TDSCDMA典型场景覆盖解决方案v1.2.doc
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1、TD-SCDMA典型场景覆盖解决方案目录1综述12典型场景需求分析13无线覆盖解决方案建议23.1无线立体化覆盖解决方案建议23.2宏蜂窝面覆盖解决方案建议43.2.1密集城区覆盖43.2.2一般城区覆盖63.3线覆盖解决方案73.3.1地铁覆盖73.3.2隧道覆盖123.3.3高架、立交桥143.3.4高速公路覆盖163.3.5高速铁路覆盖173.3.6航道覆盖203.4点覆盖解决方案203.4.1住宅小区覆盖203.4.2校园网覆盖283.4.3部队驻地283.4.4水面及周围环境的覆盖283.4.5风景区覆盖303.4.6室内覆盖解决方案建议323.5特殊场景覆盖解决方案363.5.1超
2、远覆盖363.5.2应急通信401 综述在环境复杂、场景多样的情况下提供具有针对性的综合解决方案,同时保证优质的网络覆盖,是TD-SCDMA网络建设中必须面对和解决的问题,也是中国移动浙江公司在面对更加严峻的竞争形式下,保持持续领先地位的关键。本文通过对一些典型无线覆盖场景的需求分析,对各种无线覆盖解决方案进行详细地探讨,以期能为即将进行的TD-SCDMA无线网络建设提供一些有益的帮助和建议。本文在编制过程中,得到大唐、中兴、华为等通信公司的大力协助,在此表示一一感谢。2 典型场景需求分析目前,由于移动运营商之间竞争的日趋激烈以及用户对覆盖的期望、业务要求不断提升,对大片区域进行语音业务的广覆
3、盖已经远远无法满足用户的要求。用户希望他们的移动终端除了在任何地方都可以使用外,还要求支持高速率的数据业务。因此,3G无线网络在建设初期就对覆盖目标和业务需求提出了很高的要求。 由于TD-SCDMA是工作在2GHz的频段,根据无线传播模型,在一定的范围内,频率越高,损耗越大,3G频段的覆盖能力明显低于2G频段。3G系统提供不同速率的多业务,如AMR12.2K的语音业务、CS64k的可视电话业务、不同速率的PS384k业务,不同速率的业务覆盖范围不一样。在TD-SCDMA系统中,由于采用了动态信道分配(DCA)、智能天线和联合检测等关键技术,其系统的干扰控制能力较强,自干扰非常轻,小区呼吸效应不
4、明显,各种业务的覆盖半径变化不大,覆盖和容量可以单独规划。在TD-SCDMA网络规划初期,根据采集到的一些话务模型,综合考虑网络质量、容量和覆盖的需求,一般建议以CS64K业务进行全网连续覆盖的规划,在密集城区等业务热点区域采用TD-HSDPA网络主题架构来进行组网规划。无线覆盖的典型场景一般包括常规宏覆盖,常规室内覆盖和各种特色场景覆盖,例如高话务、风景区、高速铁路/公路、超远覆盖、应急通信、地铁覆盖、大型场馆、大型小区等区域的覆盖。常规宏覆盖包括密集城区、一般城区等,该场景具有楼宇分布较密集、高大,楼层相对较高并且楼宇分布不规则或成片分布,穿透损耗很大的特点。用户分布密集,业务量大,中低速
5、度的移动用户特点,数据业务分布比例较高。在宏覆盖中,还存在一些如高速铁路,应急通信等特殊的覆盖场景,需要采用特殊的解决方案来满足应用需求。常规室内覆盖一般采用室内分布系统满足覆盖和网络服务质量,室内分布式系统由信号源和室内覆盖系统组成。信号源的种类有:微蜂窝、微微蜂窝、射频拉远、直放站和宏基站等。室内覆盖系统有分布式天线覆盖系统和泄漏电缆覆盖系统。室内覆盖还包括地铁覆盖、住宅小区、大型场馆等一些特殊场景的覆盖。3 无线覆盖解决方案建议无线覆盖解决方案的选择主要取决于话务分布、话务量、数据业务速率、地形地貌情况以及配套设施等条件。3G网络的总体建设一般思路是考虑现有2G网络的站址,尽可能提高2/
6、3共站率,低成本、快速建网,从而尽可能降低未来网络的扩容成本和维护成本。通常采用以宏蜂窝为主的覆盖,同时考虑商务区、写字楼、车站等热点区域的室内覆盖。3.1 无线立体化覆盖解决方案建议随着TD商用化步伐的加快,如何创建TD-SCDMA精品网络已成为运营商关注的重点。中国移动浙江公司对3G有明确目标:建网初期,在3G覆盖区域内就应该尽量形成无缝连续覆盖。无线传播环境复杂多变,根据不同的无线环境,中国移动浙江公司早在2G建设阶段提出了全场景无线立体化覆盖解决方案,3G将延续该思路进行密集城区、繁华商业区等等覆盖。该方案在实际网络规划中可以分为:宏蜂窝、街道站、微蜂窝、微微蜂窝、室内分布等小区类型。
7、对于所有的无线通信系统,宏蜂窝的规划是最基本的规划,但是对于一些特殊场景,宏蜂窝规划不能满足无线覆盖需求时,只有通过微蜂窝或微微蜂窝的设计和精细规划才能提升网络指标性能,保证网络通信质量。对于复杂的无线环境,除了常规室外宏蜂窝覆盖的精心规划之外,还要充分考虑一些特殊场景的微蜂窝覆盖,如街道拐角覆盖、热点或者盲点覆盖、超密集步行街的覆盖等。针对TD多通道的技术特点,结合分层组网覆盖的思路,采用光纤拉远型基站产品灵活部署的优点,将一般覆盖、特殊覆盖统筹规划,提出全场景无线立体化覆盖解决方案,在可以不增加小区数量的情况下满足特殊场景的覆盖需求。 (1)街道拐角 拐角效应是终端在移动过程中,由于移动环
8、境的改变而造成掉话或服务失败的其中一种情况。在TD-SCDMA系统中引入了空间的资源,从而使得系统对空间位置更为敏感。这对系统适应空间环境变化的能力提出了更高的要求。通过合理地配置小区,考虑智能天线的特点,进行适当的规划和优化可以有效得避免拐角效应。(2)热点覆盖热点地区同时具备宏蜂窝覆盖信号和微蜂窝补热信号,根据热点区域、盲点大小和容量需求,可以灵活考虑4/2/1天线及美化天线、小型天线、伪装天线覆盖。(3)繁华步行街覆盖繁华步行街话务量大,两边高楼林立,信号沿街道有比较强的波导效应,覆盖目标主要是步行街上的行人,在覆盖规划时,可以将步行街做为一个独立的覆盖对象单独规划。TD立体化覆盖示意图
9、3.2 宏蜂窝面覆盖解决方案建议3.2.1 密集城区覆盖3.2.1.1 场景描述密集市区是TD-SCDMA网络建网初期需要重点覆盖的区域。大中城市密集市区的典型特征是高楼林立,大多数建筑物高度在30米(10层)以上,区域内有较多二十层以上的高层建筑物,高、中、低层建筑相间其中;部分建筑物庞大,有些建筑物还有一层或多层地下商业设施或停车场;地形较为平坦,道路比较宽。同时,又夹杂着低层建筑,和窄街道。在这些区域,运营商的高端客户较多,对3G业务需求量较高,尤其是数据业务需求量大,因此容量需求较高,并且随着3G业务的开展,其后期扩容要求也较高。密集城区覆盖场景3.2.1.2 覆盖思路密集市区基站的规
10、划设置应结合城市的地形地貌环境、建筑物特征,合理进行基站布局,站点选择尽量满足蜂窝网络拓扑结构,天线挂高一般选择在8层(28米)左右楼顶。小区覆盖半径应在反向链路预算基础上,结合所在区域的电波传播模式调校的结果,再考虑不同地形地貌下建筑物的穿透损耗进行估算。一般来说,超高密集市区、话务热点地区站间距在500米内,高密集市区、商业区站间距在500600米左右。在站型选择上除了通过普通的宏蜂窝基站进行广度覆盖外,还要根据特定的环境灵活选择多种类型基站,如采用单扇区、两扇区、室内覆盖站等进行立体化建设,进行深度覆盖。TD立体化建设针对密集城区内大厦林立,高低不一的情况,室外覆盖可以采用分层组网方式。
11、分层组网时,在外层使用宏蜂窝进行大面积的覆盖;微蜂窝小面积连续覆盖叠加在宏蜂窝里,构成多层网的上层。微蜂窝和宏蜂窝在系统配置上为不同的小区。3.2.1.3 设备、天线选择要求、天线的布放要求密集市区的组网方案中常规基站建议采用大容量的BBU设备,配合多通道的RRU室外设备,采用基带光纤拉远的方式实现室外宏基站覆盖,BBU保留一定的资源余量,RRU尽可能采用多载频RRU,以满足以后密集市区不断增长的话务或数据需求。多通道RRU应能够支持多种智能天线,包括4+4双极化智能天线、8阵元智能天线和6阵元智能天线,详细机械指标见下表:机械指标普通8阵元天线6阵元天线44双极化长宽厚(mm)1350650
12、70135050670135032080重量(kg)1713 10最大迎风面积(m2)0.870.690.4244双极化智能天线和8阵元智能天线相比, 其尺寸和重量是8阵元天线的1/2,基本与现网使用的GSM天线相当。4+4双极化智能天线为基站站址的快速获取、赢得广大居民的认可提供了有效的保障,能够满足快速建网的需求。密集城区由于环境复杂,干扰较大,话务量较高,因此干扰控制显得异常重要。基站应该进行分扇区覆盖,推荐采用线性阵智能天线进行三扇区覆盖。天线水平波瓣角度为65度。增益不能太高,在1216dbi之间。另外,密集城区中建筑物落差较大,天线垂直波瓣角度应该稍微大些,在710度。市区站点天线
13、选型时最好选择带68度电子下倾、下副瓣零点填充和上副瓣抑制的天线。天面安装方式可采用女儿墙抱杆、楼顶增高架、拉线塔、单管塔、落地塔等多种安装方式;天线高度的选择往往以周围建筑物高度为基础,高于周围平均建筑物高度5米左右即可。密集市区天线挂高一般选择为8层(28米)左右楼顶。在站址选择时需要尽量保证基站的连续、均匀分布,相邻基站天线高度也不要相差太大。3.2.1.4 注意事项根据试验网建设经验,在实施密集市区的覆盖解决方案时,机房站址资源是各个运营商激烈争夺的资源,新建站点的成本会大幅增长,现有2G机房剩余空间并不是很充裕,站址资源获取日益困难;另外,随着城市居民环保意识的增强,对于无线通信设备
14、的架设抵制情绪很大,因此对于采用智能天线这种大型天线的TD-SCDMA系统来讲就更难获得市民的认同了。因此我们在规划设计时首先需要考虑解决站址资源紧张、天面建设困难、后期容量扩容等问题,在某些场合可以考虑美化天线,甚至非智能天线的应用,同时做好BBU资源、RRU资源、传输资源等后备储备。3.2.2 一般城区覆盖3.2.1.1 场景描述一般城区与密集城区的差别主要在建筑物的密度上。一般城区的建筑可较明显地区分为建筑群区(块),建筑物平均高度低于40m,平均密度为8-35%。区域内通常以居民楼为主,有零星商场、店铺等以及高层建筑;多层建筑一般为密集的居民住宅区,楼间距很窄。业务以电路域业务为主,存
15、在一定的中低速无线数据需求,用户话务量较高。3.2.1.2 覆盖思路对于一般市区,初期建设以扇区化宏蜂窝基站覆盖为主,根据容量和覆盖的要求选择不同的基站配置,网络建设初期一般采用S3/3/3的配置方式。天线高度一般为3035米左右,基站站间距一般可取为700800米左右,另外,可通过RRU拉远的方式替代传统的微蜂窝基站对盲点区域进行补充覆盖。3.2.1.3 设备、天线选择要求、天线的布放要求RRU根据覆盖的需要分别选择不同通道数的RRU,所有的RRU都连接到机房的BBU上,可以实现集中维护、基带共享。相比高密度城区而言,中低密度城区话务量,环境落差都稍微少些。基站也要分扇区,水平波瓣角度65度
16、。垂直波瓣角度应该选择较小的,这样可以加大增益,增加覆盖的范围。比如水平波瓣为7度,增益为10dBi。一般城区的站间距相对较大,宜选用固定电子下倾26度、水平波瓣角65度的天线,同时配合机械下倾完成覆盖范围的控制。为避免干扰,天线最好具备上旁瓣抑制功能。具体可以配合RRU采用8天线或者双极化天线作为主力扇区天线的宏蜂窝站点,在解决宏蜂窝室外覆盖的同时,能够提供对普通楼宇的深度室内覆盖,其主要覆盖目标是室外移动中的用户及普通楼宇内的用户。3.2.1.4 注意事项由于一般城区的大部分成片居民楼无法进行室内分布系统的建设,需要通过室外信号覆盖,所以在进行该类区域的覆盖规划设计时需要适当提高穿透损耗余
17、量和阴影衰落余量。3.3 线覆盖解决方案3.3.1 地铁覆盖3.3.1.1 覆盖需求分析从网络覆盖的角度来说,地铁覆盖需要实现地铁站厅和地铁隧道的连续覆盖。整个地铁覆盖范围是一个狭长的地带。信号传输到车厢里的用户需要经过车体的较高损耗。由于地铁覆盖的长度一般很长,因此采用线径很粗的馈缆,从而减少馈线损耗,保证信源的覆盖范围。但粗线径的馈缆成本较高,施工难度大,为减少分布系统的投资,方便维护管理,一般地铁运营公司都采用多个运营商的多套系统共分布系统的方法。这就是一般在地铁系统中广泛应用的POI系统(Point Of Interface)。由于地铁车厢里的用户同时移动,所以在小区交界处,多个用户会
18、同时发生切换。地铁隧道与外接环境隔离,干扰主要来自小区内部和前后邻区的干扰,相比较宏覆盖而言,干扰较小。地铁里的人口密度十分大,在设计网络覆盖系统时,一定要考虑业务容量需求。地铁里的人流量随时间变化十分明显,在上下班高峰期间人流量达到顶峰,这段时间也是话务高峰时期,网络容量设备必须按照高峰时段设计。l 地铁一般都是狭长的隧道,在加上车体较大的损耗,如何保证长距离的无缝的覆盖且又能抵抗车体的高损耗,对RRU输出功率提出了很高要求;l 为节省网络建设成本,如何保证2G频段的TD信号合理地接入现有POI系统是在设计方案中重点需要考虑的因素;l 如何保证多个用户同时切换的切换成功率,提高用户感知度也是
19、非常重要;l 如何解决高峰时期高话务需求,同时又能降低运营成本也是运营商非常关心的问题。3.3.1.2 解决方案由于地铁覆盖的距离长,为方便设备组网,推荐采用BBU+RRU的光纤分布系统,根据不同实际工程环境考虑信源接入统一的POI系统和不接入POI系统两种方式。另外,还需考虑BBU及RRU的布置及小区划分问题。采用了光纤射频拉远光纤技术可以有效地减少馈线损耗,提高有效覆盖。为实现地铁隧道的长距离连续覆盖,RRU 建议采用单通道大功率大功率单通道RRU,加上系统的多通道无线信号处理算法,可以实现覆盖距离的要求。在实际环境中可以根据覆盖面积调整使用大功率单通道RRU的数目,如:站台面积比较小,所
20、需功率有限的情况下,站台和地铁隧道的一部分可以采用同一RRU覆盖;反之,如果站台面积比较大,或者单个RRU覆盖不够的情况下,可以考虑站台采用单独的RRU通道覆盖,隧道采用另外的RRU覆盖。根据话务模型的分析,根据容量选择不同类型的BBU,通常地铁覆盖的基站主要在站台安装,推荐使用可以挂墙安装的大容量BBU,大大节省机房占用面积,从而有效节省运营商租用机房的投资;同时,容量可以满足地铁覆盖的要求。地铁覆盖话务密度大,与宏覆盖之间空间隔离好,可以考虑配置6载波小区大功率单通道RRU,支持6载波能力,可以实现地铁覆盖的高容量要求。地铁的话务模型随时间变化规律明显,在夜间等话务低的时刻,采用智能节电技
21、术,有效降低设备功耗,达到节能减排绿色环保的目标。接入原有POI系统TD-SCDMA技术采用了TDD技术,上下行工作在相同的频率,TD系统在接入POI系统时,一般只需要接入下行POI系统就可以了。TD RRU只需接入下行POI系统在站台的通讯机房,我们需要增加BBU、RRU信源,信源统一接入POI系统。站台RRU一般同时覆盖站台和上下行隧道。典型的组网方法如下:RRU同时覆盖站台和上下行隧道对于距离比较短的隧道,通过链路计算,如果单个大功率单通道RRU的覆盖能力能够达到隧道距离的一半,那么TD系统的接入将十分方便,只需在站台引入TD信源即可,隧道内的泄漏电缆和分布系统无需改造,组网图如下:较短
22、隧道的TD覆盖 由于地铁一般都存在双向两个隧道,为保证网络覆盖质量,避免车厢之间的移动产生的相互影响,一般每个隧道都采用了独立的馈线分布系统,所以地铁中一般存在两个馈线分布系统,分别完成不同隧道的覆盖。对于TD系统来说,在地铁隧道中,可以采用不同的RRU完成不同隧道的覆盖。不接入原有POI系统TD-SCDMA是TDD系统,上下行频率相同,一般接入地铁分布系统中,也可以不接入现有的POI系统,而直接接入下行泄漏电缆,不会对其他无线制式的上行产生干扰。因为,POI系统主要解决不同系统的频率互干扰问题,而TD工作在20102025MHZ频段,与目前地铁系统中CDMA/GSM的800900MHZ频段相
23、差很远,所以TD系统的上行不会受到GSM/CDMA系统的影响,TD的下行也不会影响GSM/CDMA系统,因此不接入POI也不会产生影响。因此TD不接入POI系统,对整个地铁原有覆盖不会产生影响。当根据链路预算覆盖距离略小于隧道长度时,可以考虑不将TD接入POI系统,直接采用大功率单通道RRU输出接泄漏电缆的方式。这样覆盖距离可以得到一定的增加(请参考3.7章节),一般对于1.2公里以内的隧道可以采用这种方法。考虑到早期建立的地铁覆盖系统主要考虑800M-900M频段的GSM,CDMA系统,对于TD系统的2G频段考虑比较少,大部分泄漏电缆在2G频段的损耗要远大于在800M900M频段的损耗。因此
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