基于KPI目标的3G室内覆盖系统的设计.doc

2008 届 届 本科生毕业设计本科生毕业设计 基于 KPI 目标的 3G 室内覆盖系统的设 计 学学 院 部 院 部 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 专专 业 业 自动化自动化 学学 生生 姓姓 名 名 曾曾 金金 班班 级 级 04030403 学号学号 4604032446040324 指导教师姓名 指导教师姓名 董海兵董海兵 职称职称 讲讲 师师 周周 智智 职称职称 工程师工程师 最终评定成绩最终评定成绩 2008 年 5 月 湖南工业大学本科生毕业设计 基于KPI目标的3G室内覆盖系统的设计 学 院 部 电气与信息工程学院 专 业 自动化 学 号 46040324 学 生 姓名 曾 金 指 导 教师 董海兵 讲师 周 智 工程师 2008 年 5 月 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 I 摘 要 3G 网络部署加速 使得有关 3G 室内覆盖问题正日益升温 3G 网络的部署 将使 用户增加数据密集型移动应用的使用 这一趋势凸显出 3G 室内覆盖的重要性 3G 室 内覆盖是影响 3G 网络覆盖的关健 随着 3G 步伐的临近 3G 网络规划的深入 室内 覆盖逐渐成为移动通信行业的焦点 3G 室内覆盖系统的设计 是一个复杂的系统工程 迫切需要有强有力的指导思 想和实现工具 KPI 目标便是解决 3G 室内覆盖问题乃至其他的工程及系统设计问题 的良方 基于 KPI 目标的 3G 室内覆盖系统的设计 要在 SMART 原则的基础上建立科学的 3G 室内覆盖 KPI 体系 采用合适的方法选择 KPI 目标 在设计过程中 严格按照 KPI 目标的要求 一一落实工程的各项指标 采用 KPI 目标指导 3G 室内覆盖系统的设计 一方面能够将市场的需求转化为规划设计的目标 使 3G 室内覆盖的设计可以更加紧 贴市场需要 另一方面也便于实现对设计工作的闭环考核 有助于项目的管理 同时 KPI 目标的引入使得工程的验收和优化变得更为方便 关键词 3G 室内覆盖 KPI 目标 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 II ABSTRACT As 3G 3rd generation network develops rapidly the questions of 3G indoor coverage system increasingly become the focus The deployment of 3G will increase the use of data intensive applications which obviously highlight the importance of 3G indoor coverage system 3G indoor coverage is the key of 3G network Along with the accelerated step of 3G and the extensive use of it the 3G indoor coverage gradually becomes the focal point of mobile communication industry The design of 3G indoor coverage system is a complex system engineering It urgently needs powerful guiding principles and tools The KPI goal is the ideal solution to solve the problems of 3G indoor coverage and even other projects To design 3G indoor coverage system based on KPI we must follow the SMART principle to establish the KPI system first and then use appropriate method to choose the KPI goal In the design process according to each request of KPI goal it is necessary to carry out the project strictly complying each target There are three advantages to use the KPI goal to instruct the design of 3G indoor coverage system On the one hand it transforms the market demand to KPI goal making the 3G indoor coverage system more closed to the market requirement On the other hand KPI goal makes it easier to loop assess the whole project which is helpful to the project management At the same time the use of KPI goal causes the back check and optimization more expediently Keywords 3G indoor coverage KPI goal 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 III 目 录 第 1 章 3G 室内覆盖系统概述 1 1 1 移动通信的发展 1 1 2 3G 室内覆盖 2 1 2 1 3G 室内覆盖的相关概念 2 1 2 2 3G 室内覆盖的特点 2 1 3 基于 KPI 目标的 3G 室内覆盖系统 3 第 2 章 3G 室内覆盖的必要性 5 2 1 3G 室内覆盖的必要性概述 5 2 2 3G 室内覆盖必要性的具体体现 6 第 3 章 3G 室内覆盖的 KPI 体系与 KPI 目标 8 3 1 3G 室内覆盖系统的 KPI 体系和 KPI 库 8 3 2 3G 室内覆盖 KPI 体系的建立 8 3 2 1 SMART 原则 8 3 2 2 建立 KPI 体系的方法 9 3 3 3G 室内覆盖 KPI 目标的选择 11 3 4 3G 室内覆盖的基本 KPI 目标 14 3 4 1 网络性能指标 14 3 4 2 射频指标 15 第 4 章 基于 KPI 目标的 3G 室内覆盖系统的总体设计 18 4 1 工程设计原则 18 4 1 1 信源方式的选取 18 4 1 2 分布系统的选取 19 4 1 3 信源方式与分布系统的综合选取 20 4 1 4 有源设备及无源器件的综合选取 21 4 1 5 天线的分布及端口功率的分配 21 4 2 KPI 目标分析 22 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 IV 4 2 1 覆盖 KPI 22 4 2 2 设计电平 KPI 23 4 2 3 话务分析 23 4 2 4 信源分析 25 4 3 系统设计 26 4 3 1 系统设计原理 26 4 3 2 功率分配和覆盖场强设计 27 4 3 3 系统采用设备 27 4 3 4 扩容预留 27 第 5 章 系统的运行分析与优化 29 5 1 系统的运行分析 29 5 1 1 电磁辐射防护分析 29 5 1 2 边缘场强分析 29 5 1 3 上下行链路平衡分析 34 5 1 4 切换预测分析 35 5 1 5 系统扩容性分析 36 5 1 6 GSM900 和 WCDMA 双网共用天溃系统的兼容性分析 36 5 2 系统的优化 37 5 2 1 切换问题的优化 37 5 2 2 有关高掉话的优化 38 第 6 章 基于 KPI 目标的 3G 室内覆盖系统流程设计 39 结论 40 参考文献 41 致谢 42 附录 1 43 附录 2 44 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 1 第 1 章 3G 室内覆盖系统概述 1 1 移动通信的发展 移动通信是一种沟通移动用户与固定用户之间或移动用户之间的通信方式 它具 有快速 便捷 可靠 不受时空限制的特点 移动通信是实现通信最终目的有效手段 它在商业上所具有的巨大潜力已经越来越多的被人们所认识 移动通信在进几十年得到了飞速的发展 1897 年 马可尼在固定站和一艘拖船 之间进行的无线通信实验 标志着移动通信的诞生 1947 年贝尔实验室提出了蜂窝 通信的概念 70 年代试验 80 年代开始使用 时至今日 蜂窝移动通信经过了两代 成熟的发展 并且进入了第三代移动通信 3G 的研制 试验 建设和部分地区的商 用阶段 移动通信发展历程如图 1 1 所示 图 1 1 移动通信的发展历程 市场和技术的驱动促使人们探索和研究新的通信系统 这就是第三代移动通信 即 3G 系统 九十年代初期 人们将眼光瞄准第三代移动通信系统 3G 在初期阶 段 主要讨论未来公共陆地移动通信系统 即 FPLMTS 又称个人通信网络 PCN 这就是第三代移动通信的前身 提出了对 21 世纪移动通信发展的设想 即实现任何 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 2 人在任何时间 任何地点 能够向任何人传送任何信息的通信模式 1996 年国际电 信联盟 ITU 将 FPLMTS 正式更名为 IMT2000 标准 International Mobile Telecommunication 2000 通称为 3G 系统 即国际移动通信系统 IMT2000 表示 该系统在 2000 年以后使用 工作于 2000MHz 频带 最高传输数据速率为 2000kbps 3G 系统的主要目标是进一步扩大系统容量和提高频谱利用率 同时满足多速率 多环境 多业务的要求 能够逐步将现有的通信系统集成为统一的可替代的系统 基 本实现个人通信的要求 1 2 3G 室内覆盖 1 2 1 3G 室内覆盖的相关概念 现代都市建筑物越来越高 越来越密集 且建筑物多以钢筋混凝土为骨架 加上 全封闭式的外装修 使移动通信的无线电信号在其间受到阻挡而衰减严重 移动通信 用户很难进行正常的通信 室内覆盖是针对室内用户群 用于改善建筑物内移动通信 环境的一种有效的方案 其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号在室内均 匀分布 从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖 使用户在室内也能享受高质量的个 人通信服务 室内覆盖系统主要由信号源和室内分布系统两部分组成 具体包括宏蜂窝 微蜂 窝 无源器件 直放站 馈线 天线等 根据建筑物的规模以及话务量大小 可以部 署无源 有源室内分布系统 其中信号源可以为宏蜂窝 微蜂窝 rru 或者直放站 在信号杂乱且不稳定的室内无线环境中 微蜂窝或宏蜂窝基站可作为信号源 在室内 信号较弱或为覆盖盲区的环境中 可以采用直放站作为室内分布系统的信号引入设备 室内分布兼容多个系统 GSM PHS CDMA2000 WCDMA TD SCDMA 等 多网合一可以 减少室内覆盖的成本 在建设多网合一室内分布系统时 必须克服相互之间的干扰 1 2 2 3G 室内覆盖的特点 3G 系统与 2G 系统在使用频段 编码技术等方面不同 故 3G 室内覆盖有一些新 特点 3G 室内覆盖要对覆盖 容量 质量进行统一规划 而 2G 系统只用考虑室内场 强信号水平满足用户接入电平要求 网络质量可通过后期频率规划进行调整 由于各 种业务链路损耗不同 3G 系统还要考虑用户的业务需求 根据业务发展预测进行室 内覆盖规划 在进行室内分布时 站点规划与室外规划要协调统一 3G 室内覆盖还 要重点考虑和 2G 系统 PHS 系统及集群系统之间的相互干扰问题 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 3 1 3 基于 KPI 目标的 3G 室内覆盖系统 KPI Key Performance Indicators 是一个管理学概念 即关键业绩指标 本 文把 KPI 应用到工程学中 改称为 关键性能指标 是各行业中常用的目标设定 与绩效考核工具 它是事先认同的 能量化且可测量的值 是影响一个组织成功的关 键要素 能对通向目标的过程进行定义和测量 KPI 通过对组织内部某一流程的输入 端 输出端的关键参数进行设置 取样 计算 分析 衡量流程绩效的一种目标式量 化管理指标 是把企业的战略目标分解为可运作的远景目标的工具 是现代企业绩效 管理系统的基础 KPI 理念具有强大的活力 可以应用于多种领域 KPI 在现代企业管理中广泛应用并取得良好效果 已经得到企业界的一致认可 KPI 符合一个重要的管理原理 二八原则 在一个企业的价值创造过程中 在 在着 20 80 的规律 即 20 的骨干人员创造企业 80 的价值 在每一位员工身上 二八原理 也是适用的 即 80 的工作任务是由 20 的关键行为完成的 在工程建设过程中也同样适用 二八原则 即 80 的工程效果是由 20 的关键性 能指标达成的 作为设备供应商和方案提供商 工程效果是指方案在众多竞争者中能 脱颖而出 被运营商审核通过 建成后并能验收合格 为企业创造最大的利润 关键 性能指标是指达到工程效果这个目标的诸如方案的技术参数 造价 施工成本 周期 等指标 3G 室内覆盖系统的设计与建设 是一个复杂的系统工程 它与之前的 2G 室内覆 盖有很多的不同 3G 室内覆盖系统的设计规划要求在室外网络开通前就开始投入规 划建设 而且规划方面也不同于 2G 只着重于频率的规划 他需要同时兼顾考虑系统 容量 覆盖广度等因素 有时候还必须把市场及其他因素考虑在内 因此 3G 室内覆 盖系统的设计 迫切需要有强有力的指导思想和实现工具 笔者认为 KPI 目标便是 解决 3G 室内覆盖问题乃至其他的工程及系统设计问题的良方 3G 室内覆盖系统的建设 面临着移动市场的变动 运营商战略改变 原材料及 配件价格变动等风险 采用传统的工程设计方法势必不能适应现在及将来激烈的竞争 基于 KPI 目标设计 3G 室内覆盖系统 有以下三方面的优势 1 非常明确的设计要求 能最大限度地调动有限资源 达到做优的设计效果 2 使 3G 室内覆盖系统的规划建设可以适应瞬息万变的市场变动 更加紧贴市 场需要 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 4 3 便于实现对设计规划工作的闭环考核 便于工程验收 系统优化 和项目的 管理 本设计把管理学中的 KPI 理念应用到 3G 室内覆盖中来 力图为多学科综合研究 3G 室内覆盖做出一定贡献 基于 KPI 目标设计 3G 室内覆盖系统具有多方优势 在 3G 室内覆盖系统的设计中采用 KPI 目标 一方面可为本领域的研究工作多一个方法参考 另一方面 作为刚刚进入本领域的新手 在具体设计时候对很对具体细节和流程往往 还很陌生 本文也只能尽力提供一种思路 必定很多地方还有待完善 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 5 第 2 章 3G 室内覆盖的必要性 2 1 3G 室内覆盖的必要性概述 覆盖 容量 质量是网络规划与优化的三个主题 室内覆盖系统 特别是室内分 布系统是非常重要的解决手段 从网络覆盖来看 室内分布系统可以解决室内盲区及 干扰区域 从网络容量来看 室内覆盖还可以分散密集区域的话务量 从而减轻室外 基站的压力 降低室外基站的数量和配置 从网络质量来看 室内覆盖降低了室外系 统的负荷 由于 3G 自干扰的特性 也就降低了网络整体干扰水平 从而提高整个系 统的质量 容量 因此 室内覆盖对于 3G 网络的建设具有至关重要的作用 据 2 G 历史数据统计分析 室内的覆盖面积只占移动通信覆盖的区域总面积的 20 左右 用于解决室内覆盖的基站数量只占总基站数的 25 左右 但在室内却产生 了所有覆盖区域的业务量的 70 据专家分析 室内用户分布密度一般大于室外用户 两倍以上 高价值商务客户主要集中在室内 室内静止用户更有可能使用 3G 丰富多 彩的数据业务 因此专家预计 未来 3G 业务中将有 90 的数据业务发生在室内 可 以说 保证网络良好的室内覆盖 是提高服务等级 发展客户的关键 是决定 3G 成 败的重要因素 下图为 NTTDoCoMo 统计的 3G 商用网络用户分布统计数据 3G 商用网 络的用户分布统计分析见图 2 1 而其室内话务量明细见图 2 2 图 2 1 3G 商用网络用户分布统计分析 图 2 2 室内话务量明细 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 6 2 2 3G 室内覆盖必要性的具体体现 3G 室内覆盖的必要性 具体体现在以下三个方面 首先 从用户需求上看 室内是用户需求较为集中的区域 完善室内覆盖意义重 大 室内是移动通信网络为用户提供高质量 高容量的通信业务的重要区域 对于 3G 而言 移动业务的潜在的市场也将会在几类重点区域 密集的城区 包括市中心 商业区 公司等 热闹的场所和休闲区域 包括机场 商业区 宾馆等 除此之外 还涉及宏蜂窝覆盖不到的场所 如隧道 地铁 地下区域等 室内也是运营商展开差 异化的竞争的主战场之一 3G 为终端用户提供了许多新的业务 包括视频电话 视 频流 游戏 MMS E mail Web 等 这些新业务更容易在室内应用 而且要求更高 的网络容量和通信质量 QoS Quality of Service 保证 因此可以说 完善室内 覆盖意味着扩大覆盖区域 提供更大的网络容量 吸引更多的用户 产生更大的通信 业务和服务消费量 从而带来营业收入的增加 业界普遍认为 室内区域是在 3G 发 展过程中能够带来高回报的区域 其次 从技术特点上看 3G 工作在超短波频段 3G 的核心频段为 2100MHz 空中传播损耗大 而且电波绕射能力差 穿透损耗较大 因此网络的深层次覆盖存在 着缺陷 这些缺陷在室内环境下 表现得更为明显 室内信号的传播损耗规律分离成两部分 即自由空间损耗和附加损耗值两部分 自由空间损耗计算公式如下 自由空间损耗公式 L1 32 45 20 lgf 20 lgd 2 1 2 1 式中 f 单位为 MHZ d 单位为 km 从上面公式可以看出 3G 传播过程中 f 的值比 2G 要大 自由空间损耗也要比 2G 大 加上室内环境的墙壁 建筑结构的阻隔等会影响信号的质量 室内损耗经验值见表 2 1 表 2 1 室内损耗经验值 空旷的室内 20米内 一般办公室隔墙洗手间 过道等一般拐角 GSM9008 12dB10 15dB15 25dB 3G10 15dB15 25dB20 30dB 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 7 3G 和其它系统的空中传播损耗相比 差别如表 2 2 所示 表 2 2 3G 较其他系统空中损耗差别 系统3G 较其他系统的空中损耗植 dB PHS0 9 GSM18001 2 GSM9007 和目前的 2G 网络相比 3G 网络会有更多弱信号区出现 特别是在建筑物内部 更是存在着盲区多 易断线 网络表现不稳定的缺点 韩国最大的移动通信运营商 SKT 根据网管数据和每年进行的两次全国性用户问卷调查 以及处理用户投诉结果 得出了一个结论 大部分服务质量差的位置都在室内 而大部分投诉正是因为用户对 此不满而产生的 因此 3G 需要比 2G 更早 更全面地部署室内覆盖 再次 从整个 3G 网络建设实现的难易程度上看 相对室外网络规划而言 解决 室内覆盖相对来讲更加容易 而且对室外的网络是一个有益的补充 室内站点比室外 站点建设更容易 更快速 不存在室外站点需要面对来自邻区电磁环境干扰的问题 而且完善室内覆盖可以减少对宏蜂窝基站的投资 扩大宏蜂窝基站的覆盖范围 3G 室内站还可以减少小区的 呼吸效应 在室内 用户共享每个扇区提供的功率 而 基站提供功率取决于用户的业务和用户与其之间的距离 在较高的导频污染环境下 终端需要更大的功率 产生更多的干扰 从而降低整个系统质量 而用室内小区提供 容量 在目标建筑物中提供无缝隙覆盖 可以减少室外宏站负荷 同时室内用户可以 获得高质量的服务 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 8 第 3 章 3G 室内覆盖的 KPI 体系与 KPI 目标 3 1 3G 室内覆盖系统的 KPI 体系和 KPI 库 随着市场 技术 企业内部以及国家政策的变化 运营商 设备商和 3G 移动用 户在不同时期会有不同的战略目标和需求 各方在不同时期和不同地区关注的重点也 会有区别 这种区别落实到 3G 室内覆盖系统的设计上 必须通过相关指标的变化调 整来引领设计者将注意力集中于就当前变化应当采取的方案设计上来 在 3G 室内覆 盖的设计中 我们将设计者在不同时期不同地区采用的指标称为 3G 室内覆盖 KPI 体 系 而将不同时期不同地区采用的 3G 室内覆盖 KPI 体系的集合称为 3G 室内覆盖 KPI 库 采用动态开放的 3G 室内覆盖 KPI 库 通过不断的完善和积累 逐渐形成一个资 源库 设计人员根据外部形势的变化和战略的调整选取合适的 KPI 指标进行工程设计 3 2 3G 室内覆盖 KPI 体系的建立 建立 3G 室内覆盖 KPI 体系是一个长期积累与调整完善的过程 3 2 1 SMART 原则 建立的 KPI 体系 首先需要满足 SMART 原则 SMART 是 5 个英文单词首字母的缩写 S 代表具体 Specific 指 KPI 要切中特 定的主体 不能笼统 M 代表可度量 Measurable 指 KPI 是数量化或者行为化的 验证这些性能指标的数据或者信息是可以获得的 A 代表可实现 Attainable 指 KPI 在付出努力的情况下可以实现 避免设立过高或过低的目标 R 代表现实和相关 性 Realistic and Relevant 指 KPI 是实实在在的 可以证明和观察 且应该是 与运营商和用户切实相关的 T 代表有时限 Time bound 注重达到 KPI 的特定期限 3G 室内覆盖的 KPI 应满足的 SMART 原则 有它独特的地方 具体表述如下 原则 1 Specific 要求 KPI 目标必须能切中特定的主体 是详细而精确的 不能笼统 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 9 为了避免在设计过程中产生理解上的歧义 KPI 目标必须是有特定对象详细而准 确的 例如 在定义覆盖区域时 要覆盖室内用户密集区域 要覆盖高效益区 域 这样的目标就不够详细和精确 要作为 3G 室内覆盖系统 KPI 目标 应把这些目 标数字化 图形化 明确定义出区域的边界 同时 对应各类区域还需要考虑覆盖的 深度和覆盖质量要求以及实现要求的成本 提供明确的门限 并且需要按照无线通信 的衰落特性 提出具体的可通信概率的要求 原则 2 Measurable 要求 KPI 目标必须是可测量的 这是 KPI 能够用来验收 的必要条件 一般在 3G 室内覆盖建设项目中 先在方案拟订阶段通过模拟预测方式检验 KPI 指标 在网络开通后再分别利用抽样测试和网络统计手段 检验网络建设后的效果 对于主要覆盖验收要求 分别要在方案拟订时和网络开通后 在确定的目标覆盖区域 内 通过模拟预测和路面测试来验证 其中 Bins 95 是通信概率要求 Bin 指以本征长度为边长的单位面积 要求按照该单位面积将模拟和路测结果取平均后 95 以上 Bin 的平均值满足覆盖门限 原则 3 Attainable 要求 KPI 目标必须是可达到的 尽善尽美的室内覆盖并不一定就是最符合市场发展的 真正利于市场发展的移动 通信网络 应该是与市场定位一致 能满足绝大部分用户需要的 这是因为 要使网 络非常完善 需要付出高昂的成本 过高的成本就可能导致通信资费价格居高不下 最终反而会制约市场发展 所以 作为 3G 无线网络规划的 KPI 目标不应提得过高 必须是可以达到而且经济合理的 原则 4 Realistic and Relevant 指 KPI 目标是实实在在的 可以证明和观 察 且应该是与运营商和用户切实相关的 为了体现用户的需求和运营商的利益 3G 无线网络规划的 KPI 目标必须是运营 商和用户紧密相关的 一些无关的 重复的性能指标不应作为 KPI 以免增加验收的 复杂度和工作量 原则 5 Time bound KPI 目标应该是具有时间界限的 由于市场和网络都是处于发展变化中的 所以 3G 室内覆盖的 KPI 目标应具有时 间界限 3 2 2 建立 KPI 体系的方法 依据建立 KPI 体系的 SMART 原则 可以基于三种不同核心来建立 3G 室内覆盖 KPI 体系 以用户感受为核心建立 KPI 体系 以运营商要求为核心建立 KPI 体系 以 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 10 方位为核心建立 KPI 体系 另外 还可综合这三类建立更高一层的 KPI 体系 1 以用户感受为核心建立 KPI 体系 如图 3 1 所示 用户感受 为核心的 KPI 覆盖性能 指标 可接入性 指标 通话可保 持性指标 无线链路 质量指标 系统容量 标 覆盖范围 和可通信 概率 可通信范 围的信号 强度 呼叫和数 据业务建 立成功率 呼叫或业 务发起的 时长 平均掉话 比例 掉 话时长 成功切换 率 网络负荷 拥塞率等 通信质量 图 3 1 以用户感受为核心的 KPI 体系 2 以运营商要求为核心建立 KPI 体系 如图 3 2 所示 运营商要求 为核心的 KPI 工程造价 指标 建设周期 指标 验收合格 率指标 技术能力 指标 工程造价指 数 与竞争者报 价排行指数 工程平均建 设周期指数 建设周期提 前完工率 新技术使用 率 成功案例累 计数 图 3 2 以运营商要求为核心建立 KPI 体系 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 11 3 以方位为核心建立 KPI 体系 如图 3 3 所示 以方位为 核心的 KPI 重要办公 楼 宾馆酒店娱乐消费 场所 交通枢纽住宅楼宇其他隧道 图 3 3 以方位为核心建立 KPI 体系 4 综合性的 KPI 体系 即综合考虑以上三种体系 各自有所取舍 如图 3 4 所示 综合性的 KPI 用户感受为核心的 KPI 运营商要求为核心 的 KPI 方位不同为核心的 KPI 图 3 4 综合性的 KPI 体系 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 12 3 3 3G 室内覆盖 KPI 目标的选择 KPI 体系建立以后 我们发现这些指标是非常多的 得出的一套指标覆盖的范围 也是比较广泛的 如果直接以这些指标为基准进行设计的话 指标显得太多 设计者 也不可能对这几十个指标进行同等的注意 因此 需要对指标进行进一步的分析和选 择 以确定设计者当前需要重点关注的关键性能指标 通常 有三种方式来选择 KPI 指标 一种是外部导向法 即标杆基准法 如图 3 5 另有一种方法是成功关键分析法 如图 3 6 另一个是采用平衡记分卡思想的 策略目标分解法 如图 3 7 下面具体介绍三种方式 1 用标杆基准法选择 KPI A 方案 B 方案 C 方案 基准方案 本设计方案 图 3 5 标杆基准法 标杆基准法是设计者将自身设计的性能指标与最强的竞争对手或那些在行业中领 先的 最具名望的设计的性能指标作为标准进行评价与比较 分析这些基准设计工程 效果形成的原因 在次基础上选择最优 KPI 指标的程序和方法 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 13 标杆基准法成功的关键在于寻找业界最佳的 KPI 作为参照的基准数据 如覆盖 质量指标 运营商满意度 造价 验收合格率等 选定 KPI 后 设计者需以此 KPI 为牵引 确定设计成功的关键因素 通过各方合作 逐渐缩小与最优基准之间的差距 2 成功关键分析法选择 KPI 关键成功要点分析 就是要寻找一个工程成功的关键要点是什么 并对工程成功 的关键要点进行重点监控 通过寻找工程成功的关键 层层分解从而选择最优的 KPI 指标 基本思想是通过分析工程获得成功或取得领先地位的关键因素是什么 由此提 炼出导致工程成功的关键性能模块 又称为 KPI 维度 再把性能模块层层分解为 关键要素 为了便于对这些要素进行量化考核与分析 要把要素细分为各项指标 即 KPI 指标 成成功功 关关键键成成功功要要素素1 关关键键成成功功要要素素2 关关键键成成功功要要素素3关关键键成成功功要要素素4 KPI要要素素3 KPI要要素素X KPI要要素素1 KPI要要素素2 图 3 6 成功关键分析法 3 策略目标分解法选择 KPI 分为四个步骤 一是确定工程战略目标 根据上级指定的工程战略目标 对战略目标层层分解 保证各小目标与策略目标一致 二是对整个工程的价值树进行整理 分析出关键战略价值驱动因素 进而确定关 键的性能指标 三是关键驱动因素分析 首先进行关键驱动因素的敏感性分析 选择对工程整体 价值最有影响的几个性能指标 然后就是将非关键驱动因素与关键驱动因素连接起来 一般情况下 借用平衡记分卡思想进行策略目标分解 来进行这种联系 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 14 四就是确定一级 二级 KPI 指标 整个流程如图 3 7 所示 图 3 7 策略目标分解法 按照以上方法建立并精心选择的 3G 室内覆盖 KPI 目标 需要在后面的设计过程 中严格执行下去 这是 KPI 目标发挥效用的关键 同时 KPI 目标也不是一成不变的 它随着时间及外部形势的变化 也应该科学的作出相应的调整 3 4 3G 室内覆盖的基本 KPI 目标 3 4 1 网络性能指标 对于室内环境来说 网络的关键性能指标 KPI 要求不低于整网 KPI 指标要求 对于无线网 KPI 指标来说 又可以分为两类 话统指标和路测指标 核心网侧指标 无法针对室内覆盖单独进行统计 因此忽略 1 话统指标 呼叫建立成功率 各种 QOS 业务 通常情况下 要求大于 95 信令面掉话率 通常情况下 要求小于 1 用户面掉话率 通常情况下 要求小于 1 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 15 业务掉话率 通常情况下 要求小于 1 业务拥塞率 通常情况下 要求小于 2 信令拥塞率 通常情况下 要求小于 2 软切换成功率 通常情况下 要求大于 98 软切换比例 通常情况下 要求小于 50 更软切换成功率 通常情况下 要求大于 98 硬切换成功率 通常情况下 要求大于 89 2 路测指标 区域覆盖率 通常情况下 要求大于 98 AMR 语音业务端到端时延 通常情况下 要求小于 200ms 数据业务平均上下行吞吐率 通常情况下 Interactive 业务的 PS64k PS144k PS384K 的上下行吞吐率分别为 50kbps 120kbps 320kbps 左右 业务接入时延 通常情况下 主叫时延 5s 左右 被叫时延 6s 左右 UE 呼 UE 时 延 9s 左右 PDP 激活时延在 4 5s 左右 PDP 去激活时延在 2 3s 左右 3 4 2 射频指标 1 直放站及干线放大器的增益设置 如施主基站的导频功率为 33dBm 最大总功率为 43dBm 则 ALC 功率为 33dBm 的直放站和干线放大器 导频功率最大可设置为 23dBm ALC 功率为 37dBm 的直放站和干线放大器 导频功率最大可设置为 27dBm ALC 功率为 40dBm 的直放站 导频功率最大可设置为 30dBm 根据以上输出导频功率的确定和输入导频功率的测量来设置直放站和干线放大器 的增益 2 上下行链路平衡 在设置直放站和干线放大器的增益时 需调整上下行增益一致以确保上下行链路 平衡 特别注意如使用双纤传输的光纤直放站时 需考虑上下行光纤路由衰耗的不同 通过光测量仪器测量其差异 3 上行噪声干扰的控制 由于电子器件存在热噪声 直放站在正常工作时不可避免会有噪声电平输出 其 输出的上行噪声电平为 PREP Noise 10lg K T B NFREP GREP 3 1 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 16 基站自身的上行噪声电平为 PBTS Noise 10lg K T B NFBTS 3 2 式中 PREP Noise 直放站上行输出噪声电平 PBTS Noise 基站上行噪声电平 K 波尔兹曼常数 1 38 10 23 T 噪声温度 可取 295 绝对温度 B WCDMA 载波信号带宽 5MHz NFREP 直放站噪声系数 dB NFBTS 基站噪声系数 dB GREP 直放站上行增益 dB 直放站上行输出的噪声电平 PREP Noise经过上行路径损耗后到达基站 注入到基站 接收机的噪声电平为 PREP inj PREP Noise Ld dB 3 3 式中 Ld 从直放站上行输出端口到基站接收端口的路径损耗 dB 由于直放站噪声的引入 在基站输入端的总噪声电平将是基站噪声电平与引入的 直放站噪声电平之和 如下式所示 PBTS Noise Total PBTS Noise PREP Inj 3 4 又 PBTS Noise 10lg K T B NFBTS 3 5 PREP Inj 10lg K T B NFREP GREP Ld 3 6 而 GREP Ld PREP DOWN OUT PREP DOWN IN PBTS OUT PREP DOWN IN PREP DOWN OUT PBTS OUT 满足上式必须保证直放站上下行增益平衡 所以直放站注入到基站的噪声电平为 PREP Inj 10lg K T B NFREP PREP DOWN OUT PBTS OUT 3 7 具体举例如下 基站输出功率 PBTS OUT为 43dBm 直放站输出功率 PREP DOWN OUT为 40dBm 基站和直 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 17 放站的上行噪声系数均为 4dB 则 基站噪声电平为 PBTS Noise 10lg K T B NFBTS 107 4 103dBm 直放站注入到基站的噪声电平为 PREP Inj 10lg K T B NFREP PREP DOWN OUT PBTS OUT 107 4 40 43 106dBm 总噪声电平为 PBTS Noise PREP Inj 101 2dBm 噪声增量为 1 8dB 由上可以得出 如施主基站的导频功率为 33dBm 最大总功率为 43dBm 则直放站和干线放大器 给基站造成的噪声增量需满足下表 必须保证直放站和干线放大器在工作状态下的噪 声系数不恶化 即 ATT 衰减值不能过高 如表 3 1 所示 表 3 1 噪声增量值参考范围 施主基站直放站和干线放大器 最大总功率导频功率ALC 功率导频功率噪声增量 43dBm33dBm33dBm23dBm 0 4dB 43dBm33dBm37dBm27dBm 1 0dB 43dBm33dBm40dBm30dBm 1 8dB 43dBm33dBm43dBm33dBm 3 0dB 4 无线覆盖边缘场强 一般区域导频功率 90dBm 导频 Ec Io 12dB 特殊区域导频功率 85dBm 导频 Ec Io 8dB 电磁环境较差和重点覆盖区 域 电梯 地下室区域导频功率 100dBm 导频 Ec Io 15dB 5 室内信号的外泄电平 室外 10 米处导频功率 95dBm 6 天线端口的最大发射功率 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 18 室内天线最大发射功率 15dBm 室内天线最大发射导频功率 5dBm 7 天馈线系统的驻波比要求 天馈线系统驻波比 1 5 第 4 章 基于 KPI 目标的 3G 室内覆盖系统的总体设计 基于 KPI 目标的 3G 室内覆盖系统的设计 要始终把握工程设计原则 遵循 KPI 目标 工程设计原则在长期的工程设计积累后能够形成比较成熟的规范 具有一定的 稳定性 而 KPI 目标 在不同的工程中会有很大的差别 因此 确定 KPI 目标是基于 KPI 目标的室内覆盖系统设计的重要内容 第 3 章系统介绍了建立 KPI 目标的方法和 步骤 本章以某大楼的室内覆盖系统设计为例 介绍基于 KPI 目标的室内覆盖系统的 总体设计 4 1 工程设计原则 任何工程设计都有其内在的规律和原则 本节以信源方式的选取 分布系统的选 取 信源方式与分布系统的综合选取 有源设备及无源器件的综合选取和天线的分布 及端口功率的分配五个角度 介绍工程设计中应遵循的基本原则 4 1 1 信源方式的选取 在室内覆盖系统信源选取时 需要从容量及覆盖两个方面加以考虑 选取时遵循 如下原则 对于低话务密度 小规模覆盖且较为封闭的场景 优先选用直放站作为信号源 可充分利用室外宏基站的容量 对于中等话务密度和中等覆盖规模的场景 优先选用微蜂窝作为信号源 对于高话务密度和大覆盖规模的场景 优先选用宏基站 RRU 作为信源 单个 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 19 RRU 的容量与单个宏小区的容量等同 下面分别从容量及覆盖的角度定量给出信源选取的原则 1 根据容量选取信号源 从容量角度考虑信号源的选取 主要是根据信号源可以支持的话务量和总的等效 语音话务量需求来决定 一般而言 微蜂窝支持 64 等效语音用户 小区 假设 20 的容量用于直放站 则当信源采用微蜂窝而室内话务量低于 13Erlang 时可以选用直放站作为信号源 单 小区等同于单载频 以下同 宏蜂窝支持 128 等效语音用户 小区 假设 20 的容量用于直放站 则当信源采 用宏蜂窝而室内覆盖系统的总话务量低于 26Erlang 时也是选用直放站为信号源 微蜂窝支持 64 等效语音用户 小区 假设平均利用率为 75 则当室内覆盖系 统的总话务量低于 48Erlang 时可以选用微蜂窝作为信号源 宏蜂窝支持 128 等效语音用户 小区 假设平均利用率为 75 则当室内覆盖系 统的总话务量低于 96Erlang 时可以选用宏蜂窝 RRU 作为信号源 当室内覆盖系统的总话务量高于 96Erlang 时 室内覆盖系统采用多个宏蜂 窝小区进行覆盖 选用宏蜂窝 RRU 作为信号源 2 根据覆盖场景选取信号源 从覆盖角度考虑选取合适的信号源 涉及到信号源的输出功率能力 几种信号源 输出功率能力如下 直放站一般有小功率 2W 以下 中功率 2W 5W 大功率 10W 20W 微基站和 RRU 一般有 10W 和 5W 功放可选 宏基站一般为 20W 功放 4 1 2 分布系统的选取 在室内覆盖系统的分布类型选取时 需要遵循如下原则 1 根据覆盖面积选取合适的分布系统 对于覆盖面积较小 所需布放天线的数量较少的场景 优先选用无源分 系统 即除信源设备为有源设备外 天馈线系统均由无源器件构成 对于覆盖面积中等 所需布放天线的数量中等的场景 优先选用有源分布系统 即天馈线系统中除无源器件外含有干线放大器构成 对于覆盖面积较大 所需布放天线的数量较多的场景 可根据实际情况选用有源 分布系统或光纤分布系统 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 20 2 根据建筑结构选取合适的分布系统 对于建筑物内部结构简单 墙体屏蔽较小 楼层较低的场景优先选用无源分布系 统 对于建筑物内部结构简单 墙体屏蔽较小 楼层较低但建筑物较为分散的场景优 先选用光纤分布系统 对于建筑物内部结构复杂 墙体屏蔽较大 楼层较高的场景优先选用有源分布系 统 对于建筑物内部结构狭长的特别区域可选用泄漏电缆分布系统 3 根据信源方式选取合适的分布系统 对于信源方式为小功率直放站 2W 以下 或微 宏蜂窝的场景优先选用有源分布 系统 对于信源方式为中功率直放站 2W 5W 和大功率直放站 10W 的场景优先选用 无源分布系统 4 1 3 信源方式与分布系统的综合选取 对于信源方式与分布系统的选取 我们需综合考虑覆盖面积 建筑结构 信源方 式等其它因素的影响 最终采用即可达到所需的覆盖要求又可合理控制成本的分布系 统 现就一般情况分析以下 1 微型建筑物 6000m2 以下 对于微型建筑物 如餐饮娱乐 地下停车场等 一般采用小功率直放站 无源分 布系统 2 小型建筑物 6000 12000m2 对于小型建筑物 如大型超市 小型办公楼 小型医院等 可分为两种情况 如 建筑物内部建筑结构单一 对射频信号的传输衰减较小 则宜采用中功率直放站或微 蜂窝 无源分布系统 如建筑物内部建筑结构复杂 对射频信号的传输衰减较大 则 根据实际需要可采用小功率直放站 有源分布系统 3 中型建筑物 12000 60000m2 对于中型建筑物 如大型写字楼 中型酒店 大型医院 机场等 一般采用有源 分布系统 需根据实际的话务量选取合适的信源 4 大型建筑物 60000m2 以上 对于大型建筑物 需根据实际情况采用不同的分布系统类型 包括有源分布系统 和光纤分布系统 如大型酒店和综合性楼宇 由于楼层较高宜采用微蜂窝或宏蜂窝 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 21 有源分布系统 如大型会展中心由于楼层面积较大 宜采用微蜂窝或宏蜂窝 光纤分 布系统 5 特型建筑物 对于超高型电梯宜采用定向天线分布或泄漏电缆分布系统 对于公路隧道 信源采用直放站 长度在 1000m 以下的宜采用射频分布系统 长 度 1000m 以上的宜采用光纤分布系统 对于铁路隧道 信源采用直放站 长度在 200m 以下的宜采用射频分布系统 长 度 200m 以上的宜采用泄漏电缆分布系统 对于城市地铁 信源采用蜂窝与直放站结合的方式 分布系统需结合有源分布系 统和泄漏电缆分布系统进行覆盖 如地铁隧道和站台采用泄漏电缆分布系统 地铁入 口采用天线分布系统 4 1 4 有源设备及无源器件的综合选取 1 干线放大器的选取 在室内有源分布系统中干线放大器的选取时 需要遵循如下原则 根据 ALC 功率选取合适的干线放大器 在进行有源分布系统建设中 需根据建 设规模和建设成本确定干线放大器的最大输出功率 小中规模的选取 2W ALC 功率 的干线放大器 大规模的选取 5W 10W ALC 功率 的干线放大器 根据上下行增益选取合适的干线放大器 干线放大器的最大增益应在 35dB 40dB 范围内 并且上下行增益需保持一致 根据噪声系数选取合适的干线放大器 在有源分布系统中 需考虑干线放大器 上行噪声对信源的影响 选取的干线放大器的噪声系数需满足 上行噪声系数 4dB 下行噪声系数 6dB 2 无源器件的选取 在室内有源分布系统中无源器件的选取时 需要遵循如下原则 根据工作频率范围 驻波比选取合适的室内吸顶天线及壁挂天线 工作频率范 围包含 885 2500MHz 在全频段内驻波比 1 5 根据工作频率范围 驻波比 插损选取合适的功分器 耦合器 工作频率范围 包含 885 2500MHz 在全频段内驻波比 1 3 功分器插损 0 1dB 不包含分配比 根据隔离度 插损 驻波比选取合适的合路器 隔离度 40dB 合路器插损 0 6dB 在全频段内驻波比 1 5 湖南工业大学本科生毕业设计 论文 22 4 1 5 天线的分布及端口功率的分配 1 根据建筑物的结构选取天线的分布密度 建筑物内部结构简单且地域空旷 如地下室 停车场 机场 大型超市 可采用 分布密度较小的天线进行覆盖 建筑物内部结构复杂且隔墙较多 如卡拉 OK 包厢 密集型写字楼 可采用分布密度较大的天线进行覆盖 2 根据 WCDMA 和 GSM 信号传播模型确定天线的两系统功率分配 WCDMA 信号比 GSM900 180