GSM无线网络规划

GSM无线网络规划,浙江南天邮电通讯技术有限公司网络优化部,目录,网络规划简介无线网络规划无线网络规划的任务无线网络规划的目的无线网络规划的流程小区规划,网络规划简介,参数设计,网络规划,工程实施,网络优化,网络规划工作伴随着GSM网络的发展循环进行,频率计划,基站勘测,干扰分析,覆盖规划,容量规划,性能评估,优化调整,工程建设,设备安装,网络规划简介,邻区规划,干扰分析,频率计划,覆盖预测,传播模型,位置区规划,信道配置,参数设计,基站勘测,覆盖设计,容量设计,无线网络规划,GSM无线网络规划与优化流程,系统需求分析,系统容量极限,网络优化调整,系统增长,工程优化调整,工程实施,频率规划与干扰预测,覆盖预测与规划,勘察与站点初始布局,容量规划,无线网络规划的任务（目标）,在保证近期容量需求和远期扩容灵活的前提下，要使规划的网络在各规划期内能做到：1、在整个规划区内提供良好的覆盖和可靠的服务质量2、无线系统容量满足话务需求3、可用频带的有效利用4、经济合理提供满足一定条件（容量、覆盖、干扰）的网络建设方案以指导工程的实施。,无线网络规划的内容,1、确定规划区内所需的基站数和相应的站址2、确定小区参数：天线类型、天线高度、方向角、下倾角、有效辐射功率等RF参数3、确定小区应配置的TRX数4、确定小区频率配置5、确定小区相关无线资源参数,无线网络规划的具体工作过程,1、资料收集与需求分析2、现场勘察与基站初始布局3、电波传播测试4、业务量预测与容量规划5、小区规划6、场强预测与覆盖分析7、频率规划与干扰分析8、参数规划9、无线资源参数设计,资料收集与需求分析,为了能设计出适应当地通信环境的、符合设计要求的网络，需要对当地进行全面详尽的调查；明确设计要求。1、资料收集收集移动业务预测资料城市规划资料现有移动网设备及运行资料2、调查、核实和分析电波传播环境调查干扰调查(频点使用情况)现有移动网服务区域、服务质量调查与评估话务密度分布调查,资料收集与需求分析,3、需求分析(设计要求)(1)规划可用的频率范围及可能的限制使用的频点(2)业务量需求及系统容量(3)规划区大小(4)服务质量：网络的服务等级GoS、信号质量、覆盖区通信概率(覆盖区内或覆盖区边缘无线可通率)、覆盖干扰要求等(5)话务模型(无线部分)：如每用户忙时平均话务量(如0.027Erlang)、SDCCH信道特殊要求、移动台位置更新次数等(6)短消息业务的要求(7)其他要求。如：是否允许IMSI附着/分离；是否允许呼叫重建；是否允许紧急呼叫；是否允许定向重试；是否要求非连续发射等。,资料收集与需求分析,(8)电子地图格式地图格式决定数据存放的形式：格式不同，数据的存放形式就有可能不同。格式变化了，所有针对此格式的软件都得重新设计。决定某格式地图各类数据地理坐标值的特征量有两个：一是地球模型，一是投影方式。,现场勘查与基站初始布局,1、基站布局制约因素：场强覆盖、话务密度分布、建站条件、经济考虑2、站点选择与勘察要点：(1)交通方便、市电可靠、环境安全及占地面积小。(2)在建网初期设站较少时，选择的站址应保证重要用户和用户密度大的市区有良好的覆盖。(3)在不影响基站布局的前提下，应尽量选择现有电信枢纽楼、邮电局或微波站作为站址，并利用其机房、电源及铁塔等设施。(4)避免在UHFTV台设站。如果一定要设站，应核实是否存在相互干扰或是否可采取措施避免干扰。(5)避免在雷达站附近设站，如要设站应采取措施防止相互干扰和保障安全。,现场勘查与基站初始布局,(6)避免在高山上设站。高站干扰范围大，影响频率复用。在农村高山设站往往对处于小盆地的乡镇覆盖不好。(7)避免在树林中设站。如要设站，应保持天线高于树顶。(8)市区基站中，对于小蜂窝区(R=13km)基站宜选高于建筑物平均高度但低于最高建筑物的楼房作为站址，对于微蜂窝区基站则选低于建筑物平均高度的楼房设站且四周建筑物屏蔽较好。(9)避免选择今后可能有新建筑物影响覆盖区或同频干扰的站址。(10)市区两个系统的基站尽量共址或靠近选址。(11)有必要的建站条件:a.楼内有可用的市电及防雷接地系统b.楼面负荷能满足工艺要求。c.楼顶有安装天线的场地。,电波传播测试,场强预测(即计算电磁场中某点的场强)是整个网络规划工作的基础，其准确性直接影响网络规划结果，并最终影响网络建成后的运行质量。在实际工程中，由于电波传播的复杂性，得到准确的解析解事实上是不可能的，因此一般都是采用传播模型进行有误差的场强预测。无线通信的传播环境在不同的区域是完全不同的，不同的无线通信系统其服务区的大小也是不同的，目前还没有一种模型能适用于各种环境和不同的区域大小。如直接使用经验传播模型进行预测，可能会有较大的偏差，因此应结合扫频测试及可靠的电子地图，利用网络规划软件进行相应的数据分析和传播模型的参数校正，最终得到适合目标区域环境特征的电波传播模型。,业务量预测与容量规划,1、话务量及忙时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=0.03Erl2、爱尔兰（Erlang）一个Erl是指一条通话电路被100连续占用1个小时的话务负荷。3、呼损率指全部话音信道被占用而不能成功接续的呼叫次数占总呼叫次数的百分比。注意：不含由于覆盖区内的无线可通率小于1而造成的呼损,业务量预测与容量规划,4、ErlangB表定义了呼损、信道数及话务量的关系5、BHCA交换机具有的平均用户忙时试呼次数6、话务模型(1)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、移动用户主叫次数、移动用户被叫次数、移动台位置更新等)，是有线、无线网络设计的重要依据。,业务量预测与容量规划,(3)控制信道和业务信道的分配TRX1234567控制信道1222333TCH信道7142230374553话务量2.938.214.9222835.5432呼损附加：在实际使用中，不可能所有用户每时每刻都在同时打电话，所以还有个概率问题，这个概率跟进爱尔兰B表来进行计算，考虑可接受的拥塞率。,业务量预测与容量规划,话务量和用户数的计算假设某区域有3个站，1个2/2/2的站，1个4/4/4的站，1个3/3/3的站。,业务量预测与容量规划,9、容量规划(基站总数、站型)(1)估算容量受限区域所需基站总数、站型和容量：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(各小区之和)，可得出所需基站总数由话务模型、爱尔兰B表，得到话音信道数、控制信道数和容量(2)估算覆盖受限区域所需基站总数、站型和容量：用规划区面积除以基站最小覆盖面积（估算）得到基站总数。小区覆盖面积（估算）乘以相应的话务密度，得到该小区目前需满足的话务量查爱尔兰B表，估算所需的话音信道数和控制信道数，两者相加除以8得出该基站该小区所需载频。,小区规划,1、主要内容RF参数：天线类型、高度、下倾、方向角、输入功率等小区覆盖半径覆盖干扰要求：覆盖类型、最小场强、最小C/I最小C/A设备指标：基站及手机接收灵敏度、最大发射功率涉及以下工作：天线工程：天线选取、天线分集增益、塔放场强预测：路损计算(传播模型)、天线增益计算(天线方向图)覆盖预测：无线可通率(覆盖区边缘、覆盖区内)-慢衰落保护所需的系统余量。快衰落及人为噪声引起的恶化量的储备、损耗(车损、建筑物损耗、人体损耗等)上下行链路平衡分析天馈损耗,小区规划,2、天线工程(1)天线性能参数：天线增益：主发射方向上的增益。发射方向越集中，天线增益越高。全向性天线，在所有方向上的增益相同。前后比：最大主方向增益与反方向增益之比。描述定向特性波束宽度：指天线发射的主方向与发射功率下降3dB点的一个夹角，并把这个区域称为天线的波瓣)dBi与dBd：isotropic全向天线dipole半播偶极子天线，相对于理想全向天线来说，最大辐射方向上的增益为1.64(2.15dB)dBi=dBd+2.15下倾：控制干扰及增强覆盖极化：最大辐射方向上的电场矢量方向,小区规划,(2)天线选择根据组网的要求建立不同类型的基站，而不同类型的基站需要选择不同类型的天线。选择的依据就是上述技术参数。a)在人口比较密集的城区，。为了减少系统的干扰，通常采用增益比较低且水平波瓣角较小的定向天线，使其对其他基站的干扰降低到最小程度。b)在人口较少的郊区，为了保证覆盖以及对城区的干扰，通常不同的小区采用不同的定向天线，面向城区的小区，一般采用增益较小且水平波瓣角较小的天线（当和城区距离较远时可不用这样考虑），非面向城区的小区，一般采用增益较大的天线。c)在农村地区，考虑的主要是覆盖问题，这时一般采用高增益的定向或全向天线。,小区规划,(3)天线倾角在解决干扰、话务均衡、室内覆盖、山腰山脚覆盖等问题时，调整天线下倾是经常采用的方法。下倾主要分两种，即机械下倾与电调下倾（普通电调、可调电调、遥控可调电调）。天线机械下倾不能太大，太大可能会引起方向图崎变：尽管主瓣方向覆盖距离明显缩短，但是整个方向图不是都在本基站扇区内，在相邻基站小区内也会收到该小区信号，从而可能造成干扰。,小区规划,(4)天线方位角(扇区方向)为降低干扰，总体保持一致，可根据具体的话务分布进行局部调整(5)天线高度覆盖受限时可高一些。干扰受限时应低一些,小区规划,(6)空间分集在同一基站或小区，采用两副水平间隔数十个波长的天线接收同一信号，再通过分集组合技术选出最强信号或组合成衰落较小的信号。分集增益：主要取决于分集天线的有效高度与水平间距之比值及接收信号到达角（来波角）。天线愈高要求分集间距愈大。(6)极化分集把两副接收天线的极化角度互成90，可以获得较好的分集增益，并且可以把这种分集天线集成于一副天线内实现，这样对于一个扇区只需一副TX天线和一副RX天线，若采用双工器，则只需一副收发合一的天线，但要求较高。,小区规划,3、无线可通率(1)通信概率：在服务区进行满意通话（指话音质量达到规定指标）的成功概率(位置和时间概率)。随时间的变化影响很小，主要考虑位置的变化(2)覆盖区内及覆盖区边缘无线可通率90-75%97%-90%郊区为75%，城市为90%郊区为80%，城市为95%(3)系统余量系统余量一般取值(90%/75%)：城市9dB，郊区6dB，不规则地形城市13dB，郊区7dB。3、恶化量储备恶化量是由于人为噪声和移动中的多径传播的快衰落带来的。一般恶化量储备为310dB。高速公路无需额外考虑,小区规划,4、各类损耗(1)人体损耗。对于手持机，当位于腰部和肩部时，接收的信号比天线离开人体几个波长时将分别降低4-7dB和1-2dB。一般取人体损耗为3dB。(2)汽车贯穿损耗。一般取6dB(3)建筑物贯穿损耗。一般取16dB建筑27dB(东京)15dB(芝加哥)窗子附近6dB(东京、芝加哥)楼第113层2.75dB/层(东京)2.65dB/层(芝加哥)楼第1330层7dB(东京、芝加哥),小区规划,小区规划,5、覆盖干扰要求假设接收机灵敏度为-102dBm,人体损耗3dB,车内损耗6dB,建筑物贯穿损耗16dB.系统余量8dB，恶化量3dB(室内可不考虑)覆盖类型最小场强最小C/I最小C/A室外覆盖-8812-6车内覆盖-8212-6室内覆盖-7512-6繁华市区室内覆盖：-70dBm一般市区室内覆盖：-80dBm市区室外覆盖电平：-90dBm乡村室外覆盖电平：-94dBm室内覆盖不同于室内覆盖解决方案,小区规划,6、上下行链路功率平衡计算(1)天馈部件损耗合路器、分路器、双工器、馈线、连接器、其他部件损耗(2)使用塔放使用塔放可以降低系统的噪声系数，相当于提高了基站接收机的灵敏度。一般灵敏度可提高约5dB。在覆盖(噪声)受限的覆盖区中，使用塔放可以改善上行信号；在干扰受限的系统中，一般不考虑使用塔放。(3)上下行链路功率平衡分析可获得基站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。,小区规划,上下行链路组成上行链路下行链路手机发射功率基站发射机人体损耗合路器建筑物损耗双工器路径损耗馈线及其它损耗天线增益天线增益、分集增益馈线及其它损耗路径损耗双工器损耗建筑物损耗分路器损耗人体损耗基站接收机灵敏度手机接收灵敏度下行链路分析、上行链路分析、上下链路综合分析,小区规划,7、传播模型选择人文环境：如密集城区、一般城区、郊区、农村、开阔地等地形地貌：如准平坦地形、山地、丘陵、林区、水陆混合、斜坡等传播距离：大于还是小于1km衡量标准：预测结果与实测结果相比，平均偏差小于3dB，标准偏差小于8dB，不规则地形小于10dB，表明模型可用。其中标准偏差越小,则预测的准确性越高。,小区规划,Okumura-Hata模型适用条件:f为150-1500MHz；基站天线有效高度为30-200米；移动台天线高度为1-10米；通信距离为1-35km；修正因子：城区类型：郊区、开阔地、准开阔、农村等地形类型：丘陵、斜坡、孤立山峰、水陆混合城市特有的修正因子：街道走向、建筑物密度,小区规划,COST-231模型适用条件:GSM900/1800基站天线有效高度为30-200米移动台天线高度为1-10米通信距离为1-35km。,小区规划,小区覆盖半径环境GSM1800(米)GSM900小区半径(米)-室内城市小区半径（90%）5001100郊区小区覆盖半径（90%）6001500乡镇小区覆盖半径（90%）14003400开阔地小区覆盖半径（90%）20004800室外城市小区覆盖半径（90%）9002300郊区小区覆盖半径（90%）12003000乡镇小区覆盖半径（90%）28006900开阔地小区覆盖半径（90%）630015000,频率规划与干扰分析,频率复用技术标准分组、MRP/EMRP、更紧密的频率复用技术多层网技术、同心圆技术GUO/IUO抗干扰措施跳频、DTX、DPC、分集干扰分析提高容量的措施小区分裂使用更紧密的频率复用技术43332313MRP/扩展MRPGUO/IUO多层网双频网,频率规划与干扰分析,GSM900频道序号和频点标称中心频率的关系为：fu(n)=890.200MHz+(n-1)0.200MHz上行频率fd(n)=fu(n)+45MHz下行频率n=1124频道n值称为绝对射频频道号（ARFCN），通常第1和第124频道作为系统保护频道不予使用。在我国GSM900使用的频段为：905915MHz上行频率950960MHz下行频率频道号为76124,共10M带宽。中国移动：890.2909M,935.2954M,共95个频道,频道号为195。中国联通：909915M,954960M,共29个频道,频道号为96124,频率规划与干扰分析,GSM1800频道序号和频点标称中心频率的关系为：fu(n)=1710.2MHz+(n-512)0.200M上行频率fd(n)=fu(n)+95MHz下行频率n=512-885频道目前只有中国移动公司拥有GSM1800网络，拥有1800网络的移动分公司大多申请10M的带宽，频道号为512-562。,频率规划与干扰分析,2、干扰指标同频干扰C/I：所谓C/I，是指当不同小区使用相同频率时，另一小区对服务小区产生的干扰，它们的比值即C/I，GSM规范中一般要求C/I9dB；工程中一般加3dB余量，即要求C/I=12dB邻频干扰C/A：C/A是指在频率复用模式下，邻近频道会对服务小区使用的频道进行干扰，这两个信号间的比值即C/A。GSM规范中一般要求C/A-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C/A=-6dB，亦有取0、3dB,频率规划与干扰分析,3、频率复用频率复用就是指在蜂窝系统中重复使用相同的频率。一般把有限的频率分成若干组，依次形成一簇频率分配给相邻小区使用通常的频率复用方式43332613双重复用：BCCH和TCH分别采用不同的复用方式。同心圆：常规层和超级层分别采用不同的复用方式。MRP:各层频率分别采用不同的复用方式。,频率规划与干扰分析,“43”复用方式针对每基站划分为3扇区的规划区域。12个频率为一组，并轮流分配到4个站点，每个站点可用其中的3个频率。如上图所示。,常用频率复用技术-“43”,“43”复用,频率规划与干扰分析,“33”复用方式针对每基站划分为3扇区的规划区域。9个频率为一组，并轮流分配到3个站点，每个站点使用其中的3个频率。如下图所示,频率规划与干扰分析,普通同心圆：把基站中的某几个载频的功率降低，使其覆盖范围缩小，成为内层圆，其余载频以常规功率发射，成为外层圆。由于内层圆的小区半径较小使得其使用的频率也可以在相邻小区使用，从而提高了内层频率复用率。通过BSC的控制软件实现MS在内外层之间的切换，大量吸收基站附近的热点地区的话务量。,频率规划与干扰分析,这是一种增强型的同心圆技术，与一般的同心圆不同的是，内圆（超级层）的边界是由信道的