《规划和优化》PPT课件.ppt

1、第八章,蜂窝移动通信网的规划设计,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.1 引言规划设计步骤,GSM数字移动通信无线网络规划设计,工程总体建设目标的确定,基础资料的分析,基站的设置,网络组网设计,通过对市场的调研和预测，结合 建设单位的经营策略以及网络建 设的现状，制定出本期工程建设 的总体思路和方向,对人文资料和现有网络的情况 进行分析,基站设置的位置和基站的具体 技术参数的设计,将网络的组成单元BTS、BSC、 TRAU和OMC-R等有机地组合 起来，对网络赖以生存的参数 进行设计,Nanjing University of

2、Posts & Telecommunications,8.1 引言无线网络规划设计,目标：指导工程以最低的成本建造成符合近期和远期话务需求，具有一定服务等级的移动通信网络。 网络是否优秀的判断依据： (1)满足所需的容量(channel/cell, Erl./cell, 用户数/km2) (2)覆盖区域范围(用户密集区, 扩大区域) (3)质量指标(通信概率90%, 话音质量4级, 阻塞率25%, 掉话率2%) 质量指标：用户直接能感受到的网络通信效果。 (1)通信概率为移动台在无线覆盖区边缘(或区内)进行满意通话的成功概率。 (2) 话音质量是移动通信系统性能好坏的一项重要指标，与通信概率者

3、紧密相关。 (3) 掉话率与很多因素有关，无线网部分主要是信号电平、干扰电平和切换电平 等有关； (4) 信道阻塞率，又称为服务等级，为对总呼叫中不成功的呼叫数。 内容：确定规划区在规划期内所需的基站数量、位置、信道数及频率配置、基站的天线类型、高度和发射功率等参数。确定网络规划的前期目标,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.1 引言无线网络规划设计的前期目标,网络建成后应覆盖的区域以及覆盖区域的覆盖类型； 系统应提供的最大容量和服务质量等级、覆盖区域的边缘(或区内)无线可通率； 现有的网络进行前期勘测 (地形地貌、街道、建筑物

4、密度；现有基站；用户)； 根据频率复用方式、话务分布情况、地形地貌和建筑物分布情况确定基站的初始化布局及基站数量和站址； 确定基站的有关参数； 典型区域传播性能测试及传播模型校正，并根据地形、地貌、小区无线参数和校正后的传播模型进行覆盖预测； 进行人工或自动频率规划，并根据频率配置和小区布局进行同频和邻频干扰分析； 进行上下行链路平衡分析，进行无线参数的局部调整 ； 覆盖区预测及系统容量、话务分析； 根据设定的小区无线参数计算小区的服务范围； 根据小区的频率配置情况，计算系统的最大容量； 根据话务需求分布情况给出话务分析报告； 根据分析结果，调整规划设计方案，重新进行覆盖、干扰及话务分析，直至

5、符合规划设计目标； 给出符合规划目标的网络规划设计方案，包括各种图形和文本报告,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.2 基站初始布局和选址,给出用户预测和话务分布 根据频带宽度决定频率复用方式； 根据经验估算网络所需的基站数量； 确定基站的理论位置； 估算网络容量； 假定基站的有关参数（网络层次结构、发射功率、天线类型、架高、方向、下倾角等,在确定网络基站布局的基础上，对频率、邻区进行规 划，再完成相关的小区数据，从而完成整个规划过程,主要步骤,基站勘测： 光测：电波反射物 频率测量：电磁环境 站址调查：安装、供电、环境,Nan

6、jing University of Posts & Telecommunications,8.2 基站初始布局和选址-资料分析及基站设置,人文资料分析 室内覆盖情况：商业场所 交通干线覆盖情况 旅游景点覆盖情况 网络技术资料分析：现有规模和基站情况 网络运营资料分析：话务量、掉话率、切换成功率、阻塞率等 利用已有网络资料 基站设置 综合考虑：地形地貌、人文数据 挖掘现有网络潜力：先后次序网络优化、调整改造、网络规划 辅助方法：网络问题分析图、模拟技术 基站位置和技术参数合理（站距、站高） 话务增长及其分布预测 合理使用微蜂窝、室内系统和直放站 边界基站：避免边界线、不过高、不靠江河湖海,Na

7、njing University of Posts & Telecommunications,8.2.1 频率复用方式的确定频道配置,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.2.1 频率复用方式的确定可采用的频率复用技术,121复用模式：12个基站小区为一簇的频率复用方式 每个小区中心为基站位置，基站天线为全向天线。在满足同频干扰保护比的情况下，采用12个基站小区为一簇的频道配置。 46复用模式：4个基站24个扇形小区为一簇的频率复用方式 每个基站设在六角形的中心，基站天线采用6副60度定向天线，将一个基站区分成6个扇形小区，在满足

8、同频干扰保护情况下，使用相同频率组必须相隔4个基站。 73复用模式： 7个基站21个扇形小区为一簇的频率复用方式 每个基站设在六角形的中心，基站天线采用3副120度定向天线，1个基站分裂成3个扇形小区,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.2.1 频率复用方式的确定GSM中采用的频率复用方式,71频率复用模式,43标准频率复用模式,GSM体 制推荐,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.2.1 频率复用方式的确定GSM中采用的频率复用方式,33频率复用模式,13频道复

9、用模式,NORTEL,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.2.1 频率复用方式的确定GSM中采用的频率复用方式,26频率复用模式,MOTOROLA,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.2.1 频率复用方式的确定确定频率分组方式的步骤,频率复用模式+许可带宽每个基站可配置的最大载频数； 模拟系统：载频数等于信道数。GSM系统：每个载频有8个信道。减去控制信道数后每个基站可配置的最大话音信道数； 话音信道数+呼损率指标查爱尔兰-B表每个基站可提供的最大话务量； 最小基

10、站半径基站的最小覆盖面积； 话务密度预测高话务密度区的面积及其话务量； 高话务密度区的面积/基站的最小覆盖面积该区域内最多容纳的基站数量； 基站数量*每个基站可提供的最大话务量该频率复用模式下，高话务密度区最多可以满足的话务量。 （上述话务量数值，高话务密度区需要满足的话务量）比较，如果前者小于后者，则说明采用目前的复用方式不能满足用户的容量需求。 如果不能满足容量需求，则采用更为紧密的频率复用方式，重复上述步骤。 根据各厂家设备可提供的频率复用方式情况，最后确定规划区采用的复用方式,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.2 基站

11、初始布局和选址确定基站数量,在市区主要受制于容量： 用分区用户预测出的市区用户数除以一个基站站可满足的最大用户数，即可得出满足市区用户容量需求所需的最小基站数。 郊区和农村则主要是覆盖需求： 一般一个全向基站的覆益半径取89公里；根据上述数值即可估算出覆盖一定区域所需的基站数,基站数量的多少取决于网络容量和覆盖范围是否能满足用户的需求,基站数量确定： 频率复用模式+许可带宽每个基站可配置的最大载频数最大话音信道数 最大话音信道数+呼损率Erl.数 Erl.数+平均忙时话务量基站最大用户数、最小基站数,Nanjing University of Posts & Telecommunication

12、s,8.2 基站初始布局和选址基站布局及站址选择,布局的原则：应符合蜂窝结构和蜂窝小区分裂规则,勘测（工具、方法） 选择天线位置既要考虑覆盖，也要考虑各种因素(交通、供电、干扰、衰减、环境）。从整个网络来看，同时考虑许多基站站址的可能性,通过实地查看后，从用户预测较有把握的市区中心先建基站，按照蜂窝网孔半径的原则在地图上逐步扩展基站数目勾画出来的。 在不同话务密度的区域，基站站间距不同。通常话务密度高 的地区站间距小些，部分热点地区考虑采用微蜂窝和分布式天线 提供多层次覆盖和满足容量,理想站址选择,实际站址选择,Nanjing University of Posts & Telecommuni

13、cations,8.2 基站初始布局和选址基站信道配置的步骤,根据用户分布可以知道每个基站应该满足的用户数。 将用户数乘以平均用户忙时话务量，得到基站应该满足的话务量。 根据无线信道呼损率指标和上述数值查爱尔兰B表，得出每个基站或小区应配置的信道数。 因为在GSM系统中一个载频有8个信道，然后根据各厂家对控制信道的使用情况即可得到每个基站或小区应配置的载频数,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.2 基站初始布局和选址初步确定基站有关参数,确定基站的有关参数应与基站所处地区的话务密度情况相适应。 基站高话务密度覆益半径 因此高话务

14、密度区基站的天线高度、发射功率应该小于低话务密度区基站的相应参数，不能一视同仁。 在同一等级的话务密度区，基站的天线高度和发射功率要尽量一致。 在高话务密度向低话务密度区过渡的地方设立缓冲区，避免天线高度发生突变。 尽量使整个无线区的小区半径从小到大呈渐变状态，以便将干扰控制在一定的范围之内。 随着用户的增多、基站数的增加，高天线基站对新建基站的干扰也会增加，所以最好尽量不要将基站建得太高。 根据需要正确选择天线类型,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.3 传播模型的选择及系统损耗的估算传播模型的选择,半确定性模型：根据（充分、

15、可靠）的实验数据对确定性模型进行修正，以改善预测路径损耗精度，比如COST231-Walfish-Bertoni模型,无线电传播模型,经验模型：根据大量测试数据经统计分析而获得的一 系列曲线和公式来计算传播路径损耗，比如 Okumura-Hata模型,确定性模型：直接求解电磁理论中的各种场强计算公式 得到路径损耗，比如绕射理论，射线跟踪 法建立的模型,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.4 覆盖预测覆盖区的定义及指标,覆盖区的定义：一个基站的覆盖区是指能满足一定服务质量指标的可通话范围。 覆盖范围主要实现：功率、架高、增益、方向

16、性； 传播受限区：地形地物、噪声；干扰受限区：同频干扰；话务密集区：频道数和用户数。 服务质量指标： 覆盖区边缘的无线可通率为在无线覆盖区内的90%位置、99%的时间可接入网络。 覆盖指标： 覆盖区边缘最小接收信号电平定义：指在没有其它无线电台干扰，仅有接收机内部噪声、车点火系统之类引起的人为噪声和多径传播效应的情况下，为达到一定服务质量指标所需的接收点场强的最低值。 影响覆盖区边缘最小接收信号电平有如下的因素： 接收机灵敏度：输出端得到规定的信噪比或信纳比时输入端输入的最小信号电平 环境噪声：不同地点区别大、与频段有关。 快衰落和慢衰落：快衰落：散射与多径反射；慢衰落：地形结构与人为环境,N

17、anjing University of Posts & Telecommunications,8.4 覆盖预测覆盖区场强预测的步骤,前向覆盖预测 前向覆盖预测是指预测各地区由基站发往移动台方向的信号强度。 功率、灵敏度、衰落、馈线损耗、增益、架高、传播损耗各点信号强度覆盖情况盲区 反向覆盖预测 反向覆盖预测是指预测各地区由移动台发往基站方向的信号强度。 功率、灵敏度、衰落、分集、增益、架高反向覆盖情况 覆盖预算调整 覆盖测算应满足预定的目标，反之则应调整初始布局中的基站数量、位置、基站参数等，直到满足覆盖的要求。 覆盖预测干扰分析容量估计,Nanjing University of Post

18、s & Telecommunications,切换：不同小区间、扇区间、内外层、交换中心间、运营网络间、层间 方式： 邻区间：救援切换 优化电平：边缘切换 邻区空信道：业务量切换。 准则： 救援切换：连接质量（误码率、路径损耗、传播延时） 边缘切换：上下行链路质量。 业务量切换：BTS的负荷 切换条件 初始： 小区到邻区： 可切换边界： 掉话边界点,8.5 越区切换,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.6 话务预算及容量规划,1)用户话务密度(M个用户/km2)乘以平均用户忙时话务量，得出话务密度的另一种表达方式(话务量(爱尔兰

19、数)/km2)。 (2)基站小区的覆盖面积乘以相应的话务密度，得到该小区目前可满足的话务量(单位：爱尔兰)。 (3)根据话务量和指定呼损指标(高话务密度区取2%，其余取5%)查爱尔兰B表，得出该基站该小区所需的话音信道数。 (4)将话音信道加上应配置的控制信道后，除以8得出该基站该小区所需的载频数,根据用户活务密度分布和计算出的各基站覆盖范围，测算基站每个小区所配置的载频数能否满足用户的容量需求以及基站的覆盖是否合理,小区需要载频数初始分配载频数：初始分配不够或覆盖范围过大。 调整基站初始布局，直到满足要求,Nanjing University of Posts & Telecommunications,8.7 链路预算和上下行功率平衡,链路预算考虑所有的损耗和