无线网络规划与设计

无线网络规划与设计 2010.05.12 目录 无线网络规划设计内容 无线网络规划设计策略与原则 无线网络规划流程介绍 无线网络规划与设计 无线网络规划设计内容 按照网络建设阶段，无线网络规划可以分为已有网络扩容规划和新建网络规划两种。无论新建网络还是扩容网络，均根据网络建设要求，在目标覆盖区域范围内，布置一定数量的基站，从而实现网络建设目标。对于新建网络， 结合 2G网络建设情况， 只要确定了覆盖目标，就可以在整个覆盖范围内成片地设置站点， 精确性相对较低。 对于扩容网络，目标覆盖区域 不仅 要考虑市场发展情况 ，还要考虑 现有网络的路测数据 、 操作维护中心（ OMC）统计报告以及用户投诉等因素，网络规划应有针对性，精确性较 高。 目录 无线网络规划设计内容 无线网络规划设计策略与原则 无线网络规划流程介绍 无线网络规划与设计 无线网络规划设计策略与原则 点覆盖 业务量集中的“点”。重点区域、 CBD区域、居民区等重点覆 盖区或以重点覆盖区为中心 50m之内有站点。 线覆盖 业务量流动的“线”。主要商业街、市区主要交通干道、城际 高速公路、机场公路等主要交通干道。 面覆盖 业务量有一定需求的地区“面”，把次要“点”和次要的“线”连接 起来，保证网络的连续覆盖。 指导思想：覆盖点、线、面，充分吸收话务量。 无线网络规划设计策略与原则 通过完善的一次性全网规划，保证网络规划的战略性目标，降低扩容对现网运行系统的影响，保证无线网络的低复杂性，易于网络建设和网络维护 。 规划时要考虑： 现网网络规模，合理利用现网站址资源 针对不同覆盖区域制定相应的规划设计方案 目录 无线网络规划设计内容 无线网络规划设计策略与原则 无线网络规划流程介绍 无线网络规划与设计 无线网络规划流程介绍 宏基站规划基本流程 市场及环境发展分析 业务模型取定 话务量预测 网络规模估算 现网调研情况 仿真分析 基站设置或调整 频率规划 网络扩容 /调整方案 投资估算 网络规划或共建共享方案考虑 无线网络规划流程介绍 室内覆盖规划基本流程 市场及环境发展分析 业务模型取定 话务量预测 信号源设计 现网调研情况 覆盖区域确定 室内分布系统设计 多制式、多运营商系统建设方案考虑 室内分区及系统框图制定 投资估算 设计指标确定 无线网络规划流程介绍 无线网络规划 设计 可分为 7个阶段，其中 各个 专业密切相关，应相互配合，统一进行规划。 第 1阶段：资料准备阶段。 第 2阶段：规划目标确认阶段。 第 3阶段：用户和业务预测阶段。 第 4阶段：制定网络发展策略阶段。 第 5阶段：预规划 设计 阶段。 根据用户、业务预测以及覆盖要求和服务等级，对服务区进行区域分类，确定各区域网络覆盖、系统容量和业务质量等方面的指标，计算覆盖区域内需要的基站、 BSC、RNC数量及配置和传输需求 ；同时，通过规模及网络资源配置情况得出投资估算。 第 6阶段：站址选取阶段。 按照网络预规划对基站数量的估算结果，结合现有物业及传输情况对各覆盖区域进行实地勘察，选择合适的站址，获取基站站址信息，并初步确定基站工程参数。 无线网络规划流程介绍 第 7阶段：详细规划 设计 阶段 将选取的基站站址及工程参数输入规划软件，实施系统仿真，判断规划是否符合网络指标要求，如果不符合则要重新调整基站数量及布局，如此反复直到满足规划要求。最终确定基站站址和参数设置，并在此基础上完成 BSC、 RNC控制范围的划分。在无线网络工程建设中，由于各种条件的限制，部分规划站址难以落实，需要对原先规划的站址做局部调整，重新选址和仿真分析。 在网络建成开通后，不可避免会存在一些问题，需不断调整 规划 ，使网络资源达到最优配置。由于用户增加、无线环境变化等因素，网络 规划 已无法改善网络性能，需要进行扩容、加站或搬站，进入下一个无线网络规划。 在网络规划建设的不同阶段，对无线网络规划的深度有不同要求，并非每次规划都需要涵盖所有的规划步骤。例如为了估算投资规模，只需进行预规划，可以根据任务需要，对规划流程进行合理剪裁和调整。 目录 无线网络规划设计内容 无线网络规划设计策略与原则 无线网络规划流程介绍 无线网络规划与设计 无线网络规划设计 网络规划需求分析 网络规模估算 网络预规划设计 网络规划站点勘查 网络规划站点筛选 仿真验证 网络规划设计 文本、图纸输出 传播模型测试 传播模型校正 网络规划阶段 网络设计阶段 步骤 1 网络规划需求分析 覆盖（业务决定覆盖质量，不能过覆盖，也不能欠覆盖，上下链路平衡） 容量（数据容量、语音容量、混合容量、 PS域容量） 质量（用 bler值来判定） 性价比 建网最关心的内容 Q:质量 C:覆盖 C:容量 $ 网络规划需求分析 需求分析 我们的目标是什么？ 详细了解客户组网的各种要求 了解客户现有网络运行状况及发展计划 调查当地电波传播环境 调查服务区内话务需求分布情况 对服务区内近期和远期的话务需求作合理预测 覆盖目标 容量目标 质量目标 网络规划需求分析 区域分类 特征描述 密集市区 错综复杂的楼群没有明显的分界线，典型的街道不是平行的 ,而是交错的，建筑物平均高度高于 40m，平均密度大于 35% 一般市区 建筑可较明显地区分为建筑群区 (块 )，建筑物平均高度低于 40m，平均密度为 8-35%。 郊区 有明显大街道的大片区域，建筑物一般为 30m*30m，经常看到零散的房屋，且有植被覆盖，建筑物平均高度低于 20m，平均密度为 3-8%。 农村 大的较空旷的区域中零散的分布着小的建筑物，其平均高度低于 20m，平均密度小于 3%。 区域划分 根据无线传播环境，对规划区域进行合理划分： 网络规划需求分析 区域划分 根据业务类型分布，对规划区域进行合理划分： 区域分类 业务分布特点 特征描述 A 话务密集，业务速率要求高，数据业务发展的重点区域 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 B 话务量较高，业务速率中等，有数据业务需求 工商业发达，城市化水平较高，人口密集，经济发展快人均收入高的地区 C 话务量较低，只提供低速或不提供数据业务 工商业发展和城镇建设具有相当规模，经济发展和人均收入处于中等水平 D 话务稀疏，建站目的是解决覆盖，一般不保证数据业务的质量 主要是山区和农村，经济发展相对落后 网络规划需求分析 输入参数 人口密度：该区域单位面积的人口数目，单位： /km2； 移动用户普及率：指用户配备移动终端的比例； 3G用户普及率：指使用 3G服务的用户占整个移动用户的比例； 运营商普及率：指某个运营商的 2G/3G网络用户的数目占整个 2G/3G用户的比例。 输出中间参数 用户密度人口密度 移动用户普及率 3G用户普及率 运营商普及率 注：计算 2G用户密度时不考虑 3G用户普及率 某地规划面积和用户密度 用户密度 区域类型 区域面积（ km2） 用户密度（人 /km2） 密集市区 23.06 1097 一般市区 70.53 859 郊区 61.67 659 网络规划需求分析 业务种类 承载速率 语音业务 CS12.2/12.2 可视电话 CS64/64 Email PS64/64 MMS PS64/64 信息服务 PS64/64 图铃下载 PS64/128 WEP浏览 PS64/128 WWW浏览 PS64/128 音频流 PS64/384 视频流 PS64/384 移动业务种类预测 研究忙时在什么时候 网络规划需求分析 系统能够承载的话务量 是无线网制定建设方案的重要依据，是 衡量通信系统能力的重要指标，它直接决定着通信网络系统的建设规模和服务能力，所以话务量预测是无线通信系统规划设计的首要环节。研究科学有效的预测方法，获得反应实际情况的客观需求，是合理安排网络建设规模以及投资计划的基础，对整个无线网络规划设计具有举足轻重的意义。 无线网络话务量的预测方法，当前常用的方法可以归纳为三类，分别是趋势外推法、单机话务量 *用户数预测法和计费时长预测法。 话务量预测 网络规划需求分析 话务量预测方法 趋势外推法 基本原理 趋势外推法（ Trend extrapolation）是根据过去和现在的发展趋势推断未来的一类方法的总称，用于科技、经济和社会发展的预测，是情报研究法体系的重要部分。趋势外推的基本假设是未来是过去和现在连续发展的结果。 趋势外推法的基本理论是：决定事物过去发展的因素，在很大程度上也决定该事物未来的发展，其变化不会太大；事物发展过程一般都是渐进式的变化，而不是跳跃式的变化，掌握事物的发展规律，并依据这种规律推导，就可以预测出它的未来趋势和状态。 网络规划需求分析 话务量预测方法 趋势外推法 常用曲线模型 在移动业务预测过程中，经常被采用的模型是多项式函数模型和指数函数模型，对于生长曲线等其它曲线模型很少采用。 1、多项式函数 多项式模型的一般形式为： 式中 yt为 t时预测变量； t为时间变量； a0, a1.ak为多项式系数。当 k=1时，是线形模型；当k=2时，为二次抛物线模型；当 k=3时，为三次抛物线模型。实际中，三次以上的多项式模型应用很少。 2、指数函数（指数曲线） 模型公式为： 式中， x 时间序列中的时期数，是自变量； yt 时期 t 的预测值； a,b 两个待定常数。 网络规划需求分析 话务量预测方法 趋势外推法 应用场景及优缺点 趋势外推法，在移动通信业务预测中是最早被采用、也是最普遍被采用的方法，其具有简单、易用、实用等特点，并且具有最广泛的适用性，既可应用于语音话务量的预测，也可应用于数据业务流量的预测；既可以应用于整个省网的预测，也可应用于个别本地网，甚至是局部区域，乃至单个小区的预测。 趋势外推法由于主要考虑历史因素，对受限因素影响不敏感，尤其是对于预测期内新生变化因素没有体现，所以其预测结果对近期预测具有参考性，远期预测结果偏差较大。 网络规划需求分析 话务量预测方法 趋势外推法 应用案例 调研取得 某 省 2004年 6月至 2008年 6月全省话务量情况如下表所示： 日期 2004年 6月 2004年 12月 2005年 6月 2005年 12月 2006年 6月 话务量 123234 155625 178125 206932 247863 日期 2006年 12月 2007年 6月 2007年 12月 2008年 6月 话务量 284999 361467 400479 504513 网络规划需求分析 话务量预测方法 趋势外推法 应用案例 按照多项式函数模型生成并添加趋势线，如下图所示。 根据曲线公式 便 可以预测得到该省 2008年 12月到 2010年 12月的话务量。 趋势外推法-多项式函数y = 4148.1x2 + 3593.3x + 124372R2 = 0.993601000002000003000004000005000006000000 2 4 6 8 10话务量 多项式 (话务量)网络规划需求分析 话务量预测方法 单机话务量 *用户数预测法 基本原理 该方法以下简称为单机话务量法 。 单机话务量法的基本公式是： 预测话务量 =单机话务量 预测用户数 上式中，预测用户数的预测方法和过程不属于本课题的讨论范围，应作为其他专业的输出结果，直接在无线专业规划设计中作为输入数据应用。如此对于单机话务量法来进行话务量预测，只需要确定预测区域的单机话务量即可。 网络规划需求分析 话务量预测方法 单机话务量 *用户数预测法 单机话务量确定 单机话务量也称为忙时每用户话务量，定义为通信系统在每天最忙一小时内统计话务量相对通话用户数量的平均值。 每用户忙时话务量的变化主要有以下特征：时间波动性、地区波动性和突发性。需要通过收集建设单位近期的话务统计报表，分析话务参数的变化趋势，来进行话务参数取定。 具体步骤如下： 确定每用户话务量基准值 通过小区忙时话务量和系统忙时话务量确定话务波动情况 忙时基站话务不均衡系数小区忙时话务量的总和 /系统忙时总话务量 1 波动系数 波动系数（ 1周波动值）（ 1节假日波动值）折算因子 其中， 周波动值：采集近期每个月有代表的连续一周的忙时话务量，剔除异常数据，选取最大值，将其与该周的平均忙时话务量做比较，获得每周的波动值，并做平均； 节假日波动值：采集近期节假日忙时话务量，将其与该周的平均忙时话务量做比较，获得节假日的波动值；（有些时候根据建设单位要求可不记取） 忙时每用户话务量 忙时平均每用户话务量忙时平均每用户话务量基准值（ 1忙时基站话务不均衡系数）（ 1波动系数） 网络规划需求分析 话务量预测方法 单机话务量 *用户数预测法 应用场景及优缺点 单机话务量法，在电信业务预测领域是最传统、最便利的预测方法，它把市场方面数据（用户数量）和网络方面的数据（单机话务量）结合起来进行业务需求的预测，便于具备整体性、成一定规模的区域性预测。也更适合从宏观方面应用。 网络规划需求分析 话务量预测方法 单机话务量 *用户数预测法 应用案例 由于预测用户数是其他专业的输出结果，这里仅以确定单机话务量作为示例。 计算每用户忙时话务量基准值 下表是 A公司现网数据的统计结果。 月份 平均每用户话务量（ Erl/户） 2004.01 0.0088 2004.02 0.0099 2004.03 0.0106 2004.04 0.0103 2004.05 0.0110 2004.06 0.0114 2004.07 0.0113 2004.08 0.0122 通过对统计数据分析， A公司目前实际忙时每用户话务量为 0.011Erl。由于每用户忙时话务量基准值需要年底的数据，所以考虑一定的增长情况，取定年底为 0.014 Erl,预测期内保持不变。 网络规划需求分析 话务量预测方法 单机话务量 *用户数预测法 应用案例 确定话务波动情况 通过对 A公司 2004年 6月 24小时话务量数据分析表明， A公司的忙时基站话务不均衡系数波动在 0.06至 0.12之间。综合考虑，可以取定基站不均衡系数为 0.08。 根据采集样本点的峰值与均值的波动率确定波动系数为 0.20。 每用户忙时话务量 根据上述忙时每用户话务量基准值、基站不均衡系数、波动系数的取定，计算出无线网络规划期内每用户忙时话务量，取 2005年为例，计算如下： 2005年忙时每用户忙时话务量 0.014*1.08*1.20=0.01814Erl 网络规划需求分析 话务量预测方法 计费时长法 基本原理 计费时长预测法的基本公式是： 系统忙时话务量（ Erl）年计费时长（分钟） /60/折算系数 忙月集中系数 忙日集中系数 忙时集中系数 参数定义及获取 年计费时长（分钟）：预测年度的全年累计通话计费的时间总长度。由其他专业提供数据，预测方法本课题不做讨论。集中系数反映网络运行中短期话务量集中分布与长期话务量增长之间的统计规律。集中系数按层次划分主要包括：忙月集中系数、忙日集中系数、忙时集中系数。 忙月集中系数当年最忙月总话务量 /全年总话务量； 忙日集中系数当月最忙日话务量 /当月总话务量； 忙时集中系数忙时话务量 /全天话务量。 预测期内各类集中系数的获得，都是通过统计现网近期对应集中系数的一系列样本点，通过科学预测方法（一般都采用趋势外推法，或经验法）得到集中系数。 网络规划需求分析 话务量预测方法 计费时长法 应用场景及优缺点 计费时长预测法是最近逐步引入到移动话务量预测领域的预测方法，因为计费时长和移动运营商的话费收入有极强的相关性，而且话费收入等财务指标预测的可控性比较强，所以与之相关的计费时长的预测也更可控、更客观，因而，这一方法的应用范围也在迅速扩大。 计费时长预测法也是宏观层面的预测方法，适用于以省或是本地网为单位的话务量预测，一般不适于过小范围的预测。 网络规划需求分析 话务量预测方法 计费时长法 应用案例 以下示意某省的情况来示例计费时长也测法的一般过程 获取计费时长预测结果 由相关专业提供的预测期内计费时长预测结果如下表所示： 时间 2009年 12月 2010年 12月 2011年 12月 2012年 12月 计费时长（亿分钟） 2032 2662 3087 3177 网络规划需求分析 话务量预测方法 计费时长法 应用案例 获取集中系数 根据调研采集现网数据分析得到相应的集中系数： 忙时集中系数 忙日集中系数 忙月集中系数 2008年 0.077 2008年 0.036 2008年 0.09 2009年 0.078 2009年 0.036 2009年 0.088 2010年 0.078 2010年 0.036 2010年 0.088 2011年 0.077 2011年 0.036 2011年 0.086 2012年 0.077 2012年 0.036 2012年 0.086 2013年 0.077 2013年 0.036 2013年 0.086 网络规划需求分析 话务量预测方法 计费时长法 应用案例 预测结果 代入公式得到预测结果： 时间 2009年 12月 2010年 12月 2011年 12月 2012年 12月 预测结果（ erl） 836775 1096193 1226584 1262430 网络规划需求分析 话务量预测方法 适用范围说明 以上三种方法都适用于任何网络的话务量预测，包括 TD话务量预测。但由于当前 TD网络尚处于建网初期，现网业务数据很难取得，即使取得也以测试用户为主，统计规律难以应用于大范围预测，而趋势外推法和计费时长法预测需要大量的现网数据进行支撑，所以目前阶段， TD网络的话务量预测都以单机话务量 *预测用户法为主。 一般情况下， 对 于最终的预测结果，通过对 不同的预测方法得到的预测结果，采用求平均值方法作为网络规划的依据。平均值法一般采用算术平均方法，有时也可采用加权平均值法，各种预测结果的权重系数可以根据历史数据的拟合程度确定。 网络规划需求分析 CS业务呼叫模型 用户平均发起呼叫次数 平均呼叫持续时间 通过爱尔兰建模 PS业务呼叫模型 业务平均吞吐率 忙时使用次数 通过吞吐量分别对上下行建模 业务模型建模 单用户业务 量分析 规划区域业务量分析 网络规划需求分析 建网覆盖目标 覆盖区域分类 各区域覆盖面积 区域通信概率 边缘通信概率 建网容量目标 确定用户数量以及发展趋势 既要满足前期覆盖 ,质量目标 ,也要兼顾后期的容量发展 ,便于扩容 建网质量目标 话音业务质量目标 覆盖连续性 接入成功率 掉话率 切换成功率 数据业务质量目标 传输速率 业务时延 建网成本控制目标 站点共享 根据地理信息进行基站的规划配置 根据覆盖目标采用合理的覆盖手段 根据不同需求合理设置基站 充分有效地利用现有资源 无线网络规划设计 网络规划需求分析 网络规模估算 网络预规划设计 网络规划站点勘查 网络规划站点筛选 仿真验证 网络规划设计 文本、图纸输出 传播模型测试 传播模型校正 网络规划阶段 网络设计阶段 步骤 2 传播模型测试及校正 传播模型测试与校正的目的是得到预规划区域的无线传播特性，在整个网络规划中具有非常重要的作用，它的准确度直接影响无线网络规划的规模、覆盖预测的准确度，以及基站的布局情况。采集到足够多的有效数据来校正出一个好的传播模型，是我们做出好的、让人信服的无线网络规划的基础。 传模预测要 了解 规划城市 的无线传播特性， 对 TD系统频段的信号，针对不同城市的实际环境，进行传播模型测试与校正，作为 TD网络预规划的参考和输入。为后期的网络仿真工作打下基础。 概述 传播模型测试及校正 清频： 目的：为了找出当前规划项目准备采用的频段是否存在干扰并找出干扰方位及强度，从而当前项目选用合适频点提供参考，也可用于网络规划中问题定位； 方式：路测、定点 测试方法、注意事项 结果分析、报告输出 传播模型： 目的：得到能反映无线传播环境特征的无线传播模型 方法：路测 传模模型校正 结果分析 、 报告输出 无线环境分析 清频测试和传播模型分析也可统一叫无线环境分析 传播模型测试及校正 传播损耗为快衰落与慢衰落的叠加 接收信号的中值场强进行校正 李氏定理 36 50samples/40(该定律就是尽可能的减少快衰落的影响 ) 以有限的测试来预测整个规划区域的无线传播特性 传播模型测试原理 传播模型测试及校正 整个测试系统由发射系统和接收系统部分组成。发射系统由 CW发射机、 馈线和发射天线等组成；接收系统由接收天线、 SCANNER、 GPS定位 仪、便携机及测试软件组成。 测试环境搭建 传播模型测试及校正 传播模型测试 测试站址的选择 典型传播环境分别设站测试 每种典型环境，要测足够多的站点 尽可能覆盖足够多的地物类型 不能有近距阻挡物，天线接近实际建站高度 四周有合适的测试路线 测试路径的选择 网格路线、螺旋路线 ，得到不同方向上的测试数据 尽可能经过各种地物，尽量避免高速公路、高架等特殊道路 避免波导（街道）效应 传播模型测试及校正 模型校正参数 传播模型测试及校正 模型校正结果 传播模型校正一般是对上述公式中的 k1、 k2值，以及 Clutter参数进行校正。下面以 TD郑州二期工程为例， 通过对郑州 6个点的路测数据校正，在测试站点中选择测试路线均匀，线形关系好的数据进行校正，得到如下结果。 城区环境 k1 k2 K3 K4 K5 K6 密集市区 28.3 43.73 5.83 0.4 -6.55 0 一般市区 33.53 41.11 5.83 0.4 -6.55 0 传播模型测试及校正 模型校正结果 城