41无线网络设计.doc

中 国 联 通 china unicom无线网络设计目录1. 概要52. 网络设计概要52.1 设计准备阶段52.2 初始网络设计阶段62.3 详细网络设计阶段62.4 工作流程73. 无线网络设计程序83.1 设计需求分析与设计战略确定83.2 design criteria review93.3 rf environment analysis103.4 propagation model decision143.5 service area survey & morphology determination163.6 coverage analysis & capacity analysis173.7 initial network dimensioning223.8 candidate site location determination263.9 pre-simulation273.10 initial design review283.11 search ring283.12 site qualification review303.13 site acceptance333.14 another candidate analysis333.15 rf environment check333.16 additional rf environment analysis343.17 simulation353.18 final design review353.19 network re-design check353.20 network re-design363.21 site replacement373.22 final network dimensioning373.23 result report38用语及略语aglabove ground levelamsl above mean sea levelbhca busy hour call attemptbscbase station controllerbtsbase station tranceiver subsystemcdmacode division multiple accesseirpeffective isotropic radiated powerfa frequency assignmentferframe error rategosgrade of servicehsdshigh speed data servicelcxleaky coaxial cablemscmobile switching centerpaca priority access call attemptpufpower up functionrssireceived signal strength indicatorsnr (s/r) signal to noise ratiovswr voltage standing wave ratio参考文献1. clint smith, cellular system design & optimization, mcgraw-hill, 1996.2. cdma v.iv 网络设计参数监察书3. cdma v.iv 网络参数设计书1. 概要1.1 目的cdma 系统的网络设计程序的标准。1.2 范围本资料为无线网络设计的基本基准，可根据具体情况有所变化。1.3 组成根据不同的地理环境设计出高品质的网络设计，指出各种考虑事项、设计方法、设计程序等为更好的无线网络设计提供优质、经济的服务。2. 网络设计概要2.1 设计准备阶段-. 设计需求分析与设计战略确定-. 设计标准取定2.2 初始网络设计阶段-. 考察-. 覆盖与容量分析-. 初始网络配置-. 候选站址确定-. pre-simulation2.3 详细网络设计阶段-. 周边地带考察-. 站址确定-. 其它无线环境分析-. 模拟效果2.4 工作流程图1. 无线网络设计 work flow3. 无线网络设计程序3.1 设计需求分析与设计战略确定3.1.1 定义根据网络设计要求确定网络设计方案。确认网络功能等要求制定设计战略、收集有关资料做好充分的准备工作。3.1.2 考虑事项项目内容地域设计对象地域的定义及地域区分预计用户数按年度/地域预计用户频率可用频率范围、fa覆盖标准覆盖概率gosblocking概率，fer服务标准vocoder rate, voice/data service rate, handoff rate, location service rate话务每用户erlang, bhca, average call holding time, 地域分布， 数据服务特性表 1. 考虑设计要求3.1.3 设计基本资料项目内容地图详细地图要50000：1或20000：1的比例地图。整体概况需要500000：1比例地图。人口密度按地区流动人口、住户、人口密度经济指标按地区年平均收入 其他网络运行中的其他网络位置、其他traffic分布表 2. 无线网络设计基本资料3.2 design criteria review3.2.1 定义重新评论网络设计的要求和参数的实现可能性及“3.1关于设计要求的分析及战略”的可行性。3.2.2 考虑事项 项目内容gos确认call drop rate, call success rate, voice quality, fer hanoff success rate能否实现标准规格hanoff概率确认是以信道为标准的概率还是以面积为标准的概率，再确认能否正常进行优化。覆盖标准确认满足覆盖要求容量标准确认满足容量要求频率确认收/发频率及fa表3. 评论无线网络设计时的考虑事项3.3 rf environment analysis3.3.1 定义对覆盖范围内的地形、建筑物高度、密度等的分析过程。根据具体环境因数morphology进行分析。由此确定网络设计用的传播模型。3.3.2 考虑事项1) 路径、区域的选择-. 根据传播特性选择最佳覆盖区域。-. 选择测试路径时以发射器为中心做封闭的曲线，选择能正确分析传播特性的路径。路径、地点的选择内容覆盖地区的资料地区资料、地址建筑物高度1. 20层以上，2. 1520层，3. 1510层，4. 105层，5. 5层以下建筑物结构混泥土，钢筋，玻璃，其他建筑物密度覆盖地区的建筑物密度%人口密度流动人口，常住人口商业指数shopping region, bussiness region, housing region地型特点地形的曲丘等环境周围环境传播den urba, urban, suburban, rural详细地图详细的交通图交通主要公路和一般的公路表 4. 分析传播环境时的考虑事项2) 传播环境的分析仪表-.检测在相同环境下的仪表的正常与否、目前的检测方法、check list的确认、测试结果整理方法以及评论可能出现的问题。同时确认仪表的进出口通关问题。测试项目目的高度计确认agl、amsl测试数据的可靠性duet chnnel sounder calibration确认duet channel sounder测试数据的可靠性确认max.(-50dbm)(-100dbm)测试结果确认数据转化功能reeder line loss&antenna vswr测试发送功率的return loss前期测试准备与测试环境相同的设备设备通关等测试设备/进出口程序的确认表 5. 传播环境分析仪表的考虑 3) 传播环境测试的考虑事项确认项目具体确认内容频率收/发频率设备配套设备（发射功率、其他设备）测试地点在测试地点使用收/发设备的可能性表6. 传播环境测试时考虑事项3.3.3 传播环境测试程序程序具体内容选择测试地点选择具体地点（34个）后到现场考察、办测试许可手续安装设备（发射）安装发射器和天线、测天线高度确认使用频率通过spctrum survey确认频率安装设备（接收）接收器安装在车辆内，试调（发射cable loss, 发射天线增益，接收cable loss, 接收天线增益，收/发器灵敏度，仪表的重新启动，测试数据存放设备测试路径交通、建筑物、地面等考察，标在地图上测试环境记录车速，记录发生异常情况的地点存放测试数据存入笔记本电脑表 7. 传播环境测试程序3.3.4 传播环境分析设备的选择cell cad, matlab program等设备处理分析数据处理测试数据确认参数送信erp，送/发信天线增益，送/发信电缆损失结果计算path loss exponent, standard deviation值，取按距离计算的path loss平均值做出曲线图。表 8. 传播环境分析程序 图 2. pathloss & distance from bs 传播曲线图3.4 propagation model decision3.4.1 定义根据传播环境分析曲线图找出最佳传播模型，做有效的coverage和初期模拟实验。3.4.2 具有代表性的模型特征目前常用hata model, modified hata model, cost231- hata model, cost231- wi model, ibrahim & parsons等。model频率（mhz）morphologydistance(km)80018002300denseurbansubruralhatao*oooo120modified hataooooooo1100cost 231-hata*o*oooo120cost 231-w1oo*oo*0.025ibrahim & parsonso*oo*010表 9. 具有代表性的模型特征3.4.3 传播模型的分析分析程序详细程序选择传播模型比较传播环境的曲线图和传播模型找出合适的传播模型参数选择选择合适的参数用于传播模型 确定传播模型以选好的模型为标准用于link bubget和模拟实验。在link bubget分析覆盖半径，在模拟实验中确认覆盖质量。表 10. 传播模型的分析程序3.5 service area survey & morphology determination3.5.1 定义 通过进行区分覆盖区的morphology及特殊地区环境分析，在做无线设计时充分反应出其特点的过程。其过程有 map study和 site survey。3.5.2 考虑事项为了做好覆盖地区的形态的分析需要准备地图和地区情况资料。地图需要总体概括的地图和详细地图，又需进行 site survey。3.5.3 详细程序(1) map study-. 通过地图上的建筑物密度、人口密度的分析进行初步的 morphology。 -. 主要城市的中心地带大部分为 dense urban或 urban，详细的区分是通过 site survey进行。(2) site survey-. site survey的主要目的是对覆盖地区的特点、传播环境的调查。通过 site survey区分 morphology，掌握实际设计时考虑的地区特点（主要办公楼的位置、旅游观光地带、流动人口比较多的地方等.）。morphology建筑物高度建筑物之间距离及公路宽度预计用户数备注dense urban10f以上20m以内，往返4会线大办公、市中心urban510f30m以内，往返2会线中上工业小区、商业区suburban5f以下40m以内，往返1会线中下apt（住宅区）rural3f以下100m以内下农村表 11. morphology 区分标准3.6 coverage analysis & capacity analysis3.6.1 定义选择无线环境和有关系统参数，对基站覆盖和容量进行分析过程。 3.6.2 覆盖面积分析通过分析 link budget 找出maximum allowable path loss估计基站覆盖半径和面积。 对link budget的分析及覆盖面积的详细过程在 小区规划参数说明。 (1) 有关参数有关覆盖面积分析的参数如下，对参数的详细说明在网络参数的说明书。参数说明频率收/发基站和移动台的无线信号的中心频率带宽系统内的无线反送波的带宽data rate对processing gain &receiver sensitivity产生影响，传送率越大processing gain越小processing gain在spreading/desreading过程中发生的s/n的比率（snr）的改善程度的参数。如下表示：pg=rc/rb rc:chip rate rb:data ratethermal noise densitythemal noise是在所有频带里存在的背景噪音，另名为白色噪音（white noise).在频带中的白色噪音密度为thermal noise densitythermal noise density用保尔子满常数和绝对温度来表示，在接收器里接收的信号应大于此噪音noise figure指device 的噪音指数，是device的输入snr和输出snr之比target eb/no维持语音质量的每比特的能量和干涉量之比信道功率正方向的信道功率比列receiver sensitivity在无损耗/增益的情况下收信器从干扰和噪音中能区别需要信号的最小的信号强度probability of area coverage 系统的收信信号在该覆盖的地区的周围的实际覆盖半径比例shadowing standard devidtion无线信号在shadow fading发生的信号变化的标准偏差shadowing fade margin为满足覆盖区的覆盖要求需要的margin.penetration loss无线信号通过车辆、建筑物时发生的损耗feeder line loss从天线到收/发器之间的馈线产生的损耗antenna gain基站和移动台的天线收/发信号时在天线发生的增益部分diversity gain补充不完整的信号级别而发生的增益interference margin补充由于干涉而增大的noise floor值loading factor系统支持的总信道和实际设计要求信道的比例soft handoff gain在软切换时与两个以上的基站通信的过程中发生的增益基站最大有效发射功率基站最大有效发射功率（eirp）移动台最大有效发射功率移动台最大有效发射功率（eirp）mapl:maximum allowable path loss保持移动台和基站正常通信的前提下允许的路游损耗表 12. 覆盖面积分析参数 (2) link budget 的分析link budget 分析指 为了保证覆盖质量要求在无线上的最大允许路径损耗。link budget 分析是由正方向和反方向的覆盖来进行，调节有关参数争取使正/反方向的覆盖相同。常规下的link budget table如下。表13. link budget table(3) 覆盖半径及面积的估计项目内容服务半径通过link budget计算出的最大允许路径损耗（mapl）和“3.4确定传播模型”中确定的传播模型来计算，常用平均值。服务面积服务面积一般假设为6角型小区结构，若用圆型来考虑时要考虑切换重叠部分。表 14. 覆盖半径及面积的估计过程3.6.3 覆盖容量分析覆盖容量决定基站/扇区可用信道数，计算基站/扇区可容纳的 erlang。详细内容在 小区规划参数说明。 (1) 有关参数有关系统容量分析的参数如下。关于参数的说明在参数的说明书上。参数内容软切换比率在一个基站覆盖区之中的2个以上基站同时服务的面积的比率voice activity在整个通话时间中传播语音时间的比率orthogonality factor体现在系统的顺方向链路中各链路的直交性frequency reuse efiiciency表示多重小区比单一小区减少系统容量的程度sectorization gain使用定向天线和小区分为扇区时增加系统容量的现象来体现 bhcabusy hour call arremptblocking probability无法对新的呼叫分配信道现象表 15. 覆盖容量分析参数(2) 基站/扇区容量分析通过基站/扇区的信道数的计算和基站/扇区可允许的话务量的计算进行。项目内容信道计算通过容量计算table进行计算，考虑最大容量和负荷量，负荷量与覆盖互相影响，故容量及覆盖要同时考虑 。erlang 计算要考虑信道数和blocking概率。表 16. 基站容量计算项目常规下的信道数的计算和 erlang 计算 table如下。表 17. 容量计算 table3.7 initial network dimensioning3.7.1 定义为了满足客户对服务质量的要求、覆盖、容量，要计算需要的基站数、bsc数、 msc 数和有关 channel card数、 vocoder数、 e1 link数后做基站、 bsc、 msc整体 grouping 。 3.7.2 bts计算-. 为提供优质服务计算所需基站数。 -. 计算满足容量和覆盖要求的基站数，最佳基站数指只考虑覆盖的基站数和只考虑容量的基站数之差为最小的基站数。具体方法如下：n 基站数和覆盖关系： 根据loading发生基站半径的变化，故要调整好 loading值计 算必要的基站数。n 基站数和容量关系：根据fa发生基站容量的变化，故要调整好fa值计 算必要的基站数。-. 基站要考虑经济方面和系统的正常运行。扩大fa要考虑容量、价格再确定fa。*设计战略时要有充分的考虑按年度计算设备有效地选择服务区域。 *设计战略时要有充分的考虑表 18. 计算基站数时的考虑事项3.7.3 计算 channel card -. 为了给用户提供优质服务，计算 channel card数的过程。-. 按每个基站计算 channel card 数.-. 考虑每基站的 traffic channel 数、 sector 数,、使用的 fa 数来计算的channel为依据计算 channel card 。目前1 channel card 支持 54个 channel。 -. 计算整个 channel card 数。 3.7.4 计算 vocoder数-. 为了给用户提供优质服务，计算vocoder数的过程。-. 依照所有基站的爱尔兰数量来确定信道数量 -. 确定正确的gos%-. 计算整个 vocoder 数。3.7.5 计算 bsc数及 bts grouping-. 计算网络中的bsc数和每 bsc控制的基站数。 -. bsc : 考虑vocoder、 基站数、 e1 link、 bhca -. -. bsc计算公式：the_num_bsc: final number of bscs.nvocoder: the number of bscs determined by the number of vocodersnbts: the number of bscs determined by the number of btssne1: the number of bscs determined by the number of e1 linksnbhca: the number of bscs determined by bsca.-. bts grouping : 考虑地域分布，扩展载波时基站的分布，bsc扩容时bsc-bts链路切换率。3.7.6 msc的计算及 bsc grouping-. 计算网络中的msc数和每 msc控制的bsc数。 -. msc : 用户总数、 msc 容量(bhca, long distance call 率)、 msc和 bts之间的 e1 link 费用、 remote bsc 的有无、维护、战略要求等。 -. bsc grouping : bsc 数、容量(bhca) 3.7.7 e1 link数的计算(bts-bsc)-. 基站和 bsc之间话务e1 link 的计算过程。 -. e1 link : e1 link能处理的 traffic channel数。-. e1 link 计算公式： the_num_e1bts-bsc : 每基站需要的 e1 link 数。total_tce_bts : 每基站发生的 traffic channel 数。 a: 一个e1 link 能处理的 traffic channel 数。 -. 计算总 e1 link 数. 3.7.8 e1 link 的计算(bsc-msc)-. 计算bsc和 msc 之间需要的话务信道的 e1 link 。 -. e1 link : e1 link能处理的 vocoder 。-. e1 link 计算公式： the_num_e1bsc-msc : 每一个bsc 需要的 e1 link 数total_voco_bts : 每一个bsc 发生的 vocoder 数。b: 一个e1 link 能处理的 vocoder 数 -. 计算总 e1 link 数。3.7.9 初期设备清单-. 按地区、年度（或按 phase)做好设备清单。3.8 candidate site location determination3.8.1 定义 为了做好优质服务，把初步设备清单里的设备分配好每个基站服务区并做相关的工作。3.8.2 考虑事项基站半径按morphology分配基站。切换率考虑切换比率分配基站。基站特性主要公路、商业地区、旅游观光地的考虑环境考虑产生影响的因数（湖泊、大海、山等）表 19. 基站分配时的考虑事项3.8.3 细节部分地图scanning要描述覆盖全范围和具体小区情况工作环境在扫描地图上找出3个以上的参照点确定基站在地图上标好基站周围环境基站资料的制作（定向/全向，morphology,纬度/经度）表 20. 基站分配细节3.9 pre-simulation3.9.1 定义通过模拟实验确认在“3.8 初期基站分配”中的基站的合理性。3.9.2 详细程序data baseterrain, ovrlays etcant. data base以degrees分成vertical, horizontal gainmarket parameterfrequency reuse efficiency, voice activity factor, mobile ant, height, frequency, target eb/no, etcsite根据link budget分析中计算出的cell radius分配初期设备清单的基站station parametercorrection factor, propagation model, base ant, height, ant, type, fade margin, total tx, power, etcpropagation,composite coverage做整体模拟实验feed back基站位置、数量、各种参数的调整最终分析composite coverage, ec/io, hanoff, reverse path等4个问题结束plot print表 21. 初期模拟实验的详细程序3.10 initial design review3.10.1 定义 评论设计结果是否符合“网络设计标准”要求。3.10.2 考虑事项1. 评论设计要求。2. 评论设计参考资料。3.11 search ring3.11.1 定义评论“3.9 初期模拟实验”决定候补基站。3.11.2 详细程序 1. 通过模拟实验在 coverage范围内寻找标准基站位置附近的可行性基站。 2. 通过详细地图寻找一定范围内的候补基站 site。候补 site选择现有基站、传播环境好或好租用的地方。 3. 选择候补 site 时不能对 network coverage产生影响，候补基站数约为 4-5比较合适。 4. 选择候补 site后确定优选基站。mapfill out the form when you visit the site 5. 整理 site程序如下：表 22. search ring 基站资料 sheet3.12 site qualification review3.12.1 定义选择合适的基站确认今后网络运营上会不会出现问题，选用基站的合法性和经济性。3.12.2 详细程序1. 充分考虑选用基站的可能出现的问题，具体如下：n location informationsite name初期模拟实验时的基站名site no.search ring时确认的基站区域名candidate no.search ring内的候补基站号码date访问日期site address候补基站地址表 23. 基站基础资料项目2. 确认候补基站属于哪一种类型，按类型做好 check list。n site idenfication & definition)表24. 基站类型-. 选择基站的 check list因为法律问题和安装天线条件及环境条件各国有不同的特点，故具体问题具体分析。n co-location check list表 25. co-location 基站 check listn greenfield check list表 26. greenfield 基站 check listn rooftop表 27. rooftop 基站 check list3.13 site acceptance3.13.1 定义通过对基站的访问、传播环境的详细资料分析确定基站。3.13.2 详细程序1. 评论有关资料。2. 对基站分成acceptance 和 reject考虑。3. 根据2项的资料确定基站。3.14 another candidate analysis3.14.1 定义若以选基站不能使用时再选其他候补基站。3.14.2 详细程序1. 在确认基站的过程中从现有的 search ring另选其他候补基站。2. 所选择的候补基站按 3.11项同一步骤去进行相关工作。3.15 rf environment check3.15.1 定义 确定基站位置后判断有无必要做补充传播环境的分析。3.15.2 考虑事项比较目前掌握的地域资料和做详细地域分析时所需要得资料，找出影响传播环境的原因，在做补充传播环境分析时参考。环境特点与传统的传播特征不同的情况 环境变化新建的建筑物等在地图上未标好的情况主要地区设计时认为主要覆盖地区的情况表 28. 考虑补充传播环境时的注意事项3.16 additional rf environment analysis3.16.1 定义根据补充的传播模型从新分析基站的覆盖半径，用于模拟实验3.16.2 考虑事项 正确分析导致损耗传播特性的原因，调节有关传播模型参数。这需要对传播模型参数的正确理解。3.16.3 详细程序同传播环境的分析程序相同，但要考虑传播环境的特异性。 目前的传播环境和补充分析结果做比较，变更部分用于传播模型的制作。 2.16.4 补充传播模型分析结果找出传播模型的参数，从新分析基站覆盖范围，做模拟实验时作为系统质量的依据。3.17 simulation3.17.1 定义选好基站之后确认能否满足 service coverage要求。3.17.2 详细程序1. 选好基站后确认位置等资料。2. 3.9项中的模拟实验相同。 3.18 final design review3.18.1 定义确认到目前为止的设计结果是否符合“网络设计标准”。3.18.2 考虑事项1. 确认设计要求。2. 确认设计参考资料。3.19 network re-design check3.19.1 定义 final design review不符和设计标准时做的一系列的补充工作。3.19.2 方案 1. 无线网络从新设