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电信研究院3G基站建设应因地制宜

发布时间:2021-01-20 22:13:41 阅读: 来源:发泡水泥板厂家

电信研究院规划设计研究所 董靖宇

由于3G的技术特性,其无线网络的部署必须考虑容量和覆盖的平衡,以及不同QoS的多业务环境下的覆盖等特殊要求。因此无论是初期建网还是后期扩容,3G都与2G差异很大。根据国外3G商用网络建设经验,无线网络投资占全网投资的70%左右,因此制定科学的3G无线网络建设策略,合理地部署3G基站,对于节约建设成本,加快建设速度将起到至关重要的作用。

室外基站建设策略

城区和郊区的用户密度、用户行为差异明显,因此对于不同的环境需要采用不同的基站部署策略实现覆盖。

对于城区,如果初期形成的是一个简单的网络,随着话务量的增长,呼吸效应会导致基站间出现“空洞”。这时如果新建基站以弥补空洞,则会引入新的干扰影响周围基站,导致网络整体性能下降。因此,初期建网就应根据“一步规划、分步实施”的原则,以较高的基站负荷(40%-60%,密集城区可按照70%)设计站间距,以单载波三扇区宏蜂窝基站为主要站型,基本做到一步到位,使站点布局在较长时间内保持相对稳定。在室外覆盖完善的过程中也要充分考虑特定地区的室内覆盖。容量不足时增加第二载波,并不断加强微蜂窝和室内覆盖在网络中的作用。后续的扩容仍然以增加载波的方式为主。基站部署演进示意如图所示。

对于郊区,用户密度远低于城区,话务增长也比较缓慢,因此网络建设以解决覆盖为主,可以较低的系统负荷(25%-30%)进行初始设计,当特殊区域的容量上升时,基站调整也比较容易。

目前城区内站址选择的难度越来越大,因此,基站共享显得尤为重要。在北京地区3G试验网的规划建设过程中,通过对现网站址的抽样考察,2G与3G基站可共享的比例非常高,估计在70%-85%之间。基站不能共享主要是由于传输、电源、机房面积、机房承重等。一般来说,传输和电源可以通过设备扩容、更换新型产品等手段解决,机房承重可以采用局部加固等方式解决,但是机房面积等问题往往难以克服,是导致现有2G基站不能与3G共享的主要原因。

基站共享包括机房共享、管井共享、塔桅共享、天面共享四个方面:

* 机房共享:机房的传输、电源等设施可以共享。传输设施原则上自建,可共享的设备包括传输综合架等。电源设施以共享为主,对于机房空间大、新增电源许可的情况下自建电源。其他可共享的配套设施包括空调、消防等。

* 管井共享:共享传输线路管井等设施。

* 塔桅共享:共享楼顶塔、落地塔、单管塔、增高架等。

* 天面共享:天面是稀缺资源,其共享是基站共享的重点。但是不同系统的相互干扰可能会对整体性能造成很大的影响,怎样规避也就成为天面共享必须解决的一个问题。最常用也最重要的干扰隔离方式是合理设置天线间隔离距离。不同系统天线间隔离距离与多种因素有关,主要包括隔离度、天线方向图、位置关系三个方面。隔离度要求与技术体制有关,是由接收机和发射机射频特性共同决定的,又受到灵敏度等一些预先设定的性能指标的影响。最终不同天线位置关系下的隔离距离还需要结合实测结果确定。

室内覆盖系统建设

与目前2G网络中来自室外的业务占多数不同,3G网络中主要的业务量来自于室内。根据NTT DoCoMo的3G商用网络用户分布统计数据,大约70%的业务量来自于室内。

目前国内2G网络中的室内覆盖主要是通过室外宏蜂窝基站实现的。由于3G工作在超短波频段,电波绕射能力差,穿透损耗大,网络的深层次覆盖存在缺陷。韩国最大的移动通信运营商SKT的网管数据和每年进行的两次全国性的用户问卷调查以及处理用户投诉结果显示,大部分服务质量差的位置都在室内,且往往是由于宏蜂窝基站覆盖不到位造成的。不仅如此,吸收室内业务量将大量消耗室外宏蜂窝资源,导致室外基站的站距减小,数量增加,给难度越来越大的城区基站选址带来更大的压力。因此,3G基站部署的重点之一就是合理建设室内分布系统吸收室内话务量,提高用户满意度,提升无线网络整体性能。

室内分布系统的新建一般会采用兼容多系统的宽频室内覆盖方案,利用一套天馈线系统实现多系统信号的覆盖。而对于已有2G室内分布系统的建筑,改造2G室内分布系统以达到和3G共用是国外运营商普遍采取的策略。该策略最大的优势就在于可以减少网络的重复投资和多次工程带来的不便和危险。有关专家指出,国内近两年建设的室内分布系统,改造为共用需更换设备较少,一般不高于20%,节省的投资相当可观。

1.覆盖和容量的统筹考虑

3G在室内的链路损耗一般比GSM900大8dB-12dB左右,所以一般需要增加一定数量的天线点以满足3G覆盖和容量的要求。

由于3G网络是自干扰系统,室内分布系统信号泄漏容易造成对室外信号的干扰,使得室外用户可能选用室内信号,导致软切换增多,掉话率升高,同时过多的软切换会浪费系统的容量。因此2G室内分布系统改造的过程中,应采用多天线、小功率的方法,控制信号泄漏;其次,在设计时应加强模拟测试,对泄漏问题增强预知性;在靠近窗户、门口等边缘区域采用方向性较好的定向天线以减少信号泄漏。

2.分布系统器件的共用或更新。

3G与2G共用室内分布系统,对原有系统的改动除了要考虑电源和传输外,还需考虑分布系统器件的共用或更新:

室内分布系统宽带部件,如馈缆、接头部件等,应满足3G使用频段的需求。各楼层分布式天线、耦合器、功分器、合路器需要支持3G频段。

在基站设备接入端,增加双工合路器来保证系统间隔离度要求。2G室内分布系统改造最主要的工作之一就是选用能够满足系统间隔离度要求的合路器。这是因为系统间干扰的主要类型包括发射机杂散、接收机阻塞、互调干扰等。前两种干扰可以通过增加系统间隔离度减小干扰;而互调干扰则复杂一些,需要避免有源放大器件的使用,还需要保证合路器的无源互调抑制指标。这就对合路器的性能提出了非常严格的要求。

现有的GSM室内分布系统中所使用的馈线大多为8D/10D/1/2,2000MHz的损耗与900MHz的损耗相差较大,在1.9GHz的频率以上一般不采用8D和10D馈线,要更换为粗馈线或光纤分布。

由于有源器件无法共用,原系统中存在干线放大器的,需要增加双工分路器、干放和双工合路器及多频段合路器等。

对于近两年建设的2G室内分布系统,很多已经充分考虑了与3G共用的问题,在改造过程中只需增加以下部件:

* 信号源:可为蜂窝基站、远端射频单元或直放站;

* 还需增加至少同等数量的3G干线放大器;

* 增加一个信号源,需增加一个相应的多频合路器和分路器,增加一个干线放大器需增加两个相应的多频合路器;

* 根据原有天线的距离,适当改变天线的位置。

编辑点评

3G基站与2G兼容需权衡

3G无线网络建设要紧密结合市场业务发展策略。例如,目前的移动运营商已经有一张非常成熟的2G网络,从节约建设成本的角度出发,就没有必要建设容量一步到位的3G网络,完全可以数据业务需求区域和目标客户群分布区域来确定城区覆盖目标区域:对现网数据业务需求区域和目标客户群的分布范围逐一分析,对两者取并集。在此基础上充分考虑连续覆盖,尽量减少频繁切换等原则,确定3G网络覆盖区域,制定基站部署方案。

以现网数据业务的需求分析为例,为了排除用户行为和话务统计偶然性的影响,定义M天内有数据业务流量的天数少于N天的小区为“无数据业务需求的小区”,否则为“有数据业务需求的小区”。考虑到人的活动具有一定的周期性,M天可取连续一周,N可取3-4天。根据数据流量统计将各小区分为“无数据业务需求的小区”、“低数据业务需求的小区”、“中数据业务需求的小区”、“高数据业务需求的小区”,判断的标准可以根据建网策略、投资估算等因素综合取定。

异彩纷呈的3G业务为移动通信的未来发展勾勒出靓丽的远景,但是3G网络的建设,特别是无线网络的建设,需要运营商投入巨大的人力、财力、物力。因此,无线网络必须按照科学的策略建设,兼顾覆盖和容量,质量和成本等多种因素,初期构建合理的网络架构,然后逐步对全网进行优化,提升网络质量,按业务需求有序扩容,在满足市场需求的同时确保国有资产的产出和投入比例的最大化。

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