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3G无线网络规划与设计策略分析


1 随着技术成熟,3G网络全面部署将进入实施阶段。3G无线网络规划工作,即合理、经济地建设一个3G网络已成为业界亟需重视的问题之一,本文重点讨论3G网络规划的目标、流程和若干重点。

2 从容量覆盖与业务角度出发的流程

流程设计的出发点是以无线网络覆盖和容量和以业务模型为主要依据。结合到3G实际规划工作,两个出发点应融入到统一的规划流程,在此提供一套3G无线网络规划的一般流程(见图1)。

(1)Data Preparation(数据准备)

数据准备是网络规划工作的前提条件,主要指客户需求分析、电子地图数据的准备及可提供站点勘察,关键点是获取当地无线环境相关信息。3G网络规划在需求分析中,需把各项业务的具体指标确定下来,以保证后面的仿真的准确性。

(2)Link Budget Analysis(链路预算分析)

3G网络规划中的链路预算分析,是通过合理的基站配置和天馈配置,为上下行链路所能承担的路径损耗尽可能宽裕(最大覆盖半径),同时在不同速率业务的承载前提下的链路平衡提供保障。

显然,这与2G链路预算分析存在差异——多媒体业务的介入导致的建网成本的权衡。在3G网络规划中,由于业务量呈现非对称特点,网络规划如果仅考虑“保证通信质量要求最高”的小区半径,无疑将大大提高建网成本,而仅考虑“保证通信质量要求最低”的小区半径”又将使网络KPI无法实现,从而必须结合热点和冷点,合理、经济地进行“权衡”建网。这是3G网络规划中的重要一环,也为下一步网络拓扑结构设计奠定基础。

(3)Design for coverage(以覆盖为依据的网络拓扑结构设计)

在“权衡”建网的基础上,得到不同小区半径,此时可通过专业软件进行网络拓扑结构设计,并结合可提供站点信息,控制建网成本,在这一步流程里面,对业务的考虑已充分体现在“链路预算分析”里面。这一步还需要完成所有规划站点的网规勘察,网络拓扑结构设计如图2所示。

(4)Network Capacity Dimensioning(网络容量计算)

上面步骤重点考虑了覆盖和业务,而3G网络规划将需要对其容量进行计算与评估。3G容量规划更侧重于载波以及其他手段的扩容,而非站点数目的扩容——上一步的网络拓扑结构设计结果不能仅仅因为容量受限而在这一步增加站点,而应尽可能保证拓扑结构设计的结果,这主要是因为自干扰系统大大约束了增加站点扩容的余地。

3G规划需求分析中,往往给出覆盖和容量两条线要求,而事实上两者密切相关,即规划一定覆盖面积的区域,其容量往往也是一定的,这里有着强烈的对应关系——在网络容量计算里,网络规划师的工作重点限于“Dimensioning”或在分组域(PCF)、传输域(Packet Pipe)、基站容量(CE)局部调整。在这一步中,需完成网络仿真,输出KPI。

(5)Design deliverables(规划结果交付)

提交网络规划结果。

3 从KPI角度出发的目标

3G网络规划的目标,是保证站点分布、天馈设计、参数设置、业务规划的工作质量,从这个角度出发,我们可以“以终为始”阐述规划目标,即网络KPI。它可分为MSC和无线两大体系,比如针对EV-DO网络,无线KPI应包含Data Established Call Rate(数据呼叫建立成功率),Data Call Drop Rate(数据呼叫掉话率),DateBurst Rate forward(前向突发速率),Date Burst Rate reverse(反向突发速率),PPP Connection Successful Rate(PPP连接成功率)。

对于WCDMA网络,KPI应包含RRC建立和接入成功率,RAB建立和接入成功率,平均RACH吞吐量,平均FACH吞吐量,平均PCH吞吐量。与此同时,作为3G网络规划的目标,3G容量规划也是其主要目标之一,即容量评估包含的分组域(PCF)、传输域(Packet Pipe)、基站容量(CE)等。

综上所述,3G网络规划的目标,可以从3G网络的KPI(运行评估关键指标和容量评估关键指标)入手,只有规划的网络通过网络仿真等技术手段后能够达到KPI要求,才可以说实现3G网络规划目标。

4 规划重点

4.1 业务模型

数据业务的丰富性体现在数据业务提供了不同的应用,如HTTP浏览,E-Mail,FTP,POS Terminal等,这些业务的丰富性带来了地域分布的不均衡性和用户需求的变化特性,于是在3G网络规划中,必须考虑各种数据业务具有特定的资源占用模型。

不同的数据业务的模型不一样。无论是用户所使用的业务类型、用户行为、移动性、终端(未来的3G终端不但有语音、数据传输和多媒体功能,还具有PDA功能)以及话务分布等,都与传统的2G语音业务模型有着质的区别。在2G网络规划中传播模型的校正,在3G规划阶段,就需增加业务模型的校正。

结合上述的规划流程中的“链路预算分析”,我们可以细化一些参数,如整理得到3G(以EVDO为例)与2G链路预算差异(见表1)。

解调门限的设置,与业务模型密切相关。如反向链路预算中,系统未带负载时要求的解调信噪比值Eb/No,在实际3G系统中,影响因素包含频段、编码方式、业务速率、FER等。

4.2 室内规划

数据业务发生的区域往往都是在室内。根据NTT DoCoMo统计,在日本移动电话业务发生在室内的比例为69.7%,这就对室内覆盖规划提出了优质覆盖的要求,因为3G网络的话务热点,往往在酒店、大型超市、办公楼和公寓,甚至地铁等。

根据2003年Lucent在国内的统计,国内密集城区的CDMA基站平均间距在0.45~0.8km之间,城区的基站间距平均在0.75~1.26km之间,这说明核心城区通过增加宏基站的改善室内覆盖的空间已经不大,需加大3G室内覆盖规划的研究。

室内分布系统是解决3G网络室内覆盖,尤其是高层楼宇室内覆盖优化的较出色的解决方案,同时HSDPA技术对于室内覆盖也有着较好的解决方法。室内分布系统大大提高室内射频性能,在室内任何地点实现3G的高速率传输。其原理是利用室内天线分布系统将基站信号均匀分布在室内每个角落,从而保证室内拥有理想的覆盖。

4.3 成本之道

根据联通CDMA建设经验,覆盖全国的网络至少需要5000万线容量,以2000元/线计算,设备投资高达1000亿元(不包括软件、基建等成本),所以必须考虑成本原则:多媒体业务介入导致的建网成本的权衡、以平滑升级降低建网成本。

cdma2000 EV-DO 基站可以较好地融合到现有CDMA 1X网络中,即:共享部分射频模块和天馈系统,共享时钟系统,共享机房、电源、传输等配套资源,简化网络管理、降低运维成本。

(1)1X EV-DO升级原则

●充分利用现有的1X网络和现有站点,根据数据业务的需求,点、线、面结合,分阶段,分热点区域地进行平滑升级。

●数据业务需求少的区域,用1X系统的数据业务能力来满足用户需求。

●数据业务热点区域首先进行1X EV-DO网络升级,在站址选择中尽量遵循与原1X 站点共站原则。

●终端移动性弱,面积和用户很少的数据业务热点区域,选用1X EV-DO点组网方式。

●对于需要连续覆盖的道路以及道路两边的区域,选用1X EV-DO线组网方式。

●终端移动性强,需要连续覆盖的成片数据业务热点区域,选用1X EV-DO面组网方式。

(2)3G升级1X EV-DO和1X天馈共用方法

中兴通讯的1X业务区进行共站同频段的EV-DO升级,不需增加或更换天馈,也不需要外置合路器和功分器即可平滑升级。

(3)1X EV-DO和1X室内分布系统共用实现方法

如果是在1X 系统上增加EV-DO系统,现有的室内分布系统可继续使用,具体措施需要根据不同的情况:

●如果信号源是基站,可以通过合路器将EV-DO和1X合路后送到现有的室内分布系统;

●如果信号源是直放站,则与直放站信号有关,根据原直放站设计的不同的情况,可以不做任何改动、更换窄带双工器、更换为选频直放站等解决方案。

5 结束语

3G无线网络规划既有与2G相同的地方,又有自身特点。准确、全面的3G无线网络规划策略及流程有助于运营商、通信设计院以及设备提供商提高工作效率,规划、建设一个符合规划KPI要求、优质运营的3G网络。



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