加衰减 率团子;g 是“断点”的位置;c 是可缩放因子,由具体传播环境而定。 经验模型有两个极端的情况(以下假设“断点”g 为一个常数) (1) 当距离 d 远远小于“断点”g 时 (2) 当距离 d 远远大于“断点”g 时 式中,b 约等于 1。 2.2.2准三维 UTD 模型 准三维 UTD 模型对微蜂窝区域的预测是相当准确的。在该模型中假设建筑 物的墙高于接收天线,使屋顶的绕射可以被忽略,该模型考虑了多种视距传播 路径,还考虑了非视距传播路径。在传播模型中街道中有大量的拐弯,建筑物 的墙也并不都是共面的。该模型中包括了墙和墙、墙和地面、地面和墙之间的 反射、建筑物之间的绕射等,绕射和反射对接收场强所造成的影响取决于街道 的宽度、接收天线的位置、建筑物和地表的反射系数等参数。 准三维 UTD 定义的接收信号功率为 式中 Pr只为接收信号功率;Pt为发送信号功率;A 为大线的半径;S 为功 率密度;为无线电波波长;Gr为接收天线增益;Gt为发送天线增益;Er为接 收端总场强;Et满足 传播路径损耗为: 2.2.3LEE 微蜂窝模型 LEE 微蜂窝模型基于一个假设:信号的衰减和传播路径上建筑群的长度有 很大的相关性。即路径损耗会随着建筑物群的增加而增加。 LEE 微蜂窝小区路径损耗公式为 式中,ht为基站天线有效高度;d 为发射天线和接收天线之间的距离; Llos(d,ht)为视距传输损耗;LB为街区引入的损耗。 Llos(d,ht)满足 2.2.4Wavesight 射线跟踪模型 WaveSight 射线跟踪模型由 WaveCall 公司开发,作为 AIRCOM 公司的 Enterprise 软件的插件在本项目中用于覆盖预测仿真。 WaveSight 射线跟踪模型基于标准衍射理论及射线跟踪算法,综合考虑电波 传播范围内建筑物的轮廓、高度、地形剖面图以及电波在垂直面与水平面上的 射线传播特性,精确地预测出覆盖区域每一点的接收场强值。 对比传统射线跟踪模型,WaveSight 具有优点十分明显:首先,WaveSight 射线跟踪模型采用了不同于传统射线跟踪模型的算法,空前地提高了计算效率: 该模型完成一个基站的覆盖预测所需时间仅是传统射线跟踪模型所需时间的 1/3 左右,不仅保证了覆盖预测的精度,同时还保证了覆盖预测的速度。此外, WaveSight 模型使用简单,该模型不需要使用测试数据对其进行调校,仅需要 输入两个参数:使用频率及接收端高度。 WaveSight 射线跟踪模型的缺点是:仅适用于市区环境,对电子地图精度要 求较高,不仅要求地图精度必须达到 5m 以上,而且要求提供建筑物高度信息。 如果电子地图精度不够,将无法使用 WaveSight 射线跟踪模型。 3无线网络规划 3.1规划流程 GSM 无线网络规划一般可以划分为五个阶段:前期准备及现场调研阶段、预 规划阶段、现场选点阶段、方案仿真验证阶段、方案编制及审核阶段。下图为 GSM 无线网络规划流程图。 图 GSM 无线网络规划流程图 3.2前期准备及调研阶段 3.2.1基础数据收集和分析 新建新建 GSM 无线网络无线网络 对于新建 GSM 无线网络,需要制定详细的调研提纲,调研结果做为新建 无线网络的依据和基础。调研的方式包括查阅年鉴、政府网址、各运营商统计 报告以及向运营商的省/市级公司进行现场调研等等。调研提纲应至少包括以下 内容: (1)规划目标区域的基本情况,具体包括人口、经济、乡镇等情况;调研结 果用于了解规划目标区域的情况。 (2)覆盖需求,具体包括面、线、点覆盖需求等;调研结果用于确定规划目 标区域的覆盖需求。 (3)通信行业发展情况,具体包括本地竞争对手的基站数量、分布情况(布 点图或分布表) 、话务情况(话务需求统计表) 、用户数量及潜在用户需 求等等。 扩容扩容 GSM 无线网络无线网络 对于扩容 GSM 无线网络,资料收集的重点放在已有网络的现状上。调研 的方式包括路测、OMC 后台数据分析、以及向省/市级公司进行现场调研等。 调研提纲应包含以下内容: (1) 现有网络的基站数量及分布情况;调研结果用于了解当前网络的规模情 况;为后续的扩容工作提供参考和依据;现有网络的投诉点;调研结果 有助于了解当前无线网络问题的所在区域,为后续扩容方案提供依据。 (2) 现有网络的话务统计情况;调研结果有助于了解当前无线网络的话务拥 塞情况、网络利用率、通话质量等等,为后续扩容方案提供依据。 (3) 现有网络的路测数据及分析报告;调研结果有助于了解当前无线网络通 话质量、干扰情况及切换情况等,有助于对网络问题进行定位跟踪,为 后续扩容方案提供依据。 (4) 其他相关资料;除上述资料外,调研提供可根据需要将制定扩容方案所 需要的资料包含进来;例如扩容目标区域的基本情况、新增的面、线、 点覆盖需求以及通信行业发展情况。 3.2.2确定建设策略、原则及思路 无论是新建 GSM 无线网络,还是扩容 GSM 无线网络,网络建设的策略、原 则及思路都是制定网络建设目标的基准。因此在制定无线网络建设目标之前, 首先要明确无线网络建设的策略、原则及思路。 网络建设策略对不同阶段的建设方式、建设重点给予战略性的指导;网络 建设原则指出了网络建设过程中质量、成本及进度等方面的要求;网络建设思 路则阐述了网络建设重点及建设方案。 网络建设的策略、原则及思路一般首先由集团公司或省公司制定,再由地 市公司进行细化。地市公司的建设思路必须以集团公司及省公司的建设思路为 基准,不能与之违背。 3.2.3制定目标 3.2.3.1区域划分区域划分 无线网规划中的区域分类指按一定的规则对有效覆盖区进行划分和归类, 不同区域类型的覆盖区采用不同的设计原则和服务等级,以达到通信质量和建 设成本的平衡,获得最优的资源配置。 区域划分应综合考虑无线传播环境因素和业务分布因素。下面给出某规划 项目中区域划分的依据示例。 按无线传播环境分类 无线传播特性主要受地形地貌、建筑物材料和分布、植被、车流、人流、 自然和人为电磁噪声等多个因素影响。移动通信网络的大部分服务区域的无线 传播环境可分为密集市区、市区、郊区(乡镇)和农村 4 大类。 如下表所示: 表 按无线传播环境分类的典型区域描述 区域类型区域类型典型区域描述典型区域描述 密集市区 区域内建筑物平均高度或平均密度明显高于城市内周围建筑物, 地形相对平坦,中高层建筑可能较多。 市区 城市内具有建筑物平均高度和平均密度的区域;或经济较发达、 有较多建筑物的城镇。 郊区(乡镇) 城市边缘地区,建筑物较稀疏,以低层建筑为主;或经济普通、 有一定建筑物的小镇。 农村(开阔地) 孤立村庄或管理区,区内建筑较少;或成片的开阔地;或交通 干线。 按业务分布分类 网络规划建设应首先确保语音业务,在此基础上,重视数据和多媒体业务, 增加有特色的服务和竞争的差异化。按业务发展策略和业务分布情况,服务区 域划分如下表。 表 按业务分类的典型区域描述 区域类型区域类型特征描述特征描述业务分布特点业务分布特点 A 主要集中在区域经济中心的特大城市, 面积较小。区域内高级写字楼密集, 是所在经济区内商务活动集中地,用 户对移动通信需求大,对数据业务要 求较高。 1用户高度密集,业务热点地区 2数据业务速率要求高 3数据业务发展的重点区域 4服务质量要求高 B 工商业和贸易发达。交通和基础设施 完善,有多条交通干道贯穿辖区。城 市化水平较高,人口密集,经济发展 快、人均收入高的地区。 1用户密集,业务量较高 2提供中等速率的数据业务 3服务质量要求较高 C 工商业发展和城镇建设具有相当规模, 各类企业数量较多,交通便利,经济 发展和人均收入处于中等水平。 1业务量较低 2只提供低速数据业务 D 主要包括两种类型的区域: 1交通干道 2农村和山区,经济发展相对落后。 1话务稀疏 2建站的目的是解决覆盖 3.2.3.2制定规划目标制定规划目标 根据无线网络建设策略、原则及思路,将规划目标区域划分为不同重要等 级区域,每个区域对应不同的建设目标。根据不同的建设目标,我们确定不同 的覆盖半径及基站容量,从而得出具有针对性的建设方案。 (1)覆盖目标:无论是新建网络,还是扩容网络,无线网络覆盖都是规划 方案的重点,包括未来城市发展规划的一些重点项目、现网存在需覆盖增强等 区域。在有效覆盖区内,典型区域的网络覆盖应达到一定的要求。 (2)容量目标:在重点保证无线网络覆盖的同时,也应考虑网络容量能够 满足业务发展的需求。在考虑容量配置时应考虑当地的实际业务需求和网络能 力的平衡。在现网扩容时,需重点分析现网话务热点、超忙小区、拥塞小区和 语音、数据业务的分布,并制定相应的解决方案。因此,不同的区域类型,无 线网络容量的服务等级应达到不同的要求。 (3)质量目标:另外,还需确保网络建成后,能够提供满足要求的通信质 量。因此,规划方案的目标质量还需达到一定的要求。 (4)成本、进度等其它目标:除了覆盖、容量、质量等要求,还可能有其 他目标要求,比如成本要求、进度要求等等。在制定规划方案时,应结合实际 情况予以满足。但是,需要指出的是,一些目标之间有可能是冲突的。例如, 对于 GSM 系统而言,要求成本降低,则可能导致覆盖目标及质量目标无法完 成。另一方面,如果确保覆盖目标,实际成本可能超出成本许可的范围。因此, 在考虑规划方案时,需平衡各规划目标,获取满足要求的最佳方案。 3.2.3.3覆盖半径取定覆盖半径取定 无线传播环境是非常复杂的,受到地形、地貌、建筑物、天气等影响,无 线电波的传播损耗难以准确地预测。 无线传播模型通过建立一个经验模型,需要对实际的路径损耗进行一系列 的测量,找出比较适合于这些测量值的函数,同时,对于某个特定环境获取相 应的参数值,频率,天线高度等来减少模型和测量值的差别。得到某种环境下 的经验模型公式。当我们在与原始测量环境相似的环境中应用时,就可以用经 验模型进行系统设计。这正是无线传播模型调校工作的应用意义所在。 无线链路预算是对一条通信链路中的各种损耗和增益的核算。对收发信机 之间信号传递过程中的各要素损益进行分析,获得一定场景下满足覆盖要求允 许的最大传播损耗,选用合适的电磁波传播模型,可以有效地评估基站的覆盖 范围。链路预算可分为下行链路预算和上行链路预算,其中上行链路预算的各 种因素为已知或准确估计,结果较为可靠,工程上一般通过上行链路预算对基 站覆盖能力进行估算。不同的业务有不同的链路预算的结果。 上行链路预算计算公式如下: 最大允许空间路径损耗移动台发射功率(dBm)移动台天线增益(dB)人 体损耗(dB)馈线损耗(dB)基站接收天线增益(dBi)建筑物或车体穿透损耗 (dB)慢衰落余量(dB)快衰落余量(dB)干扰余量(dB)基站接收灵敏度(dBm) 按照相关参数取定,可以计算不同环境和覆盖要求情况下的上行链路最大 允许路径损耗。实际工程设计中,应根据具体无线网络传播环境、网络设计目 标、厂家设备性能、具体工程参数设定等进行具体调整。 下表为相关参数取定后的链路预算表。 表 链路预算示例表 序 号 参数 单 位 取 值 (1)移动台发射功率dBm33 (2)移动台天线增益dBi0 (3)人体损耗dB3 (4)馈线损耗dB3 (5)基站接收天线增益dBi15 (6)建筑物或车体损耗dB20 (7)慢衰落余量dB3 (8)快衰落余量dB3 (9)干扰余量dB2 (10)基站接收灵敏度dBm-105 (11)未考虑穿透损耗的链路预算dB139 (12)考虑穿透损耗的链路预算dB119 根据对广州地区的传播模型校正,我们建议不同的地形地貌,GSM900 和 DCS1800 的基站天线挂高和覆盖半径如下表。实际规划选点时,应具体分析建 筑物的高度、轮廓、分布和对信号的遮挡情况,综合评估站点的覆盖能力。 地形类别地形类别建议站高建议站高900900 基站覆盖半径基站覆盖半径18001800 基站覆盖半径基站覆盖半径 密集市区 30-35m400450m250350m 普通市区 30-35m600750m450550m 地形类别地形类别建议站高建议站高900900 基站覆盖半径基站覆盖半径18001800 基站覆盖半径基站覆盖半径 郊区乡镇 40-45m1km1.2km0.7km1km 农村开阔地 45-50m2km3.5km1.5km2.5km 3.3预规划阶段 3.3.1方案规模确定 确定方案规模,就是确定站点的个数。站点的个数由基站的覆盖能力及容 量能力分别确定。如下图所示,一方面通过链路预算结合传播模型,确定基站 覆盖半径,从覆盖的角度确定基站数量 Nf;另一方面,通过话务需求和话务模 型,确定基站的容量,从容量需求的角度确定基站数量 Nc。 区域划分 确定传播模型确定话务模型 链路预算确定话务需求 确定基站覆盖 半径 确定目标负载 下的基站容量 确定覆盖基站 需求Nf 确定容量基站 需求Nc NfNc 调整覆盖 半径 基站配置可调 确定最终基站 规模N Y N Y N 表 方案规模确定流程图 比较 Nf及 Nc,如果 Nf小于 Nc,则说明按 Nf数量建网的话,基站覆盖能 够满足要求,但容量无法满足实际要求。因此,如果 Nf小于 Nc,则需要调整 基站的配置,例如增加载频或信道板,以满足容量需求,如果无法调整配置, 则需要调整基站的覆盖半径。 最佳规划方案应是网络能够满足覆盖需求及容量需求,同时网络利用率能 够达到规划目标。 3.3.2网络架构确定 新建无线网络 对于新建无线网络,网络架构的确定至关重要,因为网络架构直接关系到 后续网络规划方案及网络质量。常见的网络架构有全向、定向 120 度及定向 60 度(俗称“三叶草架构” ) ,现在用的比较多的网络架构为定向 60 度。如下图所 示(D 为站间距,R 为小区覆盖半径) 。 定向 120 度定向 60 度 图 常见网络架构示意图 确定网络架构,首先需要确定网络扩展的“原点” 。网络规划的“原点”一 旦定下,一般不建议变动,否则会带来整个网络的调整。因此,一般情况下, 建议网络的“原点”定在自有物业上,同时周围有合适的自有物业进行网络扩 展。 确定“原点”后,根据整个城市建筑物走向,街道走向及自有物业的分布 情况,确定基站的标准方向。理想状况下,基站的标准方向相隔 120 度。例如 CellA 小区方向为 a 度,则 CellB 小区的方向为 a+120 度,CellC 小区方向为 a+240 度。 扩容无线网络 对于扩容无线网络,网络架构及基站方向应参考已有网络的情况进行确定。 目标是减少对已有网络的干扰,提高扩容区域的网络质量。 3.3.3预规划方案制定 确定网络规模、网络架构及标准方向后,可以结合规划地区信息制定预规 划方案,并得到布点图。 预规划布点方法如下: (1) 根据确定规划“原点” 、标准方向及不同区域类型下的覆盖半径; (2) 以原点为中心,沿标准方向向外扩展网络,在合适的站间距区域, 选取适合的位置建站。如果是市区,建议该站点应规划在合适的楼 宇上;如果是郊区或者农村,建议站点应规划在高度合适同时适合 建站的地点。 (3) 站点不应规划在江河、湖泊、密林等不适宜建站的地点。一些明确 无法建站的住宅区,应提交考虑合适的规划方案。 (4) 随着网络不断向外扩展,基站的方向以及覆盖半径可以随之逐步微 调,以适应周围环境的变化。 完成预规划布点后,应在 Mapinfo 或 Google Earth 上整理预规划布点图及 相关站点信息汇总表。 3.4现场选点阶段 现场选点是无线网络规划工作中的重点之一。现场选点的好坏,将直接影 响到后续规划方案的操作性和可实施性,减少谈点的工作量。选点的流程如下 图所示: 确定覆盖范围 划分区域类型 确定各区域类型的站距 优先考虑自有物业作为站点, 综合网络结构和站间距要求, 定出各站点的初步选址范围 (从密集市区开始,逐步扩展 到郊区、农村) 自有物业信息 导入Mapinfo 从密集市区开始进行现场勘察, 每个站点都选出多个候选点 候选点覆盖预测 满足要求? 与其它已确定的站点一起进行覆盖预测 满足要求? 选择另一个候选点 候选站点的物业谈判、建设 难度等其它方面满足要求? 选定该站点 已选定所有站点? 输出站点选址方案 下一个站点 Y N N Y 该部分内容与预规 划相应内容有重叠 N Y Y 开始 结束 N 图 选点流程图 从图中可以看出,选点需要结合预规划结果、自有物业分布情况以及现场 调研资料,综合考虑网络架构及站间距要求,优先考虑自有物业,从密集市区 开始,逐步扩展到郊区、农村。 在现场选点时,需要综合考虑周围的环境,判断最佳站点的位置;然后在 最佳位置附近设定搜索圈,在搜索圈内,选取合适的建筑物做为候选站点。候 选站点选取后,需要对候选站点进行查勘,对高度、承重、建站可行性、业主 意见等资料进行收集。一般情况下,建议选取 1 个主选点,并根据需要选取 1 个以上的候选点。 3.4.1搜索圈确定 不同区域类型,基站的覆盖半径也不同。网络结构的合理性直接关系到今 后网络的质量,因此需要尽量确保网络结构不被破坏。 在选点的过程中,站址应尽量选在规划网孔中的理想位置(见下图,D 为 站间距,R 为单小区覆盖距离,每三个六边形为一个三小区的基站) ,其偏差不 应大于相邻站间距的八分之一;基站的天线应能装在周围具有良好视野的建筑 物位置上。 R D 图 选点网孔示意图 距离理想位置的偏差值(例如站间距的八分之一)为站点的搜索圈半径, 在搜索圈内寻找合适的站点,就能够确保网络结构的合理性。实际选点过程中, 市区建议偏差值不超过八分之一,郊区、农村建议不超过四分之一。 如果在搜索圈内找不到合适的站点,则需要对该站点及该站点周围一圈站 点进行统一调整,确保网络覆盖能够达到规划目标。 3.4.2确定目标站点和候选点 站址选择对无线网络的质量和发展有着至关重要的影响,是良好网络性能 的基础,因此在站址选择时应站在全网高度,统筹考虑各方面因素,满足网络 要求,同时遵循以下原则: 1.技术性原则: 1)站址选择应符合网络蜂窝拓扑结构要求,与周边其它站点形成良好的互 补; 2)同时基站高度合理,避免过高站址产生的越区覆盖对网络性能的影响; 3)站址选择应满足无线网络覆盖要求和无线业务需求; 4)站址选择应适应无线电波传播需要; 5)站址选择应考虑与外系统的干扰隔离要求。 2.经济性原则 在满足站址技术要求的前提下最大限度的利用已有资源,降低新建网络的 建设难度,节省网络建设投资。 3.发展性原则 站址的选取要与当地市政规划相结合,与城市建设发展相适应。 4.安全性原则 站址应尽量选在交通方便、市电可用、环境安全的地点,避免设在大功率 无线电发射台、雷达站或其它强干扰源附近;不宜选在易燃、易爆建筑物场以 及生产过程中散发有毒气体、多烟雾、粉尘、有害物质的工业企业附近;尽量 避免设置雷击多发区、洪涝区,如果无法避免,应采取适当的措施,确保网络 设备运行的安全。具体如下: 1)站址不应选择在易燃、易爆的仓库、材料堆积场、在生产过程中容易发生 火灾和爆炸危险的工厂、企业附近,也不应选在生产过程中散发较多粉尘 或有腐蚀性排放物的工厂企业附近。 2)站址应选在地形平坦、地质良好的地段。应避开断层、土坡边缘、古河道 和有可能塌方、滑坡和有开采价值的地下矿藏或古迹遗址的地方。 3)站址不应选择在易受洪水淹灌的地区。如无法避开时,可选在基地高程高 于要求的历史最高水位 0.5m 以上的地方。 4)站址选择时应满足通信安全保密、人防、消防等要求。 5)基站应避免设在雷击区。 6)当基站需要设置在飞机场附近时,其天线高度应符合机场净空高度要求和 航空管理要求。 7)基站应选择在比较安全的环境内,应远离加油站等处。距离埋地储罐至少 25 米,卸车点放散管 30 米,加气机 20 米。 8)不宜在大功率无线发射台、大功率雷达站、高压电站和有电焊设备、X 光 设备或产生强脉冲干扰的热和机、高频炉的企业或医疗单位设站。 9)基站不宜靠近高压线,若因条件限制,站址必须设在高压线附近,则与高 压线的间距应大于一定距离。基站与高压线的间距应满足下述条件: 高压线电压(kV)35110220500 间距(m)20305070 如果在高压电线旁建设铁塔站,则铁塔高度应小于铁塔距离高压线的距离。 5.可实施性原则 站址选择需要综合考虑机房面积、负荷、天线架设的可行性和合理性等工 程实施因素。 在搜索圈内寻找合适的站点时,城市市区基站站址一般要选在比周围建筑 物平均高度高 2 层以上的建筑物上;城市郊区的基站站址有条件时一般宜选在 比市郊平均地面高的地形上;对于山区乡镇或交通干线的覆盖,则可以选在乡 镇附近或公路附近的山上;在覆盖乡镇的同时,对道路形成良好覆盖。在无线 网络的规划中,基站站址设计一般需要满足以下要求: 1)站址应尽量以满足合理的小区结构为目标;利用电子地图和纸质地图综合分 析。考虑网络的整体结构,主要从覆盖、抗干扰、话务均衡等方面进行筛 选。在实际情况下,有可能要求就所选站点跟业主协商,一般站址范围应 在蜂窝基站半径的 1/4 区域内,可在此范围内多选几个站址备用。在建网初 期建站较少时,一般应将站址选在用户最密集地区的中心。站址的设计选 择应首先重点保证政府机关所在地、机场火车站、新闻中心、主要酒店等 特殊区域的良好通话并避免对该类区域的重叠覆盖;其他需要覆盖的地区 可根据标准蜂窝结构来设计站址;而郊区、公路和农村等广覆盖区域的选 址则不受蜂窝结构限制。 2)在不影响基站布局的情况下,尽量选择现有的机楼作为站址,使其机房、电 源、铁塔等配套设施得以充分利用。 3)将天线的主瓣方向指向高话务密度区,可以加强地区的信号强度,从而提高 通话质量。在市区,建议相邻扇区天线交叉覆盖深度不超过 10%;对于市 郊、城乡等地区覆盖区之间的交差覆盖深度不能太深,扇区方向夹角不小 于 900。 一般情况下,建议在市区各个基站的三扇区采用尽量一致的方位角,以避 免日后小区分裂时带来网络规划的复杂性;为防止越区覆盖,密集市区应 避免天线主瓣正对较直的街道。城郊结合部、交通干道等地方根据覆盖目 标对天线方位进行调整。 4)城市市区或郊区的海拔很高的山峰(与市区海拔相差 200300 米以上)一 般不考虑作为站址,一是为防止出现干扰,同时避免在本覆盖区内出现弱 信号区,二也是为了减少工程建设的难度,方便维护。 5)站址设计应远离树林处以避开接收信号的衰落。 6)在山区、岸比较陡或密集的湖泊区、丘陵城市及有高层金属建筑的环境中选 址时需考虑时间色散的影响,将基站站址选择在离反射物尽可能近的地方 或当基站选在离反射物较远的位置时,将定向天线背向反射物。 7)在市区楼群中选址时,可巧妙利用建筑物的高度,实现网络层次结构的划分; 主要基站的天线高度略高于建筑物的平均高度,一般情况下密集市区基站 天线高度在 2530 米,而郊区(或指向郊区小区)基站天线高度在 4050 米。 8)针对公路即山区覆盖的选址时,要充分利用地形特点,如公路拐弯处等开阔 的地方。 3.5软件仿真 现场选点后,得到现场选点后的规划方案,具有一定的可操作性。但是方 案是否能够满足规划目标,需要将方案导入仿真软件进行验证。 关于仿真软件的使用介绍,请参见不同的仿真软件的操作手册。 4设备选型原则 4.1主设备选型 在站址选择存在困难的情况下,可以根据周边的电波传播环境灵活地选择 合适的站型。无线组网方式上应以宏蜂窝基站为基础,微蜂窝基站、射频拉 远、直放站、室内分布系统等作为有力补充。 宏蜂窝基站是最主要的基站类型,构成移动通信网的基础,普遍应用于市 区、郊区和农村等各类地区,基站覆盖范围从几百米到数公里,天线的安装位 置一般高于建筑物的平均高度。但宏蜂窝基站对机房要求比较高,在选址存在 困难时,可以考虑采用微蜂窝,射频拉远,直放站等站型。 射频拉远利用光纤拉远基站的射频模块,和基站共享基带资源。射频拉远 体积小、易于安装,通过光纤拉远可节省馈缆损耗,可应用于市区进行话务吸 收、优化补盲、作为室内分布系统信号源,并可应用于有光纤条件的偏远农村 山区进行覆盖实现载频资源共享。 直放站技术通过放大射频信号功率延伸无线覆盖区域。直放站体积小,成 本低,可应用解决室内、地下停车场、隧道等无线覆盖盲区的覆盖,并应用于 解决郊区、农村以及主要交通公路、铁路等低话务地区的覆盖,提高基站设备 利用率。 宏蜂窝能否找到足够的安装空间,需要结合网络规划在覆盖与容量两方面 的因素,进行灵活的设备选型。宏蜂窝基站尺寸相差较大,对维护空间要求也 不同,因此不同的机房条件,可以量体裁衣选择合适的室内宏基站。如果对于 覆盖范围有限、容量较小的区域,并且机房面积受限,可选用挂墙式室内微蜂 窝基站或者室外微蜂窝。如果光纤资源丰富,可选用分布式覆盖的射频拉远单 元组网。如果覆盖与容量要求都很高,则可以考虑建室外一体化宏基站,能达 到快速建网目的。但以上三种室外基站的维护难度较大,而且室外一体化宏基 站体积较大、较重,对天面楼板的负荷要求较高。 4.2载波配置建议 网络容量配置可参考现网小区的话务量以及预测覆盖区域的人流量,进行 估算。对于数据业务的预测,因为业务模型较话音模型复杂,可直接用数据业 务占用信道数简单换算为话务量进行综合计算。 根据对不同载波配置的利用率和基站话务不均衡系数,提出小区配置载频 所对应的最大承载爱尔兰,如下表。 表 小区载频配置参考值 载波 数 TCH Channel 修正 容量 (Erl) 载波 数 TCH Channel 修正 容量 (Erl) 载波 数 TCH Channel 修正 容量 (Erl) 1 2 0.105 75233.423 1310280.919 1 3 0.290 75334.274 1310381.792 1 4 0.536 75435.129 1310482.665 1 5 0.830 75535.989 1410583.538 161.163 75636.853 1410684.411 171.530 85737.722 1410785.284 181.926 85838.596 1410886.157 292.350 85939.474 1410987.039 2102.800 86040.365 1411087.912 2113.276 86141.339 1411188.785 2123.775 86242.329 1411289.658 2134.297 86343.319 1511390.540 2144.844 86444.324 1511491.440 2155.411 96545.337 1511592.250 2166.001 96646.359 1511693.150 3176.614 96747.388 1511794.050 3187.243 96848.425 1511894.950 3197.896 96949.470 1511995.760 3208.571 97050.522 1512096.660 3219.270 97151.583 1612197.560 3229.986 97252.660 1612298.460 32310.719 107353.737 1612399.270 32411.476 107454.830 16124100.170 42512.251 107555.922 16125101.070 42613.050 107657.031 16126101.970 42713.873 107758.147 16127102.870 42814.707 107859.263 16128103.680 42915.566 107960.396 17129104.580 43016.228 108061.821 17130105.480 43116.950 118162.685 17131106.380 43217.676 118263.549 17132107.190 53318.406 118364.413 17133108.090 53419.141 118465.277 17134108.990 53519.887 118566.141 17135109.890 53620.631 118667.014 17136110.790 53721.394 118767.878 18137111.600 53822.154 118868.742 18138112.500 53922.918 128969.606 18139113.400 载波 数 TCH Channel 修正 容量 (Erl) 载波 数 TCH Channel 修正 容量 (Erl) 载波 数 TCH Channel 修正 容量 (Erl) 54023.694 129070.479 18140114.300 64124.475 129171.343 18141115.200 64225.260 129272.216 18142116.100 64326.050 129373.080 18143117.000 64426.844 129473.953 18144117.810 64527.651 129574.826 19145118.710 64628.462 129675.690 19146119.610 64729.270 139776.563 19147120.510 64830.090 139877.427 19148121.320 74930.914 139978.309 19149122.220 75031.744 1310079.182 19150123.120 75132.585 1310180.046 若开通半速率,则承载的网络容量能有所扩大。以下提供按全部信道采用 全速率、采用 15%半速率、采用 30%半速率等配置下,呼损 2%时 GSM 网络可承 载话务量的估算结果。 表 GSM 网络采用全速率配置下可承载话务量 话务密度(Erl/Km2) 基站站型基站 TCH 单基站 话务量 (Erl) 站距 (350m) 站距 (400m) 站距 (450m) 站距 (500m) 站距 (600m) 站距 (700m) 站距 (800m) 站距 (1000m) 4/4/428/28/2842.32 399 305 241 195 136 100 76 49 5/5/536/36/3657.42 541 414 327 265 184 135 104 66 6/6/643/43/4370.89 668 512 404 327 227 16

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