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WCDMA网络建设
摘要:
无线网络规划是移动通信系统规划最为关键的部分。
先是明确无线网络规划目标,包括覆盖目标,容量目标,成本目标。
然后根据白银市的业务预测需求,对无线网的覆盖能力和基站容量能力进行分析,主要是关于链路预算和容量规划。
再对无线网络的规划原则进行设置。
最后依据无线网络的业务预测,规划目标,覆盖能力,基站容量和规划原则制定出规划方案。
关键词:
业务预测规划目标覆盖分析容量分析规划原则
前言
相对于2G时代,3G时代是一个竞争的时代,为了能够创造最大市场、赢得最多用户,3G移动通信网络必须具备高覆盖率和稳定的网络信号,系统需要具备相当大的容量以面对可能发生的高话务冲击,网络必须是持续可赢利的。
所以作为3G标准之一的WCDMA系统成为研究热点之一。
如何规划一个高质量、能提供多种类型业务、有竞争力的网络,这是WCDMA无线网络规划的出发点,WCDMA网络规划主要包括覆盖规划、容量规划、业务质量规划以及与之相关的无线网络资源的规划。
WCDMA系统覆盖能力与系统容量、负载状况相关。
系统负载的增加会导致覆盖范围的缩小,这就是WCDMA的“软”特性。
同时由于wcdma系统的目标是为用户提供包括话音业务在内的多种不同速率、不同qos质量要求的业务,因此业务质量要求也与网络的覆盖和容量有密切关系。
在同一小区内,不同的覆盖范围可以提供不同质量要求的业务.
目录
摘要:
1
关键词:
1
前言2
一.无线网络规划概述4
1.1无线网络规划的内涵4
1.2WCDMA无线网络规划特点4
1.3无线网络规划流程5
二.业务预测5
2.1用户预测5
2.2业务预测7
三.无线网络规划目标9
3.1区域分类9
3.2无线网建设目标10
四.无线网络规划参数及基站能力分析12
4.1无线网络规划参数12
4.2WCDMA覆盖能力分析15
五.无线网规划原则18
5.1直放站设置原则18
5.2射频拉远设置原则19
5.3室内分布系统设置原则19
六.白银地区无线网规划范围21
6.1覆盖范围21
6.2基站设计方法21
6.3RNC建设方案27
七、传输27
致谢29
参考文献30
总结31
一.无线网络规划概述
1.1无线网络规划的内涵
无线网络规划指的是根据网络建设的整体要求,设计无线覆盖目标,以及为实现该目标所进行的基战位置和配置的设计。
1.2WCDMA无线网络规划特点
无线网络规划是根据欲规划的无线网络的特性以及网络规划的需求,设定相应的工程参数和无线资源参数,并在满足一定信号覆盖、系统容量和业务质量要求的前提下,使网络的工程成本最低。
无线网络的特点是规划的基础。
不同的无线网络特点决定了网络规划中的重点和难点。
如,GSM网络的频率复用带来频率规划的问题,而CDMA网络使用扰码相位区分小区则带来扰码相位规划的问题。
WCDMA系统具有软容量、混合业务等特点,使WCDMA系统的无线网络规划变得更加复杂。
首先,就覆盖而言,WCDMA网络可承载多种业务,每种业务需要的信道质量是不一样的,在相同的环境和发射功率条件下,不同业务的覆盖范围有很大的差别。
而且业务的覆盖会随着系统负荷的增加而收缩。
所以在规划初期就应该确定对于每种业务的覆盖要求,以此作为网络覆盖规划的依据。
第二,WCDMA网络容量规划与二代无线网络有很大不同,二代网络主要承载电路域的语音业务,系统容量和业务需求之间可以用Elang量进行描述。
WCDMA网络中,不同业务对系统容量的占用是不同的,也是不固定的,这就造成容量分析的困难。
一是对业务模型估计,目前还没有一个统一的标准;其次,即使业务模型确定以后,需要系统提供多大的容量与之匹配,也没有简单的公式可以计算。
更复杂的是,WCDMA系统的覆盖和容量是互相影响的,如缩小系统覆盖范围,就可以容纳更多的用户。
鉴于WCDMA网络规划的上述特点和其衍生的复杂性,一般在网络规划分析或评估时引入模拟仿真分析过程(如蒙特卡罗分析),通过随机统计方法,获得对网络性能的评估。
这是WCDMA特点决定的特殊分析方法。
1.3无线网络规划流程
WCDMA无线网络规划的流程与GSM网络的规划流程基本相同,主要内容包括确定规划目标及信息收集、预规划、初始布局、站址实地勘测和最终设计等几个阶段,如图1所示。
在最终规划设计方案进入试运行阶段之前,根据实地勘测结果进行相应参数的修正。
图1无线网络规划流程
二.业务预测
2.1用户预测
2.1.1预测的总体思路和方法
用户预测采用由总到分的方法,根据白银市人口预测结果和最近几年移动通信用户数量,分别使用目标普及率预测法和增长率法来预测白银市移动通信市场用户数量.将两种预测结果进行对比,根据各种影响因素进行综合分析得出2006-2008年白银市移动通信市场用户数量.根据电信所占移动通信市份额并考虑小灵通用户的转网数量可得出2006-2008年白银市电信移动用户预测数。
2.1.2人口预测
人口增长属于长期稳定的增长,目前普遍采用几何平均增长率法来预测。
几何平均增长率法即根据已知若干年人口数量,计算出几年之内的年平均增长率,根据预测出的年平均增长率推算出预测年份的人口数,这种方法适用增长趋势较为稳定的对象,但是直接进行预测结果只与起始年数字和当年数字有关,起始年选取不同可能会对预测结果有很大影响,所以需引入波动因子,波动因子是过去几年内每一年实际增长率与预测增长率偏差的均值引入波动因子后得出的预测结果是一定范围内的数字可以根据实际情况和影响因素进行分析,取适当的数字作为预测结果。
根据白银市2000年至2003年人口数量分析计算,2000年至2003年人口年平均增长率为0.59%。
本预测取定2004年至2008年人口年平均增长率为0.56%。
表12004年至2008年人口预测数
年份
白银市人口数(万人)
比上年增长率
2000
172.09
0.57%
2001
172.89
0.46%
2002
174.34
0.84%
2003
175.13
0.45%
2004
176.11
0.56%
2005
177.10
0.56%
2006
178.09
0.56%
2007
179.09
0.56%
2008
180.09
0.56%
2.1.3白银移动用户总需求预测
对于移动用户总需求预测目标普及率预测法和几何平均增长率预测法进行预测,对结果进行分析比较,作适当调整得出最终结果。
(1)目标普及率预测法:
所谓目标普及率预测法就是根据当地经济发展状况,通信发展现状,再参考全国或其他省同期的电话发展水平,并考虑甘肃省在所处的水平,确定出未来的增长模式或在预期年上应达到的目标水平,对不同地区的目标水平预测可以运用不同的方法。
表2目标普及率法预测结果
年份
全国移动电话
普及率
白银市人口数
(万人)
白银市移动电话
普及率
白银市市移动电话用户数(万户)
1999
2.99%
171.12
1.26%
2.15
2000
6.70%
172.09
2.50%
4.31
2001
11.20%
172.89
3.36%
6.28
2002
16.19%
174.34
4.96%
8.64
2003
20.90%
175.13
6.83%
11.96
2004
25.00%
176.11
8.44%
14.87
2005
28.00%
177.10
10.48%
18.56
2006
31.00%
178.09
12.36%
22.01
2007
35.00%
179.09
14.09%
25.24
2008
38.00%
108.09
16.67%
30.02
(2)增长率预测法:
以1999年为预测年进行预测,经分析计算取2004年至2008年平均增长率为20%。
表3增长率预测法预测结果
年份
白银市移动电话用户数(万户)
比上年增长率(%)
1999
2.15
2000
4.13
100.47
2001
6.28
45.71
2002
8.64
37.58
2003
11.96
38.43
2004
14.35
20
2005
17.22
20
2006
20.66
20
2007
24.79
20
2008
29.74
20
通过对两种预测的对比,再考虑甘肃经济发展水平,消费水平增长趋势等因素的影响,对预测结果做适当调整得到2006年至2008年移动市场总需求用户数。
表42006年至2008年移动市场总需求用户数
年份
移动用户预测(万户)
2006
21.21
2007
24.14
2008
28.73
2.1.4白银市电信移动用户总需求预测
白银市电信3G用户主要来自两个部分:
一是通过建设3G网络,发展白银电信自己的移动用户;二是采取一定的营销策略争取小灵通高,终端用户的转网。
(1)白银市电信所占3G市场份额
2004年是中国电信3G准备阶段,2005年是建设的一年,2006则是形成用户规模,进一步降低成本,发展用户,扩大覆盖面的一年。
白银市电信在3G市场所占有的份额根据竞争对手和市场等因素确定,预测2006-2008年内白银市电信所占3G市场的份额为30%左右。
(2)小灵通转网
目前,甘肃省小灵通消费在70元以上的高端用户占总用户数的13%,通过采取相应发展策略使得这部分用户转网并发展一部分的终端用户。
表5白银市电信3G用户预测结果
年份
移动用户预测
(万元)
3G用户渗透率
3G用户预测
(万元)
白银市电信所占
3G用户预测
(30%)
小灵通用
户预测
(万户)
转网预测
(万户)
电信移动用户预测
(万户)
2006
21.21
22%
4.67
1.4
14.4
0.33
1.73
2007
24.14
41%
13.27
2.97
15.6
0.57
3.54
2008
28.73
54.64%
15.7
4.71
16.12
0.76
5.47
2008年白银市电信移动市场份额不含无线市话为19.04%,含无线市话为75.15%。
2.2业务预测
(1)话音业务量
根据集团公司规划指导意见参考值和甘肃省实际情况,取定白银市忙时话务量为0.02Erl.。
白银市预测的话务量如下:
(2)智能网业务预测
3G智能网业务的预测参照目前移动联通智能网业务的发展情况,结合当前的市场需求,竞争环境和技术可行性进行确定。
本规划对白银市智能网业务发展提出如下建议:
1.白银市3G智能网业务建设采取“积极跟踪,快速推广”的原则。
积极跟踪新智能业务,待市场相对成熟之后快速推广。
2.初期业务确定为:
预付费PPS业务,无线虚拟专网MVPN业务。
其中,广大移动用户对预付费业务的需求仍占主要地位,本方案中智能网络建设规模预付费用户比例按照一期90%,二期,三期为80%计算,无线虚拟专网业务(MVPN)按照用户占总用户的30%考虑。
3.智能网SCP处理能力的计算中考虑受端入网的需求。
4.SCP的处理能力中包括PPS用户使用分组域业务的处理能力的需求。
5.在规划后期可考虑建设经市场培训逐渐成熟的新业务。
2006-2008年白银电信各智能业务预测结果见下表。
表62006-2008年白银市电信智能网用户预测
年份
单位
预付费用户(户)
MVPN用户(户)
2006
15700
5190
2007
白银
28320
10620
2008
白银
43760
16410
(3)短消息业务预测
本规划中短信用户按照3G用户的100%计算,业务规模取定如下:
每用户平均每天行为:
9条/天
忙时集中率:
0.1
重试系数:
1.3
节假日放大系数:
1.8
短信过滤系数:
1.1
每条短信息的平均长度(bytes):
261(考虑MTP承载时的开销)
短信业务量的计算公式:
移动用户BHSM数=用户数*用户平均每天行为*忙时集中率
一期白银市SMC总BHSM数=移动用户BHSM数*短信过滤系数*节假日放大系数*重试系数=11条/秒
二期白银市SMC总BHSM数=移动用户BHSM数*短信过滤系数*节假日放大系数*重试系数=23条/秒
三期白银市SMC总BHSM数=移动用户BHSM数*短信过滤系数*节假日放大系数*重试系数=35条/秒
表72006-2008年短信业务量预测
2006年
2007年
2008年
短信用户
(100%)
(户)
短信业务量
(BHSM)
短信用户
(100%)
(户)
短信业务量
(BHSM)
短信用户
(100%)
短信业务量
(BHSM)
(户)
白银
17300
40077
35400
82001
54700
126718
(4)数据业务量预测
移动数据业务作为3G业务的竞争性业务,对于新兴的移动通信运营企业来说,具有非常重要的战略意义。
本次规划根据预测的白银市移动用户数,按照一定的移动用户数据用户附着率系数,可以推算出移动数据用户数,再根据估算的忙时每用户业务量大小,最终可以计算出每个地区数据业务量。
根据集团公司的规划指导意见,白银移动数据附着率按照100%考虑,具体预测见下表。
表82006-2008年数据业务量预测
2006年
2007年
2008年
地区划分
每用户忙时数据量
(bps)
用户忙时
集中系数
(%)
每用户忙时数据量
(bps)
用户忙时
集中系数
(%)
每用户忙时数据量
(bps)
用户忙时
集中系数
(%)
白银
250
15
385
20
523
25
表9电信业务预测
年份
2007年
2008年
忙时话务量(bps)
PPS
(CAPS)
移动VPN(CAPS)
受端入网
(CAPS)
忙时条数
(BHSM)
忙时平均数据吞吐速率
(bps)
2006
346
5.18
2.67
0.13
40077
250
2007
708
9.43
4.85
0.54
82001
385
2008
1094
14.57
7.5
0.42
126718
523
三.无线网络规划目标
3.1区域分类
无线网络划分中的区域分类指按一定的规则对有效覆盖区进行划分和归类,不同区域类型的覆盖区采用不同的设计原则和服务等级,以达到通信质量和建设成本的平衡,获得最优的资源配置。
区域划分应考率以下因素;
(1)根据无线传播环境特点,即地理环境特点,如地形,地貌,建筑物的分布等引起的不同无线传播特性进行区域分类。
(2)根据用户的分布,流动和业务特征进行区域划分
3.2无线网建设目标
WCDMA无线网络规划的原则,它包括覆盖目标、容量目标和质量目标成本目标4个方面。
1.覆盖目标:
覆盖目标区域和区域面积、不同区域的覆盖率要求、需要进行连续覆盖的基本业务、软切换比例。
WCDMA覆盖规划WCDMA覆盖规划起始于链路预算和实测获得无线传播模型的校正。
WCDMA链路预算要考虑基站的设备配置和天线配置。
链路预算中还包含了一些GSM链路预算中不包含的新参数。
链路预算的主要目的是在对当前系统模型参数合理取值基础上,分析小区的最大允许路径损耗,从而得出各种情况下的覆盖半径。
WCDMA系统的链路预算不是一个单纯的线性过程,它和小区的负荷估算是结合进行的。
首先,必须根据在不同移动台速度下每种业务的质量要求,获得相应的上、下行的Eb/N0指标值(一般由设备厂家给出),由此计算出各种业务的参考接收灵敏度。
参考接收灵敏度与系统热噪声、业务速率和Eb/N0有关。
然后,在设定或者已知小区负荷的情况下,上行最大允许路径损耗的计算就变成一个简单的与GSM系统上行链路预算相似的计算过程。
而下行链路的预算问题要复杂些,面对的是如何把有限的总发射功率分配给各个活动终端的问题。
鉴于终端位置分布、终端软切换状态等不确定性,必须建立一个模型,作一些简化性的假设,然后才能计算出一个统计性的结果。
在规划末期,所有的市区,郊区,县城,一般乡镇,发达农村,省级以上风景区都要有效覆盖。
表10不同无限业务环境覆盖目标
区域类型
业务覆盖要求
室外覆盖率
室内覆盖率
密集市区
128kpbs连续覆盖
98%
88%
一般市区
CS64kbps连续覆盖
95%
85%
郊区
12.2kbps连续覆盖
90%
75%
农村
12.2kbps连续覆盖
75%
不作要求
2.容量目标
各个区域各个阶段的用户数、目标负荷因子、可以提供的业务种类、提供的承载服务、各种业务平均每用户忙时的业务量、各种业务用户渗透率。
WCDMA容量规划WCDMA的频率复用系数是1,该系统是干扰受限系统,所以容量的实质是对干扰量的估计。
对于下行负荷的估计,一个重要方面是对于基站发信功率的估计。
对于每个用户所要求的最小功率,由基站到移动台平均衰耗及移动台灵敏度决定,条件是不存在多接入引起干扰(包括小区内和小区外)。
干扰引起的噪声提升使得移动台所需最少功率比原来有了提高,最后使得系统能接入的用户数得以减少。
WCDMA的频谱效率与链路性能有关,理论分析与仿真表明,上行链路的容量是下行链路容量的2~2.5倍。
除了基站采用天线分集外,高容量主要是因为上行链路用了多用户信号检测技术,与一般接收机比较几乎提供了2倍的容量。
但在下行链路,两个基站向同一移动台发射信号,而它们并不正交。
表11业务服务等级
业务类型
区域类别
服务等级
语音业务
A类和B类区域
拥塞率:
2%
C类和D类区域
拥塞率:
5%
CS数据业务
A类和B类区域
拥塞率:
2%
PS数据业务
A类和B类区域
Interactive:
90%的概率条件下,数据传输时延﹤5s;Background:
不作要求
2.1遵从规律:
(1)优先满足语音业务需要。
(2)网络容量基于各种业务的服务等级。
(3)留有部分容量以满足下次业务增长时的需要。
3.质量目标:
对于CS业务衡量标准是阻塞率;对于PS业务衡量标准是最大延时时间和延时比例。
(1)用户满意原则。
(2)经济性原则
(3)发展性原则
4.成本目标
本规划方案在保证满足覆盖和容量目标的基础上,从节约建设成本的角度考虑多种方法,努力将建设成本控制在合理水平上。
(1)在设备供应满足要求的条件下,根据覆盖目标合理采用宏蜂窝基站,射频拉远,直放站多种覆盖手段。
(2)在满足网络设计要求的前提下,尽量利用已有的站点和基站,传输资源。
(3)工程是分阶段进行的,根据市场的需求及覆盖区域的重要性来合理分布。
四.无线网络规划参数及基站能力分析
4.1无线网络规划参数
1.频率使用
WCDMA工作频段为:
移动台发,基站收:
1920-1980.
基站发,移动台收:
2110-2170.
双工收发间隔为190Hz.
2.基站设备参数
解调门限:
Eb/N0值与基站设备性能,多径信道条件,业务类型,软切换等因素有关。
取上行Eb/N0值见表12。
表12基站设备解调门限(单位:
dB)
业务类型
密集市区(静止)
密集市区(30KM/H)
Voice12.2
5
5.2
CS64
4.2
4.8
PS64
2.1
2.7
PS128
1.2
1.8
PS384
2.2
3.2
基站噪声系数:
根据目前基站性能,取4dB。
发射功率:
43dBm(20W),其中15-20%的发射功率用于导频,同步等公共控制信道的开销。
基站接收天线增益:
此处假定基站定向接收天线增益为18dB,全向接收天线增益为11dB。
实际工程中,应根据区域类型和覆盖要求选取不同的天线。
2.终端设备参数:
最大发射功率:
根据3GPPTS25.101V6.0.0对终端发射功率等级的规定,数据业务UE最大发射功率为24dBm,话音业务UE最大发射功率为21dBm。
UE天线增益:
0dB
噪声系数:
7dB
表13终端设备解调门限(单位:
dB)
业务类型
密集市区(静止)
密集市区(30KM/H)
Voice12.2
7.3
7.7
CS64
6.8
7.3
PS64
4.7
5.7
PS128
3.9
4.7
PS384
5.3
6.9
4.面积覆盖率:
面积覆盖率包括位置通信概率及时间通信概率,是移动终端获得所需服务的概率,有室内和室外环境分别定义.
5.阴影衰落标准差:
阴影衰落符合对数正态分布,其取值与删去边缘通信概率,阴影衰落标准相关。
阴影衰落标准差与电磁波传播环境有关,取值如表14
表14阴影衰落标准差
区域类型
阴影衰落标准差(dB)
密集市区
10
一般市区
8
郊区
6
农村
6
不同地形环境下的面覆盖率要求,对数正态分布标准差,建筑物的穿透损耗,慢衰落余量等相关参数取值见表15
表15不同地形环境下的面覆盖要求参数
区域类型
密集市区
一般市区
郊区
农村
室外面覆盖率
98%
95%
90%
75%
室内阴影衰落余量(dB)
11.5
6.2
2.4
0
基站天线典型挂高(m)
35
35
40
50
6.人体损耗:
人体损耗发生在UE侧,具体取值与使用者的习惯有关。
语音业务人体损耗:
3dB
数据业务:
由于使用数据业务时UE距离人体较远,取0dB。
7.馈线损耗
包括从机顶到天线接头之间所有馈线,连接器的损耗。
馈线损耗的参考值如下:
7/8英寸馈缆:
6.1dB/100m
5/4英寸馈缆:
4.5dB/100m
8.软切换增益
软切换增益是指克服慢衰落和快衰落的增益。
有两部分组成:
多小区增益:
克服慢衰落的增益。
当移动设备在软切换区内,软切换多条链路同时接收,降低阴影衰落余量的要求。
链路预算取为3dB.
宏分集合并增益:
克服快衰落增益。
当移动设备在软切换区内,其上行信号同时由2个或者多个扇区接收并进行合并,因此降低了快衰落对信号的影响。
该增益只影响上行链路。
一般取1~2dB.
9.功控余量
慢速移动终端主要通过快速闭环功控保证解调性能,必须为快速闭环功控预留一定发射功率动态调整范围,功控余量取3dB.
10.穿透损耗
建筑物穿透损耗与各地区的建筑材料,建筑物分布特点密切相关。
穿透损耗与具体的建筑物类型,电波入射角度等因素有关。
表16穿透损耗
区域类型
穿透损耗均值(dB)
密集市区
20
一般市区
15
郊区
12
农村
6
11.激活因子
话音业务:
0.67
数据业务:
1
12.下行正交因子
密集市区:
0.4
一般市区:
0.35
郊区:
0.3
农村:
0.2
13.邻区干扰比
不同站型邻区干扰比经验值如下:
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