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1、高等院校校区TD网络覆盖解决方案专项研究报告（第二阶段）中国移动通信集团公司计划部中国移动通信集团四川有限公司2009年12月目 录1研究背景32高校校区典型场景建设策略分析42.1场景的分类42.2业务需求特点42.3覆盖规划特点52.4容量规划特点62.5建设策略分析及各种覆盖策略综合对比93典型场景建设方案143.1建筑物情况143.2主要设计策略153.3设计思路163.3.1宏站解决方案163.3.2宏站+室分解决方案183.3.3宏站+室分+WLAN解决方案213.4覆盖方案273.4.1TD-SCDMA设计方案273.4.2TD-SCDMA基站站点建设方案273.4.3WLAN设
2、计方案293.4.4具体网络规划293.5容量方案313.5.1TD-SCDMA系统容量计算313.5.2WLAN系统容量计算333.6建设成本分析333.6方案测试验证343.6.1TDSCDMA主要测试结果343.6.2WLAN主要测试结果374创新技术研究394.1利用空分复用技术提升单载波数据业务能力394.2采用帧分复用技术提升单载波支持用户数404.3部署1588V2方案替代GPS时钟414.4无线宽带的进一步推进2G+TD+WLAN425研究结论及标准化方案建议435.1结论435.2标准化方案建议436思考及探讨466.1TD与WLAN异系统组网研究466.1.1TD与WLAN
3、覆盖能力对比466.1.2TD与WLAN共室分组网互干扰研究486.2WLAN的发展之路501 研究背景随着TD-SCDMA三期工程的全面建设，根据集团公司总部确定的“3G（TD-SCDMA）网络重点承载移动宽带业务”的市场定位和发展策略，应用3G技术建设校园无线宽带网络已经是大势所趋。高校校园是一个人员数量众多话务量较大的区域，话务量又具有规律性流动的特点。随着IT技术的发展普及和电信资费标准的不断降低，校园区话务量提升明显，因此校园区成为3G数据业务的热点覆盖需求区域。大学校园又是一个通信场景复杂的环境，拥有密集的宿舍、教学楼等建筑群以及开阔的运动场地。并且，各场景的话务量会随着学生作息时
4、间的变化而发生迁移。因此，校园的网络规划和建设需要考虑多个方面的因素，对整个校园进行一体化的无线网络设计，以提供高速率、高质量的无线网络服务。TD-SCDMA建设更多满足数据业务的需求，且TD-SCDMA建设是基于GSM网络的建设基础上，大多采用了共址方式，所以TD二期的校园建设只是在校园中建设了TD宏站。虽然TD-SCDMA频谱利用率高，但是其几乎是GSM两倍多的频率造成信号穿透性能差，空中衰减大，所以造成TD信号在室内很弱，甚至连正常的语音通话都保证不了。在TD三期我们加大了室内分布的建设力度，要求所有建设了GSM室内的楼宇都建设TD室分，解决了TD在室内信号弱的问题，但是要实现高速的无线
5、宽带还是不够的，TD目前所能提供的最高下载速率约为1.1Mbps/秒，短期内要超过竞争对手的WCDMA和CDMA2000EV/DO的可能性是微乎其微，即就是日后开通空分复用也只是提高了系统总的吞吐量，而对单个用户的下载速率没有任何的提高。所以在校园中引入WLAN将成为一种必然的趋势，将TD-SCDMA网络作为主体网络，以WLAN网络覆盖方式对于宿舍、图书馆等室内热点地区进行辅助补充。TD支持移动性，WLAN无线局域网支持便携性，TD网络满足普通3G用户的手机上网，可视电话，视频会议等功能，WLAN网络满足高速的无线上网用户。2 高校校区典型场景建设策略分析2.1 场景的分类大学校园作为培养高素
6、质人才的摇篮，在信息化的社会环境下，大学生们对于通信中语音业务的需求不断增长，而作为新兴人群的大学生们对于新事物的探知欲是很强的，因此对于数据业务的需求正在与日俱增。从2G开始，中国移动就已将校园作为一个“数据黄金增长点”，而TD网络的一个重要覆盖目的便是满足不断增长的无线数据业务，校园也自然成为了特别关注的地点。大学校园一般存在多种功能性建筑物，比如教学科研楼、行政楼、图书馆、宿舍楼、餐厅以及操场等。一般校园内的用户数目总量较为固定，但用户行为在不同的建筑内具有各不相同的特点。从区域上看，大学校园主要分为几大覆盖场景：宿舍，教学楼（包括图书馆等），以及校园区域。（1）校园室内区域校园室内区域
7、按照建筑功能可以细分为：教学楼、行政楼、实验楼、食堂、图书馆、大礼堂、体育馆、宿舍楼。此区域一般是校园话务量最为集中的区域，同时由于校园内部的作息时间，话务忙时具有规律性变化特点。（2）校园室外区域校园室外区域面积较大，主要是道路、广场、室外运动区域和草地组成。覆盖区域较大，但是话务量相对较小。2.2 业务需求特点大学校园内人数较多且集中，综合性大学校园内教师和学生总数较大，但总量变化不大。校园内人员流动的规律性带来话务的规律性变化，总体来说人员变化普遍趋势如下：1）每年有新生入校和毕业生离校，人数基本持平；2）每天离开学校和进入学校的人员基本持平；3）周一至周五校内人员较多而周末较少；4）寒
8、暑假校内人员较少；5）9月因新生入校人数增多，漫游数目较大；6）5-7月因毕业生陆续离校，人员总数减少。根据校园内内不同楼宇具有的不同功能，人流量、话务量、业务需求各不同。表2.1 楼宇类型与业务特点序号楼宇类型人流量话务量数据业务1教学楼较大一般一般2行政楼一般一般较少3实验楼较少较少较少4食堂较大较大一般5图书馆一般较少一般6体育馆较大较少较少7宿舍楼很大较大较大学校的主要用户包括学生、教师和其他人口，其中占最大数量比例的是学生这一群体，因此，主要以学生群体的业务行为来分析其话务特点。学生的主要活动区域可按白天和晚上划分为教学区、宿舍区和其他区域（包括校园内、餐厅、操场等）。以上述分析为基
9、础，得出高校区的业务需求。大学内基本所有学生都住宿，宿舍区夜间的话务量相当高。周一至周五白天，人员集中在教学楼和实验楼。早中晚饭时间，人员主要集中在食堂。由于图书馆内场馆限制，一般话务量较小。宿舍话务量基本可以作为整个校园话务容量的衡量标准。基于以上人员活动特点的分析，室外宏站的话务压力不大，可以适当减少载频规划数量，提高载频利用率并且可以减少频率干扰；对于校园的室内分布小区，需要吸收更多的话务量，话务压力较大。2.3 覆盖规划特点通过实地勘察并结合地图，一般来说，大学的楼群分界线明显，建筑物的高度大约在20-30m，根据建筑物平均密度特征，可以认为其符合一般城区的特征。区域内存在大量教学楼、
10、宿舍楼等建筑群；区域内话务量密集、用户移动速度不高、业务速率要求较高，是数据业务发展的重点区域。一般高校区室外可采用宏基站进行覆盖，满足室外的覆盖指标。典型高校校区的现代建筑由于采用了大量的混凝土和金属材料，造成了对无线信号的屏蔽和衰减，信号通过直射，反射，绕射等方式进入室内，信号杂乱不稳定。移动通信用户在室内的通信受到影响和限制。为解决以上问题，可建设室内分布系统，确保室内的TD网络性能，因此在室内覆盖站点完成建设、开通，投入使用前需要进行室内覆盖网络性能测试，同时后续通过不间断的监控，了解和保证室内覆盖的正常性能。一些宿舍由于工程无法安装室内分布式天线，而宏站又无法对楼宇深度覆盖，可以采用
11、小区分布系统进行覆盖。2.4 容量规划特点对于3G业务，不同的业务有不同的速率要求和质量要求，同时这些业务是混合的，因此，在进行3G规划时，必须对业务进行分类预测和分析，建立3G业务模型，为确定网络规模打下基础。3G业务的最大特点是多种业务的混合，最大的难点也是混合业务条件下的业务模型的建立。不建立业务模型，3G的业务容量规划与网络规划就缺乏基础。因此，预测3G业务种类、比例、流量，从而建立一个虚拟的3G业务模型是必须的。一般来讲，业务模型的建立需要四个步骤：（1）为了获得业务的忙时呼叫次数（BHCA）或忙时会话次数（BHSA），需要定量描述业务需求情况；（2）建立各业务特征参数；CS业务的特
12、征参数就是通话时长和激活因子，PS业务除此之外，还需要许多描述业务特征的参数。（3）获得网络规划关键数据；获得的关键数据就是各业务的忙时业务流量，即爱尔兰数。（4）按业务分类归纳数据。业务模型建立后，对话务需求进行具体考虑：对无线通信普及率、中国移动占有率及其中TD用户占有率进行预测；考虑到学生在白天、晚上的行动规律，取定各时间段人口分布比例如下；基于总TD用户数和用户分布比例，得到各区域用户；根据对用户R4话音、R4数据及HSDPA数据业务模型的分析，同时依据容量计算公式，得到校区各区域所需要的小区容量；根据业务预测结果和覆盖场景的特点，采取相应的TD网络建设策略。高校区域内存在大量公寓楼、
13、教学楼等建筑群；区域内话务量密集、用户移动速度不高、业务速率要求较高，是数据业务发展的重点区域。高校区域内有明显的话务特征，一是数据量大，很多学生用手机登陆QQ或用电脑高速上网；二是话务量迁移的问题，如白天话务量主要发生在教学楼，晚上话务量主要在宿舍；三是话务量集中，学生的话务基本集中在18点以后，特别是21点到24点是其通话的高峰阶段。三是学生通话时间较长；四是学生的短信使用比例远远高于话务的使用量。根据校园内不同楼宇不同时段突发话务量的特点，在楼宇间话务量较小时段，为了充分吸收校园内其它区域话务量，可以采用共小区RRU技术，将多个楼宇和室外广场或不同功能的楼宇组成一个小区。例如将宿舍楼同教
14、学楼、食堂等其它楼宇或校园内室外覆盖区域组成共小区，可以更有效的利用无线设备资源。在RRU共小区组网时，需要综合考虑各楼宇、区域话务情况分布，在容量足够的前提下将室外宏站同校内部分楼宇组成共小区。容量估算方法：TD-SCDMA网络承载着CS业务和PS业务，是一个话音和数据业务并存的系统，原有GSM的爱尔兰B方法不再适用。目前业界关于3G 网络混合容量估算有以下几种方法，分别是等效爱尔兰法、Post Erlang-B 法、坎贝尔方法等。1）等效爱尔兰方法等效爱尔兰方法的基本原理是根据业务所消耗的资源大小，将一种业务等效成另外一种业务，并计算等效后的业务总话务量，然后计算满足此话务量所需的信道数。
15、在TD-SCDMA网络中，一个信道就是载波、时隙、扩频码的组合，称为一个资源单位RU(Resource Unit)，其中一个时隙内由一个16 位扩频码划分的信道为最基本的资源单位，即BRU。各种业务占用的BRU 个数是不一样的，在一个时隙中，最多可有8 个语音AMR12.2K 业务，或者2 个CS64K业务，或者2 个PS64K 业务，或者1 个PS128K 业务，据此可以估算不同业务占用资源比例，例如设业务A为AMR12.2K和业务B为CS64K，预测A的话务量为12Erl，预测B的话务量为6Erl 。业务A：每个连接占用2 个BRU信道资源；业务B：每个连接占用8个BRU信道资源；因此根据
16、每种业务占用信道资源的比例，可以将1Erl的业务B等效为4Erl的业务A，则网络中总话务量为6412=36Erl（业务A），如果要求阻塞率为2%，则通过查询爱尔兰B表，共需要46个业务A的信道资源，共需要92 个BRU资源。也可以将4 Erl的业务A等效为1 Erl的业务B进行计算。该方法缺陷是不同的等效方式，最后计算所需资源不同。2）Post Erlang-B方法Post Erlang-B 方法的原理是先分别计算出每种业务满足容量要求需要的信道数，再将信道进行等效相加，得出满足混合业务容量所需要的信道数。在TD-SCDMA网络中，使用扩频因子不同的业务所占用的基本信道BRU个数是不一样的，例
17、如：一个扩频因子SF=1 的业务，占用16 个BRU，SF=8 的业务，占用2个BRU，在一个载波下，如果上下行时隙比例确定，则所能提供的上下行BRU 数目是固定的，因此只要确定了总的BRU数目，根据单小区在一定时隙配比条件下的上下行BRU数目，就可以确定满足容量需求的小区数目。计算过程描述如下：1. 根据预测，确定规划区域内CS业务话务量和PS数据业务流量；2. 对PS 数据业务，根据吞吐量，将其转化为等效爱尔兰；3. 确定站型和时隙配比；4. 计算单小区单业务的信道数目；5. 根据爱尔兰B或者爱尔兰C公式确定单小区所能支持的爱尔兰数；6. 计算NodeB需求个数。从以上过程可以看出，Pos
18、t Erlang-B 方法的计算结果过于悲观，原因在于基站的信道资源实际是在各种业务间共享的，但此方法人为的割离了业务的信道资源，降低了基站信道资源的利用率。这是该方法的缺陷。3） 坎贝尔方法坎贝尔方法是综合考虑所有的业务并构造成一个等效的业务，并据此来计算系统可以提供该等效业务总的话务量，然后得到混合业务的容量计算。该方法最后是利用Erlang B 来计算相应的信道数的，这样网络的规模也就可以计算出来了。计算过程描述如下：1确定目标规划区域各种业务的话务量；2根据各种业务占用的BRU资源，确定各种业务相对基本业务信道的业务资源强度；3计算混合业务均值；4计算混合业务方差；5计算坎贝尔信道；6
19、计算规划区域内总的坎贝尔信道业务总量；7通过载波数、时隙分配方式，确定单小区可提供的基本业务信道数（采用话音业务做为基本业务），进而利用坎贝尔信道数=（小区基本业务信道数 基本业务信道的业务资源强度）/坎贝尔信道，得到单小区可提供的坎贝尔信道数，通过查询爱尔兰B 表，可以得到单小区的坎贝尔业务量；8用规划区域内总的坎贝尔信道业务总量除以单小区可提供的坎贝尔业务量就可以得到所需小区数。4）SK算法通过随机背包迭代算法，计算基于混合业务且满足不同QoS需求所需的信道资源。沿用了ATM网络流量计算的基本思路和管道共享的概念，可体现不同业务的QoS需求。但是，计算量大，比较复杂，不便于实际应用；对PS
20、业务非实时性的特点体现不够。可以看出坎贝尔方法是将所有业务统一为CS域业务进行等效，并运用爱尔兰B公式进行分析和计算，而实际上，网络中不仅存在CS域业务，而且还存在着PS 域业务，PS 域业务和CS 域业务的业务特点有很大不同，而且对PS域业务通常采用爱尔兰C 公式进行分析，因此利用坎贝尔方法对所有混合业务进行容量估算，存在着固有的局限性，表现在没有考虑各种业务阻塞率的差别，而简单认为所有业务的阻塞率都相同。通常认为，坎贝尔方法对CS域的混合业务的估算是合适的，而对存在PS域业务的数据业务，如果不对坎贝尔方法进行修正，则不完全适用。因此，当进行TD-SCDMA网络容量规划时，如果PS 域业务占
21、较大的比例，对按照以上的坎贝尔方法进行估算，结果和实际网络需求会出现较大的误差。2.5 建设策略分析及各种覆盖策略综合对比（1）高校校区TD网络建设的总体原则高校校区的网络建设遵循室内外一体规划原则：确保室内覆盖系统能提供良好的室内信号，同时要避免对室外构成强干扰；确保室外宏站对室外场景及部分楼房室内场景的良好覆盖，同时做好室内外切换参数的设置；在频率分配、设备支持的情况下室内外尽量采用异频组网方式，做好干扰协调，避免系统间的互相影响。工程建设方案必须满足国家和通信行业相关标准，电磁辐射值应满足国家标准。TD室内覆盖系统建设应以改造现有室内覆盖系统为主，新建室内覆盖系统为辅。在共用分布系统改造
22、工程中应充分利用原有分布系统资源，同时解决器件老化、需求变化、覆盖不足等新情况。新建TD分布系统应考虑和GSM、WLAN系统共用。TD室内覆盖系统改造应确保原有GSM网络正常运行，并为后续优化设计留有余地。多系统共存时系统间隔离度应满足要求，避免系统间的相互干扰。（2）建设策略根据前述建设的原则和基础，提出主要建设策略：校园覆盖的规划主要以规划室内覆盖和室外覆盖两部分组成。总的来说一般建议楼宇内利用室内分布系统或小区分布系统进行深度覆盖，校园开放区域采用宏站进行建设。由于覆盖室内的分布系统一般采用宽频小增益吸顶的非智能天线，因此建议采用“小功率，多天线”的规划理念进行网络覆盖规划，每个天线的覆
23、盖半径不宜过大，对于特殊场景的覆盖，应根据具体环境单独确定。TD建设更多满足数据业务的需求，且TD建设是基于2G网络的建设基础上，大多采用了共址方式，并采用室内外站点共址方式，以及为解决校园站房资源紧张问题，可适当在校外进行站点建设，对校园内进行覆盖，并采用光纤拉远方式进行深度覆盖。（3）容量设计策略根据用户预测数据及分布情况，采用多个小区建设，对各小区的容量和载扇配置进行详细规划。在建设初期，室内分布单小区载频配置以O3为主，数据业务需求较高的站点可引入A频段，载频配置达到O6或者更多载波。在设计时，应保证扩容的便利性。当室内分布系统配置容量紧张时，尽量做到在不改变分布系统架构的情况下，通过
24、空分复用、增加载波及小区分裂等方式快速扩容，满足业务需求。因此，原则上应采用多个单通道RRU进行物业点覆盖，以利于使用空分复用功能。对于业务需求较小的物业点，可以采用单个单通道RRU进行覆盖。针对业务需求特别高的站点，在满足覆盖需求的情况下，可适当增加RRU的数量来满足今后业务扩容需求。（4）覆盖方式策略及对比TD网络建设主要采取的覆盖方式包括：室外宏基站、室内分布系统覆盖和室外小区分布系统覆盖等三种类型。其中宏基站主要用于室外覆盖及楼层比较低且楼的数量比较少的场景；室内覆盖主要用于楼层较高且楼房密集、宏基站覆盖不能很好的达到覆盖指标要求的场景；小区分布覆盖则主要用于楼房密集，但建设室内覆盖有
25、困难的场景。鉴于高校校区的教学区和宿舍区楼房较多，因此，除了采用室外宏站对校区的室外进行覆盖外，同时采用室内分布系统和小区分布系统对室内进行深度覆盖，以达到覆盖效果良好、提高数据业务应用速率的效果。总之，根据不同场所的实际需求，选择适合的覆盖解决方案，需要充分利用各种无线覆盖方式的优势，实现室内及热点地区的覆盖，综合考虑室内外情况，合理配置基站和室内分布、小区分布系统资源。1）宏基站覆盖以宏基站为主进行网络覆盖，重点覆盖数据业务需求高的区域，覆盖的业务热点区域力求室外成片连续，基站间距控制在450至600米。宏基站链路预算，采用COST-231传播模型，各信道链路预算值计算如下表示：表2.2
26、信道链路预算值类别上下行密集区域一般区域P-CCPCH覆盖半径下行0.440.57AMR覆盖半径上行0.460.59CS64覆盖半径上行0.350.45PS64覆盖半径上行0.390.50AMR覆盖半径下行0.550.71CS64覆盖半径下行0.390.51PS64覆盖半径下行0.500.65PS128覆盖半径下行0.440.56PS384覆盖半径下行0.440.562）室内分布系统覆盖教学楼、行政楼、实验楼、图书馆、礼堂、报告厅、体育馆、食堂等，由于此类建筑纵深较大，存在大量走廊，室外宏站到达室内衰耗较大，信号较弱，建议采用室内分布系统进行覆盖，可以有效吸收室内话务量，提高用户感受。如果学校
27、宿舍楼差异较大，一些典型宿舍楼如宿舍房间之间存在公共走廊则建议采用室内分布系统建设。根据集团公司编写的3G（TD-SCDMA）网络工程室内分布系统建设指导原则，得出室内分布系统天线口功率、天线增益与覆盖半径的关系如下表所示：表2.3 天线口功率、天线增益与覆盖半径的关系天线口功率天线增益覆盖半径天线增益覆盖半径天线增益覆盖半径dBmdBi米dBi米dBi米035.177.0119.5135.577.51110.2236.078.11111.0336.578.81111.9437.079.51112.9537.5710.21113.9638.1711.01115.0738.8711.91116.
28、2839.5712.91117.59310.2713.91118.93）小区分布系统覆盖一些宿舍由于工程无法安装室内分布式天线，而宏站又无法对楼宇深度覆盖，可能导致楼宇内终端用户感受较差，此种情况可以采用室外分布系统进行覆盖。室外分布系统即采用分布式天线系统安装于楼宇之间的空地或者楼宇外墙（天线采用伪装外型天线），对楼宇内部进行覆盖。若楼宇外墙可安装伪装天线，则采用楼宇间天线对打覆盖。一般天线安装于楼宇外墙，为了避免信号泄漏造成干扰，要求天线降低高度安装。由于采用室外天线进行覆盖，信号必须严格控制，楼宇较低时才适宜使用，否则易造成越区覆盖等问题，一般建议在楼宇间使用，利用楼宇本身作为阻挡。根据
29、小区分布系统的覆盖特点及经验值，得出小区分布系统天线口功率、天线增益与覆盖半径的关系如下表所示：表2.4 天线口功率与覆盖半径的关系天线口功率天线增益仅穿过玻璃及一般隔断的覆盖半径穿过2层隔断的覆盖半径天线增益仅穿过玻璃及一般隔断的覆盖半径穿过2层隔断的覆盖半径dBmdBi米米dBi米米7711.91.81116.22.48712.91.91117.52.69713.92.01118.92.810715.02.21120.43.011716.22.41122.03.212717.52.61123.83.513718.92.81125.73.814720.43.01127.84.115722.0
30、3.21130.04.4通过对高等院校校区的场景特点及对通信的需求进行分析，根据各种覆盖方案的特点，提出合适的建设策略。3 典型场景建设方案3.1 建筑物情况西安交通大学城市学院是由西安交通大学和西安交大博通资讯股份有限公司共同举办并经国家教育部2004年5月批准设立的全日制本科层次的独立学院。学院依托西安交通大学百年名校雄厚的师资力量、规范而严格的教学管理优势，根据现代科学技术发展趋势和地方经济社会发展需求设置专业。学院现设有电气与信息工程、计算机、经济、管理、机械工程、外语、艺术设计、护理等8个系、4个基础课教研室、25个本科专业。学院面向全国招生，目前有全日制本科学生6380余名。建成校
31、舍教学楼5栋，学生公寓4套，行政楼1栋（均为6层），及餐厅，图书馆（在教学B楼的一，二两层）。图3.1 校园楼宇分布图3.2 主要设计策略从西安交通大学城市学院的校园环境情况看，校园整体可分为户外区域（包括操场、道路、绿地等）、教学区、生活区这三类区域。这三类区域在建设无线网络时的规划思路是不同的。（1）户外区域特点该区域包括学校的道路、操场、绿地。操场与绿地在校园内都是开阔地带，在此区域有一定的业务需求，但通过对校园活动人群的观察和随机调查，了解到户外多数情况下仅有手机终端的话音需求和彩信等少数小流量可在手机终端完成的数据需求，因此，这部分区域完全可以通过宏基站建设来满足业务需求。此外，校园
32、的道路，尤其是楼间的道路往往都有可能是宏站不容易覆盖的区域。但是，该校园的楼舍都为六层，且楼间距比较大，宏基站选址合理的情况下完全可以覆盖所有道路并满足信号质量要求。在此区域，尤其是初始网络建设时期，此区域是以覆盖受限来进行网络规划。建设方案是以宏基站对此区域进行覆盖，同时，由于楼宇并不密集，不需要考虑楼宇间的网络底层覆盖问题。（2）教学区域特点该区域包括学校四栋教学楼（教学A楼教学D楼）和一栋行政楼。此区域是校园内的人员密集区，但是，人员的流动特点非常明显，四栋教学楼人员密集时间为工作日8：0021：00，行政楼为工作日的8：0017：30。此区域中教学楼在人流密集时，人员行为主要是上课，因
33、此，教学楼的人流密集时刻并不是话务忙时。行政楼情况与教学楼不同，首先，行政楼人员密集时刻人数并不多，只有不讲课的教师和学校行政人员，经2G话务量统计观察，行政楼话务量不高，低于同等建筑规模的写字楼的话务量。因此，这一区域对容量要求并不高，但是有业务需求，需要进行覆盖。另外，通过对行政楼的观察，行政楼内有宽带上网的需求（每个办公桌都有一台台式电脑），且通过计算机上网，因此，需要考虑宽带上网的业务需求。在此区域进行网络建设，话音业务可以通过宏基站或室分来进行解决；数据业务需要通过室分或WIFI的方式进行解决。（3）生活区域特点该区域包括四栋宿舍楼和学校餐厅。此区域人员流动的规律非常强，宿舍楼为17
34、：008：00，学校餐厅为一日三餐时间。餐厅的话务流量主要集中在午餐和晚餐时刻，同时，经调查使用数据业务的情况很少。而宿舍楼在晚9：000：00话务量非常大，主要同校园网资费有关。同时，经调查校园计算机普及率非常高，在90%以上。学生用计算机中以笔记本电脑为主，只有家近的本地学生和大型网游爱好者才使用台式电脑。因此，对此区域来说，话音业务要同时考虑宿舍和餐厅的覆盖，可以以宏站和室分两种手段来解决；数据业务主要考虑宿舍楼，可以通过室分和WIFI两种方式来解决。综上所述，通过对校园内环境，人群活动特点、人群业务使用习惯和2G网络话务量数据采集及分析，可以采用三种方案在西安交通大学城市学院校园内进行
35、网络建设，即：宏站覆盖建设方案，宏站+室分覆盖建设方案，宏站+室分+WIFI覆盖建设方案。而业务提供目标为：在户外区域主要提供话音业务和小流量数据业务；在教学区域提供话音业务、小流量数据业务和部分楼宇的宽带数据业务；在生活区提供话音业务、数据业务，并对系统容量进行综合考虑。下面将对此三种建设方案进行进一步分析。3.3 设计思路根据市场部提供信息，该校园总人数6380人，移动用户占有率为100%，我公司市场份额70%，我公司3G用户发展目标为30%。因此，该校园网内的TD移动用户数为：1340个。同时，经过调查和市场部目标，预期发展宽带接入用户900人（挑战目标）。综上所述，全网需要提供TD移动
36、用户1340个，宽带接入用户900个。3.3.1 宏站解决方案通过对校园实地勘察，校园内无线环境特性为：大学的楼群分界线明显，建筑物的高度大约在20-30m，根据建筑物平均密度特征，可以认为其符合一般城区的特征。区域内存在大量教学楼、宿舍楼等建筑群，相对集中；业务特性：区域内话务量密集、用户移动速度不高、业务速率要求较高，是数据业务发展的重点区域。校园内通过宏基站的进行网络覆盖，重点覆盖数据业务需求高的区域，从宏基站链路预算考虑，链路预算采用COST-231传播模型，各信道链路预算值计算如上一章表2.2所示。规划在教学A楼和东苑3号公寓分别建设TD共址宏站，校园内共建设2个TD宏站，分别负责教
37、学行政区、学生公寓区和东部校园的室外覆盖，配置分别为S3/3/3和S3/3/3。2个宏站站距约330米，满足链路预算结果，可以保证校园室外区域的良好覆以及信号质量，同时可以很好控制切换。考虑到TD-SCDMA室内深度覆盖的与GSM的差异，所以对TD-SCDMA的衰耗情况从仿真到测试进行了反复的测试和验证，首先对在不同的距离进行场强对比测试。测试选择的位置基本在天线视距可见的区域。表3.1 场强对比测试与基站距离(m)5075109182300410660780900TD PCCPCH-57-51-53-52-55-58-58-57-62GSM接收电平-39-43-45-39-43-53-53-
38、58-53测试结果与仿真的结果有较大的差异，场强普遍好于仿真结果。主要原因在于该基站基本属于理想无阻挡的传播环境，而仿真模型考虑了较多的阴影衰落、传播矫正等因素，属于一个城市的一个平均的衰落变化规律。尽管由于无线信号变化较为频繁，上述测试结果可能存在一定的主观性，但是基本能反映TD与GSM在覆盖能力上的差异：GSM的信号强度比TD信号高出513db（优化测试统计的结果为TD传播损耗比GSM高大约812dB）。其次又针对砖混和钢筋混凝土两种墙体，对TD和GSM的穿透能力进行了多次测试验证。西安的TD与GSM对普通砖墙和混凝土墙的衰减如下表：表3.2 TD与GSM的衰减对比TD损耗GSM损耗砖墙-
39、12.5-10.5混凝土外墙-19.5-16从仿真结果上看，在现网配置下，主要出现问题为：1）下行RU资源不足而接入失败的UE比例较高（校园网属业务量高区域），目前情况宏基站难以满足业务容量的需求。2）校园建设一般比较大，对于在校园边缘地带的仿真用户因公共信道覆盖失败而接入不了占比较大，所以校园室外覆盖应包括校园外部基站对校园内部的覆盖，使整个校园网区域覆盖提升。3）在建筑物穿损为20dB情况仿真（即：一堵墙），覆盖状况良好，考虑一般室内信号传播环境复杂，在增加穿透损耗至35dB，在建筑物地貌上表现为98%的区域面积达到85%的覆盖概率，即：在室内深度覆盖质量较低。考虑室内业务比较高，必须结合
40、TD室分。根据理论分析和仿真结果，如果仅考虑单层墙的穿透损耗，则TD基站覆盖半径300米（站距550米）以内的混凝土墙室内能正常通话；而砖墙的覆盖半径能扩展100米。如果要保证较好的覆盖效果，尤其是要保障较好的数据下载质量，则基站距离需要继续缩小。但在现网中，受到无线环境各种因素的影响，如楼房的阻挡（一栋普通7层楼房阻挡导致的衰落在68db）、网内的同频干扰，实际室内覆盖效果很难达到仿真得到的结果。同时，校园内面积有限，不可能建设过多的基站，容量方面无法满足容量目标。因此，单纯建设宏基站无法满足校园网的业务容量需求。3.3.2 宏站+室分解决方案在宿舍楼、教学楼、行政楼、实验楼、图书馆、礼堂、
41、报告厅、食堂等建筑纵深较大，话音、数据业务密集区域，同时，室外宏站到达室内衰耗较大，信号较弱，因此采用室内分布系统进行覆盖，可以有效吸收室内话务量、数据业务流量，提高用户感受。根据集团公司编写的3G（TD-SCDMA）网络工程室内分布系统建设指导原则，若边缘场强为-85 dBm得出室内分布系统天线口功率、天线增益与覆盖半径的关系如上一章表2.3所示。根据用户预测数据及分布情况，采用多个小区建设，对各小区的容量和载扇配置进行详细规划。在建设初期，室内分布单小区载频配置以O3为主，数据业务需求较高的站点可引入A频段，载频配置达到O6或者更多载波。在设计时，应保证扩容的便利性。当室内分布系统配置容量
42、紧张时，尽量做到在不改变分布系统架构的情况下，通过空分复用、增加载波及小区分裂等方式快速扩容，满足业务需求。因此，原则上应采用多个单通道RRU进行物业点覆盖，以利于使用空分复用功能。对于业务需求较小的物业点，可以采用单个单通道RRU进行覆盖。针对业务需求特别高的站点，在满足覆盖需求的情况下，可适当增加RRU的数量来满足今后业务扩容需求。目前TD-SCDMA2：4的上下行时隙配比及单时隙384Kb/s（TD-HSDPA单时隙为564Kb/s）的数据能力足够支持TD手机的速率需求。然而，根据宽带接入用户容量目标，年底达到900用户，初步测算需要HSDAP载波至少75个，按照每小区2个HSDAP载波
43、计算，那么需要38个TD室内分布小区，即38个O3基站。这样的建设规模在6层的宿舍楼室内分布建设中小区的划分是非常困难的，而且，小区间的干扰问题也很难控制。因此，需要其他接入方式来解决宽带数据业务需求。随着信息科技的不断发展、教育信息化的不断普及，目前越来越多的教师和学生使用笔记本电脑作为接入网络获取信息的工具。他们渴望能在教室、图书馆及宿舍等室内场地使用笔记本电脑自由的享受高速上网的服务，并对网络信号质量提出了更高的要求。比如：目前大学生热衷于在线观看视频、下载电影，这种P2P网络下载业务需要持续的高带宽网络能力。在这种要求下，TD的网络容量及数据能力就显得较为单薄了。并且，由于TD室内分布
44、系统的复杂性，使得宿舍和教学楼内无法布置足够的室分站满足学生们的高速上网需求。因此，覆盖范围有限但拥有大容量、大带宽且部署成本相对较低的无线局域网（Wireless Local-Area Network）WLAN，就成为了校园室内覆盖的有力加强。校园网覆盖目前采用TD室内分布系统覆盖分析： 表3.3 大学生电脑使用情况统计表 项目重要性学习上网休闲游戏其他第一位202人31人 22人 28人 6人 第二位 29人 48人 75人 84人 5人 第三位 24人 33人 91人 62人 13人 第四位 11人 43人 33人 50人 21人 第五位 1人 20人 3人 0人 15人 将其转换为成三
45、维百分比图为：图3.2大学生电脑使用情况调查经过加权计算的下表：（权数分别为：5、4、3、2、1 ）表3.4 大学生电脑使用情况统计总表购机动机学习上网休闲游戏其他加权值77.4751.3344.0732.69.47由上面的三个图表可分析出：第一、大学生使用电脑的主要动机是学习，但“上网、休闲、游戏”也占了很大的一个比重，这反映出大学生使用电脑呈现多元化趋势，在数据速率方面有很大部分是需求高速数据业务，TD室分可以满足对这部分数据业务的需求。第二、大学生使用电脑上网，在高速数据业务上存在一个特性：高带宽数据业务业务，例如：网游，在线流媒体，低带宽业务，浏览网页和聊天属于高速率不稳定业务。另外，校园网数据量使用比较集中，上课时间用户比较少，下课时间比较多，而且用户相对聚集。对于TD室分，以每扇区3载波，2：4时隙，每扇区开2个H载波，配置6个A-DPCH，可同时接纳12个H用户，如果实现A-DPCH复用，可同时接纳24个H用户。考虑H业务的调度方法（如下面所示）：1）Round Robin（RR，轮询）不考虑每个用户的信道条件，采用循环方式为每个用户分配资源；资源调度简单但是小区吞吐量很低。2）Max C/I（最大信噪比）给信道条件最好的用户分配资源；小区吞吐量高但是没有公平性。3）Proportional Fair（PF，正比公平）给信道条件相对较好的用户分配资
