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1、无线宽带广域网系统网络规划手册上海无线绿洲通信技术有限公司2009-04本资料著作权属于XXXX所有，未经著作权人同意，不得摘录、复制、翻译、注释、编辑，侵权必究。声明：由于本公司产品和技术不的不断更新、完善，本资料中的内容可能与实际产品不完全相符，敬请谅解。如需查询产品的更新情况，请联系XXXXXXXX。XXXX系统网络规划手册作者 XXX责任编辑 XXX* * * *公司地址XXXX手册使用说明读者对象本手册主要为无线绿洲无线宽带广域网的网络规划人员书写的，要求读者做好以下必要的准备：理解无线宽带广域网的无线工作原理；话务模型和理论TCP/IP网络知识内容介绍本手册主要描述了基本无线传输模
2、型，网络覆盖的链路预算，无线网络的组网形式，容量估计和扩容策略，以及面向应用的IP组网形式。并对系统间的干扰做了分析。同时配以了必要的图示。获取技术支援上海无线绿洲通信技术有限公司建立了技术支援中心。客户在产品使用过程中遇到问题时请随时与上海无线绿洲通信技术有限公司技术支援中心联系。修订记录日期版本/更改状态描述作者审校目 录网络规划手册11.网络规划简介32.无线网络规划32.1.无线网络规划的基本步骤32.2.无线网络性能指标32.3.无线信号覆盖规划32.3.1.无线电波传播32.3.2.链路预算32.3.3.频率规划32.4.网络容量规划32.4.1.容量估算32.4.2.热点覆盖和扩
3、容32.5.小区数目计算32.6.基站选址32.7.UW100系统与DCS1800系统共存干扰分析32.7.1.UW100下行对DCS1800上行干扰32.7.2.UW100下行对DCS1800下行干扰32.7.3.UW100上行对DCS1800下行干扰32.7.4.UW100上行对DCS1800上行干扰32.7.5.DCS1800下行对UW100上行干扰32.7.6.DCS1800下行对UW100下行干扰32.7.7.DCS1800上行对UW100下行干扰32.7.8.DCS1800上行对UW100上行干扰32.7.9.干扰保护建议33.IP系统组网33.1.组网方式33.1.1.小型网络组
4、网图(1 5台基站)33.1.2.中等网络组网图(5 50台基站)33.1.3.大型网络组网图(50 500台基站):33.2.网元33.2.1.基站33.2.2.BackBone网络33.2.3.Access RouterError! Bookmark not defined.3.2.4.DHCP ServerError! Bookmark not defined.3.2.5.AAA 服务器Error! Bookmark not defined.3.2.6.Billing Server:Error! Bookmark not defined.3.2.7.EMS(Element Managem
5、ent Systems):Error! Bookmark not defined.3.2.8.MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service):Error! Bookmark not defined.3.2.9.Border RouterError! Bookmark not defined.3.3.网络配置参数33.4.网络示意图实例33.4.1.西南某运营商的运行网络拓扑图 实例33.4.2.山东某地运营商的网络拓扑图 实例31. 网络规划简介无线绿洲无线宽带广域网是基于IP的新一代无线宽带广域网的智能基站，可以直接接入IP网络，为客户提供服务。它的
6、网络规划包括两部分：面向无线的网络规划和面向IP的网络规划。面向IP的网络规划介绍了相关产品通过何种方式接入IP网络，IP网络如何进行规划，以及典型的组网方式。无线网络规划的目标是根据规划需求（运营商要求、网络运行环境和无线业务需求）和网络特性，设定工程参数和无线资源参数，在一定的投资下，满足信号覆盖要求；满足系统容量要求；达到业务质量要求。并且，在满足这些需求的同时，还要尽可能降低系统建设成本。无线网络规划包括链路预算、容量和所需基站数目的计算，以及覆盖和参数规划等。针对不同的工作频段，和不同的客户需求，无线绿洲开发了多种产品，RW100，UW100，LT800。以下介绍无线绿洲无线宽带广域
7、网的规划方法。2. 无线网络规划2.1. 无线网络规划的基本步骤在进行网络规划前，先要确定设计目标。主要包括所要覆盖的区域、每个区域所支持的业务类型、每个区域内每种业务所要达到的覆盖率等。此外，还要收集各种业务量的密度分布图、地形地貌数据资料、客户初选的站址信息和网络增长规划等信息。设计目标应综合考虑市场需求和成本因素，例如考虑是否需要在乡村实现各种高速数据业务的无缝覆盖，这些因素将极大地影响所需要的基站数目和配置。然后，根据所收集的信息进行初步设计。包括建立传播模型和制定链路预算表，评估客户站点并建议新站点，以及计算机辅助的网络覆盖及干扰分析等。初步设计要根据各区域的具体情况制定出相应的业务
8、量规划和链路预算，分别从容量和覆盖的角度估算基站数量，将两者平衡，并结合客户提供的初选站址信息，得出基站的初始布局。无线网络规划的整体流程如图所示:开始预规划输入覆盖因素容量因素质量因素根据网络环境，确定传播模型确定网络建设的目标（覆盖，容量，质量）覆盖规划，站点预布现场勘查，数据采集上下行链路预算，覆盖分析满足覆盖?规划结束干扰，容量分析NO满足覆盖?YESNOYES无线网络规划及建设流程可分为6个步骤：.规划目标的定义：包括对不同区域（密集市区、一般市区、郊区和农村等）覆盖、容量和服务的要求（数据业务速率和QoS等）；.传播模型选择：为了使规划软件中的覆盖预测与实际网络更接近，必须对规划软
9、件的传播模型进行调校，建立相应的数据库；.小区规划：基于规划软件，进行小区规划，以满足输入的设计要求。规划的结果是基站数量、站址规划、基站技术条件要求和设备配置等；.基站选择及站址勘察：根据规划结果，进行基站选择和站址勘察。大致确定基站参数，包括经纬度，天线高度，天线方向，天线下倾角，站址的无线环境（如其它系统的干扰）等；.小区上下行链路预算和覆盖分析；根据实际站址和环境，对原规划进行调整；在进行无线网络的覆盖预算时，主要是根据系统的参数以及无线电波传播的基本模型对链路衰减和覆盖进行预算。不同的电波传播模型可能适用于不同的传播环境，并且由于各个规划区的实际地理环境不同，需要根据各地的实际测试结
10、果对传播模型进行修正。无线绿洲的无线宽带广域网由于使用了多天线技术，在覆盖面积和覆盖概率上有很大的提高。.小区的干扰和容量分析。最终确定小区规划是能够满足业务容量和质量的要求。2.2. 无线网络性能指标无线绿洲提供不同频段，不同功能的系列产品，它们的网络服务主要参数如下：（1） 频段。5MHz信道带宽，多个工作频段：100MHz700MHz；700MHz1400MHz；1400MHz3700MHz。目前产品支持的工作频段如下：RW100：566572MHz，586592MHz；UW100：17851805MHz；LT800： 17851805MHz；（2） 无线指标基站发射功率：RW100：1
11、0W/天线，双天线；UW100：2W/天线，双天线；LT800： 2W/天线，双天线；基站接收灵敏度：QPSK1/2 -98dBm;QPSK3/4 -94.5dBm;16QAM1/2-92dBm;16QAM3/4-88dBm;同频干扰：12dB（QPSK，VA60）异频干扰：-75dBm；CINR152.3.3. 频率规划2.3.3.1. 单频点组网形式单频点可以分为3个segment(a,b,c)进行工作，所以组网方式有全向站组网和定向站组网两种形式，如下。由于定向站的定向天线的方向性，所以定向站受到的相同segment（a,b,c）的干扰比全向站的要少。故通常情况，推荐使用定向站组网的方式
12、。全向站，单频点组网方式定向站，单频点组网方式2.3.3.2. 双频点组网形式双频点组网有两种思路：思路一：各自单独依照单频点进行规划，整个网络理解为2个单频点网络的叠加；思路二：先用1个频点进行规划，然后根据干扰，容量，用第2个频点进行调整；2.3.3.3. 三频点的组网形式定义3个频点分别为：1，2，3。每个频点又可以分为3个segment来进行配置，分别用a，b，c来表示。这样，3个频点的组网形式有如下几种方法：方法一：用频点1进行覆盖规划，用剩余的2个频点根据干扰，容量，覆盖漏洞进行补充；方法二：全向站的组网形式；方法三：定向站的组网形式；第一种组网形式参考单频点组网形式。第二种组网形
13、似如下图所示：蓝色区域包含3个小区，组成一个覆盖单元，分别配置频点1，2，3。以它为基本单位，沿对角线滑动，覆盖整个区域。在一个覆盖单元内，频点的segment都配置一样。相邻的覆盖单元，segment都错开。这种配置，能够让任何一个频点的小区和它周围同频小区的segment都不一样。能够起到降低干扰的效果。第三种组网形式如下图所示：每个小区分裂为3个sector，每个sector分配配置频点1，2，3。以红线所示的3个小区为一个覆盖单元，覆盖单元内的3个小区，segment分别配置a，b，c。这样，每个sector的segment和它同频相邻sector的segment都是不同的。而且，由于
14、定向天线的方向性，每个sector只受到3个同频sector的干扰，比全向配置方式受到6个小区的干扰要低。2.3.3.4. 注意事项如果拥有更多的频点，可以在上述各种规划的方法上，根据干扰，容量，和覆盖的需求，进行调整。在多频点组网中，如果多个频点信号采用合路的方式公用一副天线，那合路后，每个频点的功率都会下降。下降的数量和合路的级数相关。通常，每2路合并，功率会下降3.5dB左右。合路器F1F2Fn天线馈线2.3.3.5. 频点资源丰富的组网方式假设有9个频点。Step1：定制频点表。把频率依大小顺序编号。在基站站址确定后，应分配各站点基站的中心工作频率和对应的频点号，制定频点表。频率F1F
15、2F3F4F5F6F7F8F9编号A1B1C1A2B2C2A3B3C3Step2：频率复用如下图所示。蓝色区域表示基本覆盖单元。沿基本覆盖单元的多边形的边的中垂线方向滑动，对整个覆盖区域可以进行全覆盖。让A1，A2，A3覆盖相邻的3个小区，是为了让相邻小区的频率间隔能够比较大。这样，相邻频率间的干扰能够进一步降低。2.3.3.6. FFR部分频率复用FFR是进一步提高频谱利用率的方法，是指将可用频带F分成3个不重叠的部分F1，F2，F3。将小区中的用户分为两组，一组为小区边缘用户，一组为小区中心用户。小区中心用户可使用整个可用频带F，而小区边缘用户则根据所在小区的位置选择F1，F2，F3中的一
16、个频带作为可用频带。部分频率复用的系统等效复用因子在1到3之间平滑过渡。如下图所示：全向站的FFR形式：定向站的FFR形式：2.3.4. 室内覆盖规划室内覆盖由于场景复杂，工程实施涉及面比较多，所以特别提出进行分析。室内覆盖的基本目标，就是让无线信号在目标建筑内部达到较好的分布，让客户在室内能够享受无线宽带提供的服务。围绕这个基本目标，室内覆盖可以采用如下几种方式：- 新建室分系统，或改造室分系统；- 室外站直接覆盖室内；- 室内小基站点覆盖；其中，通过室分系统实现室内覆盖，是目前无线室内覆盖目前常用的形式。2.3.4.1. 室内覆盖室分系统规划方法室内覆盖系统建设的基本方法：是否已有室分系统
17、？规划设计室分系统现有系统评估合路系统改造规划和实施室分系统覆盖，干扰验收室分系统建设实施LT800的室内覆盖建设应遵循如下原则：1. LT800的室内覆盖建设以改造现有的室内分布系统，和其它系统共用方式为主。应确保共用不影响原有的无线系统正常运行。2. 在现有移动，联通的室分系统中，优先选择和联通的室分系统合用。3. 室内覆盖设计要室内外一体化考虑。既要确保室内覆盖良好，又要控制室内信号，避免对室外造成干扰；LT800室分系统的设计指标1. 室内覆盖的RSSI-70dBm，CINR15。目前LT800的基站发射是双天线，每天线33dBm。根据基站的发射功率，和小区覆盖的边界RSSI要求，进行
18、链路预算的设计。2. 工作区域要求90%的覆盖；3. 电梯，楼梯等较为封闭的区域，覆盖要求可以适当降低；4. 建筑物附近工作区，街道等区域，外泄信号强度-85dBm；室内覆盖设计的要点：1， 切换设计。包括室内小区间切换，和室内外小区的切换。切换点尽量设计在业务量比较小的区域。a) 大堂的出入口。切换区域尽量控制在室外57米处。避免在大堂内部切换；b) 楼层窗户口处，室内信号强度要比室外信号强度高出一定余量，以避免在这种地方发生往室外小区的切换；c) 切换点尽量不要设计在电梯内部。2， 干扰控制。要控制好干扰，关键在于：a) 室内小区信号边缘场强要比室外高10dB左右。b) 通过调整室外基站的
19、天线下倾角和方向角，来控制室外基站信号进入室内的强度。c) 改造室内分布系统，增加室内天线等方法来增强室内信号的强度。d) 采用合理的切换策略，设置合理的切换参数，控制室内外切换比例。2.3.4.2. 室内传播模型和信号覆盖估算传播模型是以Keenan-Motley模型为基础，增加了墙壁和地板的穿透损耗。模型所使用的公式可表示为：其中，：近场的衰减值，通常定义为距离为1m时的衰减值，该值与载波频率有关。f: GHz, d: m.表示穿透第类地板的个数，表示穿透第类墙壁的个数，表示第类地板的穿透损耗，表示第类墙壁的穿透损耗，和表示地板的种类数。表示阴影衰落余量，表示距离的衰减系数。在链路预算中，
20、可以将统一考虑为穿透损耗。不同应用场景下和的取值如下表所示。应用场景的建议值（dB)的建议值办公楼（indoor A）3419商场（indoor D）3319地下停车场（indoor E）3919酒店（indoor B）3419穿墙损耗余量，根据墙体厚度和材料决定。在2G频段，一般砖墙为10dB左右，钢筋水泥墙在20dB左右；LT800的室内覆盖估算：根据中华人民共和国国家标准电磁辐射防护规定（国标GB8702-88），室内天线口发射总功率15dBm。以0dBm来计算：1) 一方面计算系统给室分系统的信号衰减余量=33-0=33dB。考虑到功分器每1分2，信号衰减3.5dB，馈线损耗10dB，
21、这样共可以分路6级，共64个天线口。LT800系统有2路收发，这样一个LT800基站可以支持128个天线口。2) 另一方面，天线口功率为0dBm，小区的边缘信号强度为-75dBm，空中链路预算为75dB。考虑到75%的重叠区域，对于室内覆盖，每天线的覆盖半径在10m。所以，一个LT800基站发覆盖面积为：=4万平米2.3.4.3. 室分系统的工程实施室分系统基本构成元素是：1， 信号源。目前LT800系统仅有基站类型信号源，尚不提供直放站。2， 传输介质。对LT800系统，需要考虑的传输介质有：GPS信号的引入方式，射频信号的传输方式，以及有线IP网络接入的传输方式。3， 元器件。对于GPS信
22、号，可以考虑射频线有线传输，也可以考虑GPS无线中继的方式传输；对于无线信号，可以选择同轴电缆，泄漏电缆等。在信号的分流和汇接区域，还需要选择合适功率，交调指标的合路器，分路器。对于室内覆盖的具体空间结构，还要选择合适的天线。室分系统施工常涉及对原有系统的改造。改造的具体要求如下：1， 根据链路损耗，和现有的室分网络系统，选择适当的合路点。和原有信号源合路后，进入室分系统。合路的时候，要考虑合路对原有系统造成的合路损耗，并进行补偿。2， 综合考虑GPS信号接入和IP网络接入方式，选择合理的信源位置。3， 根据链路预算，适当增加天线数量，合理分布天线；由于LT800的基站功率为2W，通常都比2G
23、基站功率低，而且LT800为宽带系统，接收灵敏度电平比2G的要大，所以室分的链路预算比2G系统要少。所以通常不能够采用在2G信源的地方接入，而必须在原有的2G室分网络中，找到合适的接入点进行接入，示意图如下：LT800基站有两路输出，在室内覆盖应用中有如下两种基本形式：方式一：基站上2个天线口，分别覆盖不同的方向。用这种方式，施工方便，但是不利于MIMO的使用。方式二：这种方式，每个方向都有2路天线覆盖，能够便于后续的MIMO功能的实施。但是施工相对复杂。2.3.4.4. 室内覆盖的其他方案除了室分系统外，根据实际的情况，还可以选择通过室外站覆盖室内，室内通过小基站进行点覆盖等方法。通过室外覆
24、盖室内，通常是：1， 由于各种客观原因，无法在室内建设基站；2， 建筑物的结构不是很复杂，信号能够穿透建筑物，或能够在建筑外通过安装美化天线等方法，覆盖到室内；而在室内通过小基站进行点覆盖，也通常是因为：1， 客观原因，无法在室内使用室分系统；2， 对室内的覆盖，只是局部要求，重点区域保障；总之，由于室内无线传输特性，以及建筑物的地板，墙面，天花板的穿透损耗，导致这两种室内覆盖方案只是在没有室分条件下才采用。而且这样做的效果，通常很难达到理想覆盖。2.4. 网络容量规划2.4.1. 容量估算面向IP的数据业务的应用，和面向语音业务的应用，在系统容量计算上有很大的区别。对于面向IP的数据业务，在
25、资源调度上，采用共享的方式，用户的数据即时短时得不到调度，也能够进行一定时间的缓冲后，再得到调度。所以，基站数据业务的支持的用户数目就可以粗略估计为：用户数目=min 系统下行容量/用户忙时的下行总流量，系统上行容量/用户忙时上行总流量对于面向语音的集群业务，在资源调度上，每个群组只有一个用户在发送数据，而群组的其余成员都只接收数据。故在容量上，可以把一个群组，等效于一条面向连接的语言业务。由于集群的语音业务也是实时的，故基站群组业务支持的群组的数目可以用传统的语言业务容量计算为：集群用户群组数目=系统等效爱尔兰容量/单用户的等效爱尔兰对于面向数据业务的应用，系统容量和组网方式相关。采用异频组
26、网时，可以采用Reuse=1的模式。这种情况下，不同上下行时隙比，不同调制模式下的基站上行下行容量为(bit/s)：DL/UL Ratio35:1229:1826:21DL Throughput (64QAM 5/6)1008000079200006480000DL Throughput(64QAM 3/4)907200071280005832000DL Throughput(64QAM 2/3)772800060720004968000DL Throughput(64QAM 1/2)604800047520003888000DL Throughput(16QAM 3/4)6048000475
27、20003888000DL Throughput(16QAM 1/2)403200031680002592000DL Throughput(QPSK 3/4)302400023760001944000DL Throughput(QPSK 1/2)201600015840001296000UL Throughput 16QAM 3/4)146880024480002937600UL Throughput (16QAM 1/2)97920016320001958400UL Throughput (QPSK 3/4)73440012240001468800UL Throughput (QPSK 1/
28、2)489600816000979200采用同频组网的Reuse3的方式组网时，每小区的容量只有Reuse1情况的1/3。如果终端支持，同频组网还可以采用FFR的形式。根据实测经验，带宽10M的系统，在29:18的情况下，单频点，FFR组网的下行吞吐率在4.8M左右，上行吞吐率在2.8M左右。资源调度的粒度目前系统的调度最小粒度是1个subchannel。在5M系统中，每帧上行是17个subchannel，下行是15个subchannel。所以，最小的调度粒度是(bit/s)：DL/UL Ratio35:1229:1826:21DL Throughput (64QAM 5/6)67200052
29、8000432000DL Throughput(64QAM 3/4)604800475200388800DL Throughput(64QAM 2/3)515200404800331200DL Throughput(64QAM 1/2)403200316800259200DL Throughput(16QAM 3/4)403200316800259200DL Throughput(16QAM 1/2)268800211200172800DL Throughput(QPSK 3/4)201600158400129600DL Throughput(QPSK 1/2)1344001056008640
30、0UL Throughput 16QAM 3/4)86400144000172800UL Throughput (16QAM 1/2)5760096000115200UL Throughput (QPSK 3/4)432007200086400UL Throughput (QPSK 1/2)288004800057600对面向集群业务的应用，当采用异频组网，用Reuse=1的时候，单基站支持的同时在线集群群组数目为93个。以2%的拥塞率计算，支持的等效话务总量为78.3爱尔兰。当采用同频组网，用Reuse=3的时候，单基站支持的同时在线集群群组数目为31个。以2%的拥塞率计算，支持的等效话务总
31、量为22.8爱尔兰。至于集群业务的用户总数，目前每基站支持的最大用户数为352。2.4.2. 热点覆盖和扩容随着业务的发展，在某些局部的区域，会出现业务量增加比较快的情况。为满足这种业务增长的需求，需要在原有网络上做扩容的考虑。扩容的基本方法有两种：第一种：增加频点。第二种：小区分裂。缩小原有基站的覆盖面积，提高频率的空间复用效率； 第一种方法比较直观。增加小区的工作频点，容量得到相应的提高。但是要注意，在增加频点的时候，需要考虑多频点合路带来的功率损失，覆盖缩小的问题。或者，如果多频点不做合路处理，就会增加天线和馈线的安装需求。第二种方法用3载频组网，图表示如下：原始配置：小区分裂后的配置。
32、在小区分裂的时候，每个小区的3个segment以固定的方式配置频点1，2，3，并保留原来频点的segment的配置。然后依照原有频点的segment配置，以逆时针方向配置其余两个小区的segment。如下图的红色区域中的2a小区，分裂为3个扇区后，保留2a配置在左上角，然后依照逆时针方向，配置segment。这样频点1配置了segment为b，而频点3配置了segment为c。在实际工程中，需要根据实际情况，干扰情况，来进行优化和调整。2.5. 小区数目计算可以从两个纬度，对覆盖一片区域所需要的小区数目进行计算。从覆盖角度计算根据所覆盖区域的类型，进行链路预算的计算。根据链路预算得出的最大允许
33、路径损耗，和所覆盖区域的无线传播模型，可以计算出小区覆盖的大小。根据需要覆盖的面积大小，就可以计算出需要的小区数目。从容量角度计算根据网络的业务总量，和单个小区的容量，可以计算出所需要的小区数目。对于面向IP的数据业务，单个小区的容量通常用上下行的数据总流量来计算。网络的业务总量用单个用户的忙时上下行流量描述。于是，小区个数=单用户的忙时流量*用户数目/小区的流量对于面向集群的业务，小区的个数需要从集群的群组数目和集群用户总数两个方面进行计算。并取其中较大的值。从集群群组数目来计算：小区个数=系统的集群话务总量/小区的话务量从用户数目来计算：小区个数=系统的用户总数/小区的最大用户数在实际操作
34、中，通常是覆盖和容量结合在一起考虑。首先确保信号的覆盖，然后对话务密集区域进行分析，如果需求的话，就进行小区分裂，以确保容量的需求。2.6. 基站选址根据预规划的结果，和实际覆盖区域的建筑情况，进行站点的选址。选址的关注点是：1， 物业许可；2， 有建站条件：交通便利，市电可靠，环境安全；3， 避免附近有干扰源，如大功率无线发射台，雷达站，其他可能产生干扰的无线通信设备等；4， 尽量选择区域高点安装天线；5， 特别注意对重点区域的覆盖；6， 如果多天线安装，那么天线间距建议在10个波长以上。2.6.1. 机场地形机场地形比较特殊。通常机场都包括2部分：机场工作区和机坪区。如下图所示。- 机场工作区，有可能楼房比较密集，高度都不高，天线也难以架高。这种区域，要依照
