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GSM无线网络规划 课程目的 学习完本课程 你将能够 明确规划信息收集内容清楚如何进行容量规划清楚如何进行覆盖规划清楚布站勘察的步骤和注意事项了解覆盖仿真和频率规划 目录 网络规划信息收集容量规划覆盖规划布站与勘察覆盖仿真频率规划 网络规划信息收集 移动业务预测资料 资料收集 电波传播环境调查 调查分析 需求分析 现有网络设备及运营资料 城市规划资料 网络话务分布分析 网络覆盖及质量分析 干扰调查分析 各类电话用户预测 用户分布资料 如市区 郊区用户比例 运营商对用户预测数的意见 用户预测数与其他同类城市预测值的比较 现有移动用户数 年增长率 市区 郊区移动用户数比例 现有移动网MSC BSC BTS配置及分布情况 移动网近期话务统计报表及路测报告 运营商对现有网络的评价及对网络发展的建议 城市性质 省会城市 工业城市 港口城市等 城市人口 农村人口 市区 郊区现有范围及规划范围 城市工业区 商业区 住宅区 旅游区的分布 经济开发区的建设及发展规划 公路和交通现状及发展规划 各类地图 行政街区图 城市规划图等 地形 平原 丘陵或山地 地面建筑物高度 密度 高层建筑物分布 街道走向 宽度 树林分布 城市工业区 商业区 住宅区 旅游区 高新开发区 高话务密度 中等话务密度 低话务密度区域分布情况 覆盖范围 覆盖质量 话音质量的调查 路测 对A口 Abis口 OMC统计数据分析 现有频率分配及使用情况 即将使用的频道是否被占用 干扰 清频测试 概述 网络规划信息收集 需求分析 网规信息收集模版 信息收集不全 1 预规划前需要明确的必要信息有哪些 2 最好能收集到的补充信息有哪些 网络规划信息收集 小结 目录 网络规划信息收集容量规划覆盖规划布站与勘察覆盖仿真频率规划 容量规划 定义了呼损 信道数及话务量的关系 呼损是指一个移动通信系统的全部信道被占用后若再发生呼叫 则该呼叫将无法接通而被损失掉 或者称为被阻塞的呼叫 无线呼损率GOS就是这些呼叫被阻塞的概率 按照 公用移动电话网路技术体制 的规定 无线信道呼损率 5 在话务密度高的地区采用2 话务模型定义了影响系统容量的各个重要参数的取值 如每用户平均忙时话务量 呼损率等 是无线网络设计的重要依据 一个爱尔兰是指一条通话电路被100 连续占用1个小时的话务负荷 或者两条通话电路各被100 连续占用半小时的话务负荷 话务量 所谓话务量是指一组线路或中继线上电话呼叫的总和 而忙时话务量A则指系统或线路最忙时的最大话务负荷 A a b t其中 a为每用户每天呼叫次数 来话及去话 b为忙时集中系数 忙时话务量 全天话务量 t为每用户每次通话平均时长 假定某用户每天通话6次 每次通话2分钟 忙时集中系数为0 15 则A 0 03Erl 几个基本概念 爱尔兰 呼损率 ErlangB表 话务模型 容量规划过程 确定参数 得到估算的站型配置下的基站数量 得到容量分布比例 得到站点分布和位置经纬度信息 达到容量规划的最终目标 1 2 3 4 5 网络规模 确定站点布局 容量规划 容量规划过程 容量信息收集 话务分布分析 站型和基站数量 容量信息收集 容量规划 容量信息收集 网络类型 GSM900 DCS1800 双频网 是否WLL网络 确定系统容量需求 即系统中将有多少用户 这些用户将产生多少话务量 话音业务的话务模型 设备类型 V2 V3 型号 室内还是室外站 V3是否采用DPCT 开DPCT的比例 是否有数据业务需求 是否EDGE载频 数据业务渗透率 数据业务的话务模型 频段资源是从多少到多少 是否有限制不可用的频点 最大站型是多大 进行话务密度分布预测与调查 确定容量分布比例 话务分布分析 容量规划 话务量主要集中在大中城市 在城市的市中心又形成一个较为集中的话务密集区 在这样的区域内 一般还存在局部的更高的话务热点 而郊县的话务量较低 建网时如果不考虑这些因素 均匀布点 不仅会造成低话务密度区设备资源的浪费 还会导致高话务密度区容量的不足 影响网络的投资效益和服务质量 话务分布分析主要是通过话务密度分布预测与调查 对规划区域进行服务等级的划分 并且将分析结果作为基站布局的规划依据 是否分几期规划 每期的用户发展比例 划定需要规划区域范围 并确定区域如DU MU SU RU等的话务分布比例提供现网已有基站和配置 性能统计报表数据等 服务等级的划分 一 按照无线传播环境分类 话务分布分析 容量规划 服务等级的划分 二 按照业务分布分类 话务分布分析 容量规划 区域划分应综合考虑无线传播环境因素和业务分布因素 由频率资源及频率复用方式估算每个基站最大站型和容量 总话务量除以基站最大容量得出所需基站数给出各个区域内分期的站型配置下的基站数量给出一个小区 基站配置的信道数 业务信道数与控制信道数 及它们所提供的话务量 用户数给出全部基站所能提供的容量之和即网络的总体容量 站型和基站数量 容量规划 站型和基站数量 容量规划是初步规划 通过无线覆盖规划和分析 可能需要增加或者减少一些基站 容量规划是一个反复 逐步完善的过程 最终确定基站数目和站型分布 容量规划 目录 网络规划信息收集容量规划覆盖规划布站与勘察覆盖仿真频率规划 覆盖规划 覆盖规划过程 确定参数 得到估算的单站覆盖半径 得到允许的最大路损 得到站点分布和位置经纬度信息 达到覆盖规划的最终目标 1 2 3 4 5 网络规模 确定网络参数 布站 覆盖仿真 链路预算 覆盖半径估算 覆盖规划过程 网络类型 GSM900 DCS1800 双频网 是否WLL网络 设备类型 V2 V3 型号 室内还是室外站 V3是否采用DPCT 开DPCT的比例 载频发射功率 40W 60W 80W 是否有数据业务需求 是否EDGE载频 天线选型 天线增益 水平 垂直半功率波瓣角 极化方式 有无电子下倾等天线工程参数确定 天线有效挂高 方向角 下倾角等是否采用塔放 采用馈线的类型 7 8主馈线or15 8主馈线 最大站型是多大 对分合路单元的配置是否有特殊要求 对于覆盖KPI是如何要求的 电平等级和边缘 面积覆盖概率是多少 V3基站需要采用的新技术 DDT IRC FWDR 覆盖规划 确定网络参数 定义 通过对系统中上 下行信号传播途径中各种影响因素的考察和分析 对系统的覆盖能力进行估计 获得保持一定呼叫质量下 链路所允许的最大传播损耗 目的 获得基站的可用的最大发射功率 避免无效的下行覆盖 减小干扰和系统噪声 是获得良好的网络服务质量的基础 得到上 下行分别的室内 室外 允许的最大路损 取上 下行分别的室内 室外 允许的最大路损两者中的较小者作为最终等效室内 室外 允许的最大路损 以此作为覆盖半径估算时的路损 覆盖规划 链路预算 PA 馈线损耗 传播损耗 天线增益 穿透损耗 基站灵敏度 阴影余量 人体损耗 MS功率 简单地说 链路预算是对一条通讯链路上的各种损耗和增益的核算 覆盖规划 链路预算 链路预算 链路预算模版 各种损耗 余量预留 各种增益 网络类型与采用设备 链路预算 MS BTS的发射功率 接收灵敏度最大站型影响分合路单元选择 快衰落及恶化量储备慢衰落余量干扰余量 基站天线增益MS天线增益塔放对基站灵敏度的增益 路径损耗人体损耗车内损耗植被损耗 建筑物穿透损耗馈线 接头损耗分 合路器损耗 覆盖规划 链路预算 根据GSM协议 MS的发射功率 覆盖规划 链路预算 采用设备 覆盖规划 链路预算 采用设备 路径损耗 人体损耗 车内损耗 植被损耗 建筑物穿透损耗 馈线 接头损耗 合路器 分路器损耗 覆盖规划 链路预算 损耗 路径损耗随着传播距离的增加而产生的无线电波损耗 人体损耗当手持机位于使用者的腰部或肩部时 接收的信号比天线离开人体几个波长时要低 对于语音业务 人体损耗一般取3dB 对于数据业务 人体损耗一般取0dB 车内损耗一般车内损耗为8 10dB 覆盖规划 链路预算 损耗 植被损耗植被损耗与树林的稠密程度 树叶形状 针叶 阔叶 树林的厚度 树林与接收天线的距离有关 在树林内部 900MHz为0 2dB m 1800MHz为0 3dB m 部分穿过树林或绕射 20dB dec 接收天线周围有树林 且天线低于树林 大致为10dB 建筑物穿透损耗建筑物的贯穿损耗是指电波通过建筑物的外层结构时所受到的衰减 等于建筑物外与建筑物内的场强中值之差 一般在10 20dB 和建筑物材质 厚度有关 覆盖规划 链路预算 损耗 馈线损耗 合 分路器损耗 1 合路分路单元CDU CombinerDistributionUnit 覆盖规划 链路预算 损耗 链路预算 合 分路器损耗 2 ECDU 双工分路单元 3 接收分路单元RDU ReceiverDistributionUnit 覆盖规划 链路预算 损耗 合 分路器损耗 4 合路扩展单元CEU CombinerExtensionUnit 5 CENU CombinerExtensionNetUnit 覆盖规划 链路预算 损耗 合 分路器损耗 覆盖规划 链路预算 损耗 合 分路器损耗 BTSV21个小区中全80WTRX通常配置的载频数 合路分路单元和天线的对应关系 覆盖规划 链路预算 损耗 链路预算 BTSV3ZXG10B8018的1个小区中通常配置的载频数 合路分路单元和天线的对应关系 覆盖规划 合 分路器损耗 链路预算 损耗 BTSV3ZXG10B8112的1个小区中通常配置的载频数 合路分路单元和天线的对应关系 覆盖规划 链路预算 损耗 合 分路器损耗 基站天线增益与天线相关 天线选型需考虑实际情况 MS天线增益MS天线增益一般为0 注 GSMWLL网络需特别注意MS侧的天线增益终端的天线可能会在室内 也可能在室外如楼顶或窗户外 这时需要确认终端使用天线的增益 终端天线挂高 这对覆盖范围影响非常大 塔放对基站灵敏度的增益 覆盖规划 链路预算 增益 快衰落及恶化量储备快衰落是怎么产生的快衰落恶化量储备的目的一般取值 步行条件下 2 0 5 0dB高速移动条件下 0dB在GSM系统中 语音和数据两种业务的快衰落量均取3dB 干扰余量在GSM系统中 系统内部干扰主要有同频干扰 邻频干扰 交调干扰和近端对远端比干扰等 综合考虑这些干扰对链路预算的影响 在工程上得到一个干扰余量 一般取值为3dB 覆盖规划 链路预算 余量 慢衰落余量 fadingmargin 慢衰落是怎么产生的为什么需要预留慢衰落余量通常认为阴影衰落服从对数正态分布 根据阴影衰落方差和边缘覆盖概率要求 运营商确定 可以得到所需的阴影衰落余量 慢衰落标准差与电磁波传播环境相关 一般在城市环境中 慢衰落标准差大约是8 10dB 在郊区或者农村环境中 6 8dB 例如 城区 衰落标准差取8dB 边缘覆盖可通率取90 时 阴影衰落余量为10 3dB 农村 衰落标准差取8dB 边缘覆盖可通率取75 时 阴影衰落余量为5 4dB 覆盖规划 链路预算 余量 覆盖规划 上下行的损耗差值在3 5dB以下正常 上下行的损耗差值大于10dB需要修正 链路预算 覆盖半径估算的依据 上下行功率链路平衡得到的最大允许的路损传播模型Okumura Hata模型Cost231 Hata模型通用模型Cost231 Walfish Ikegami模型 覆盖半径估算 最大允许路损 传播模型选择 覆盖规划 覆盖半径估算 布站 覆盖仿真 电子地图 Mapinfo地图规划区域大小规划区域划分Polygon网络规划站点数目链路预算半径估算 站点分布图站点分布信息站点经纬度 Input Output 电子地图规划区域Polygon站点分布经纬度信息天线挂高 方向角等天线选型传播模型链路预算现网数据 站点分布图站点覆盖效果图高度信息图现网站点覆盖图覆盖概率统计表 覆盖规划 布站 覆盖仿真 覆盖规划 容量规划 网络规模 覆盖规划 网络规模 目录 网络规划信息收集容量规划覆盖规划布站与勘察覆盖仿真频率规划 覆盖规划 容量规划 网络站点规模 在Mapinfo或PLANET EET电子地图上布站 确定站点的理论位置 得到初步的站点分布经纬度信息 以及假定基站的有关参数 根据理论的站点经纬度信息 现场实地进行站点位置勘察 根据实际话务分布 覆盖要求 周围建筑环境 自然环境 电源 传输供应 征地等条件 确定站址选择 天馈设计等 包括基站位置 基站类型和配置 天线选型 挂高 方向角 下倾角 分合路单元 塔放 馈线等 布站与勘查 步骤 基站勘测是确定基站布局的重要部分 基站的现场勘测包括光测 频谱测量和站址调查 光测基站周围建筑环境 自然环境频谱测量电磁背景环境站址调查天线 设备的安装条件电源 传输供应 布站与勘查 基站勘测 基站勘测的准备工作熟悉工程概况 尽量收集跟项目相关的各种资料 主要包括以下内容 工程文件 背景资料 现有网络状况 地图 配置清单等准备工具 确保工具可用 数码相机 GPS卫星接收机 指南针 尺子 便携电脑等 布站与勘查 基站勘测 准备工作 在确定站址的过程中 需要考虑以下信息 原有网络情况人口分布与当地习惯城市结构及城镇分布主要街道及其交通流量山地 湖泊 河流 海岸线等自然环境长远发展趋势等 选高话务区和用户集中区 人口分布话务分布用户流向 基站选址的原则 基站周围环境信号传播质量 慎选高山 雷达 电台 加油站 森林 电厂等 布站与勘查 站址选择 站址选择的具体原则如下 站址应尽量选在规则网孔中的理想位置 其偏差不应大于基站半径的四分之一 在不影响基站布局的情况下 尽量选择现有设施 以减少建设成本和周期 市区边缘或郊区的海拔很高的山峰 与市区海拔高度相差100 300米以上 一般不考虑作为站址 一是为便于控制覆盖范围 二也是为了减少工程建设的难度 方便维护 新建基站应选在交通方便 市电可用 环境安全及少占良田的地方 避免在大功率无线电发射台 雷达站或其他干扰源附近建站 新建基站应设在远离树林处以避开接收信号的快速衰落 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要注意信号反射及时间色散的影响 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 建网初期基站数量较少时 选择的站址应保证重点地区有良好的覆盖 布站与勘查 站址选择 原则 布站与勘查 天馈设计 天线的性能指标很多 对网络规划最重要的主要有以下几项 频率范围 FrequencyRange 增益 Gain 极化方式 Polarization 水平 垂直半功率波瓣宽度 Horizontal Verticalhalf powerbeamwidth 下倾角 Downtilt 下图为Kathrein739649型定向天线方向图 布站与勘查 天馈设计 天线指标 天线的选择是决定网络质量的一个很重要部分 应根据基站以下条件综合考虑整网覆盖 干扰来选择服务区内的覆盖服务质量要求话务分布地形地貌等根据地形或话务分布情况可以把天线使用的环境分为以下几种类型 市区 郊区 农村 公路 山区 近海 隧道 室内等 布站与勘查 天馈设计 天线选择 布站与勘查 天馈设计 天线选择 天线高度设计原则同一基站不同小区的天线允许有不同的高度 对于地势较平坦的市区 一般天线的有效高度为25m左右 对于郊县基站 天线高度可适当提高 一般在40m左右 天线高度不易过高 会降低天线附近的覆盖电平 俗称 塔下黑 特别是全向天线该现象更为明显 容易造成严重的越区覆盖 同 邻频干扰等问题 影响网络质量 布站与勘查 天馈设计 天馈设计 天线方位角设计原则天线方位角的设计应从整个网络的角度考虑在满足覆盖的基础上 尽可能保证市区各基站的三扇区方位角一致 局部微调 城郊结合部 交通干道 郊区孤站等可根据重点覆盖目标对天线方位角进行调整 天线的主瓣方向指向高话务密度区天线的主瓣方向偏离同频小区 可以有效地控制干扰 市区相邻扇区天线交叉覆盖深度不宜超过10 郊区 乡镇等地相邻小区之间的交叉覆盖深度不能太深 同基站相邻扇区天线方向夹角不宜小于90 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 布站与勘查 天馈设计 天馈设计 天线下倾角设计原则天线的波束倾斜是提高频率复用能力的基本技术 运用天线下倾技术可有效控制覆盖范围 减小系统内干扰 天线下倾角度必须根据具体情况确定 达到既能够减少同频小区之间的干扰 又能够保证满足覆盖要求的目的 下倾角设计需要综合考虑基站发射功率 天线高度 小区覆盖范围 无线传播环境等因素 布站与勘查 天馈设计 天馈设计 天线隔离度基站的收 发信机必须有一定的隔离 天线之间的隔离度 为天线在实际安装的情况下 信号从一个天线的端口到另一个天线端口之间的衰减 GSM系统 两发射天线之间以及发射和接收天线之间 隔离度至少30dB 天线垂直布置 Lv 28 40log k dB 天线水平布置 Lv 22 20log d G1 G2 S1 S2 dB 布站与勘查 天馈设计 天馈设计 满足空间分集增益的间距要求空间分集时 两根接收天线的距离要求为12 18 天线安装越高其分集天线的水平间距越大 一般取分集天线水平间隔等于天线有效高度的0 11倍 要达到同样的分集效果 垂直分集距离必须是采用水平分集时的5 6倍 为了减少两副天线的相互影响 分集天线水平间距在任何天线有效高度情况下都应大于3m 布站与勘查 天馈设计 天馈设计 目录 网络规划信息收集容量规划覆盖规划布站与勘察覆盖仿真频率规划 覆盖仿真 电子地图规划区域Polygon站点分布经纬度信息天线挂高 方向角等天线选型传播模型链路预算现网数据 站点分布图站点覆盖效果图高度信息图现网站点覆盖图覆盖概率统计表 Input Output 覆盖仿真 目录 网络规划信息收集容量规划覆盖规划布站与勘察覆盖仿真频率规划 频率规划 GSM工作频段 频率规划 GSM工作频段 频道间隔每载频占200KHz带宽 采用TDMA 含8个物理信道频道配置GSM900MHz频段 fu n 890 2MHz n 1 0 2MHzfd n fu n 45MHzGSM1800MHz频段 fu n 1710 2MHz n 512 0 2MHzfd n fu n 95MHzfu n 上行频率 移动台发 基站收fd n 下行频率 基站发 移动台收 载波干扰比C I定义 接收到的希望电平与非希望电平比值 同频干扰保护比C I 指不同小区使用相同频率时 另一小区对服务小区干扰 即C I规范要求 C I 9dB 工程要求 加3dB余量 即C I 12dB邻频干扰保护比C A 指不同小区使用相邻频率时 另一小区对服务小区干扰 即C A规范要求 C I 9dB 工程要求 加3dB余量 即C I 6dB载频偏离400KHz时的干扰保护比C I 41dB 载波干扰比 频率规划 4 3 复用 令蜂窝六边形边长为1 结合干扰模型 可以得到 频率规划 GSM常用频率复用方式 3 3 复用 令蜂窝六边形边长为1 结合干扰模型 可以得到 频率规划 GSM常用频率复用方式 控制信道数的计算使用M G N N模型作为控制信道的话务模型 假设SDCCH的平均处理呼叫时间为3秒 位置更新的平均处理时间为9秒 用户忙时呼叫次数为2BHCA 则每用户流入SDCCH的话务量为 3 2 9 3600 0 0042Erlang4SDCCH呼损2 时容量为1 092Erlang 可容纳 1 092 0 0042 260户 0 025Erlang 6 5Erlang查Erlang B表 呼损2 时 6 5Erlang需12条TCH 2TRX 8SDCCH呼损2 时容量为3 627Erlang 可容纳 3 627 0 0042 863户 0 025Erlang 21 6Erlang查Erlang B表 呼损2 时 21 6Erlang需30条TCH 4TRX 频率规划 控制信道规划 通常可根据站型规划站型按照ERLB表中的默认数据给出控制信道的规划 确定数据业务的话务模型 计算用户的数据业务流量 用户数 X 数据业务用户