摘 要:合理的网络规划可以节省投资成本和建成后网络的运营成本,提高网络的的服务等级,提高用户的满意度。本文从无线网络规划的几个主要方面对GSM系统和WCDMA系统进行比较,说明两者之间的主要差异。
关键词:无线网络规划 GSM系统 WCDMA系统 自干扰系统 覆盖 容量 质量 邻区规划
中图分类号:TN929.533文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)11(c)-0077-02
通信网络就是用各种通信手段和一定的方式,将终端设备、传输系统、交换系统等连接起来的通信整体。
一个完整的移动通信网络建设包括前期可行性研究、网络规划、工程实施和网络优化等阶段。
网络规划就是以可行为前提,是整个建设过程中的关键阶段,是移动通信网络建设的开始,决定了系统的投资规模,确立了网络的基本架构和网络质量。
合理的网络规划可以节省投资成本和建成后网络的运营成本,提高网络的的服务等级,提高用户的满意度。
1 无线通信网络规划的概念与特点
ITU-T《通信网络规划手册》对通信网络规划的定义为:为了满足预期的需求和给出一种可以接受的服务等级,在恰当的地方、恰当的时间、以恰当的费用提供给恰当的设备。通信网络规划就是要在时间、空间、目标、步骤、设备和费用等六个方面,对未来的通信网络作出一个合理的安排和估计。
无线网络规划就是在一定的成本和满足网络服务质量的前提下,建设一个容量和覆盖范围都尽量大的无线网络,并能适应未来网络发展和扩容的需要。从投资的角度就是要少花钱多办事。无线网络规划可以解决电信运营商最关心的系统服务质量、覆盖、容量和成本等问题,使之达到良好的平衡。
无线网络规划具有需要全面的技术、大量的计算、丰富的经验等特点,还与网络所采用的技术密切相关。
2 GSM网络技术主要特点
GSM属于第二代移动通信技术。其采用的是时分多址(TDMA)技术,不同的用户用不同的频率和时隙来区分,因此,影响GSM系统容量的主要是频率资源。
在GSM系统中,容量、覆盖和质量三者没有直接的联系,可以独立来进行分析和设计。目前,我国GSM网络系统采用900MHz和1800MHz两种频段。主要参数如表1所示。
相邻两个频点的间隔为200KHz,每个频点又分为8个时隙,即8个信道(全速率),如果采用半速率语音编码就变成16个半速率信道,相当于容量增加一倍,但其后果就是使语音质量变差,所以在一般情况下不使用。
显然,在带宽(频点)有限的情况下,为了增加系统容量必然会重复使用一些频点,即频率的复用。
有了频率的复用,自然就会导致同邻频的相互干扰。GSM规范中一般要求同频干扰比C/I>9dB;工程中一般增加3dB的余量,即要求C/I>12dB。
GSM中一个很重要的概念是时间提前量TA。正常情况下基站的最大覆盖距离为35公里左右。在特殊情况下,比如海边为了解决覆盖距离的问题,采用牺牲容量的方式可以使覆盖达到120公里左右。
无线信号的衰落具有频率、时间和空间的选择性。为了解决这个问题,GSM采取了分集接收的技术。分集技术主要包括空间分集、频率分集、极化分集。
3 WCDMA网络技术主要特点
WCDMA属于第三代移动通信技术。
与GSM相比其主要的特点是全网使用相同频率,属于一个自干扰的系统。控制覆盖是WCDMA系统的重要工作,所以覆盖规划是非常重要的。
WCDMA系统没有固定的容量,覆盖和容量密切相关。当业务量增加的时候,由于同频自干扰的原因导致干扰增加,覆盖面积缩小,这就是所谓的呼吸效应。
WCDMA另外的一个特点就是远近效应,因为大家都使用相同频率,对整个系统来说,每个用户都要求以最小的功率发射信号显得尤其重要。
业务的不对称也是WCDMA的一个重要特点,一般来说下载的用户或者说流量大于上传的用户或者流量。
另外,WCDMA系统较GSM来说,业务的复杂性也是很明显的。GSM系统开始的时候只有语音和短信的业务,后来有了GPRS,但因为GPRS速率较低对网络的影响不明显。但WCDMA系统出了语音和短信业务,还有视频、PS业务、HSDPA和HSUPA等业务。这每种业务所对应的带宽和发射功率各不相同。
4 WCDMA网络与GSM网络规划的比较
4.1 覆盖和容量的规划
GSM的覆盖和容量无直接关系,可以分开考虑。当频率规划合理的情况下,覆盖基本只受最大发射功率的影响。容量只受载波数的影响,只要硬件和频点足够,可以很容易地实现系统扩容。
WCDMA系统因为是自干扰的系统,容量和覆盖密切相关。同时,如果对系统的质量要求不一样,系统对应的覆盖和容量又不一样。也就是说,WCDMA系统的覆盖、容量和质量密切相关。
同时,GSM和WCDMA对于覆盖与容量的计算方法上也不一样。GSM系统的覆盖规划是通过预测无线信号的路径损耗结合最小接入电平来完成的,容量规划则是根据覆盖范围业务量的估计来确定所需的信道数来确定系统的容量。WCDMA系统则是先确定上下行链路的容量负载,然后再根据传播模型预测无线信号的路径损耗。在预测损耗的的时候,除了考虑传统链路预算中的各种因素外,还需考虑功率控制、软切换增益、上下行链路的功率预算不同等因素。WCDMA系统的容量计算还与各种业务类型密切相关,在容量规划时需要对各种业务充分考虑,将不同业务折合成参考业务的业务量进行求和,最终才能估算出该业务区的业务量。
单就覆盖来看,GSM系统个别高站导致的越区覆盖只要频点规划合理、邻区配置合理、接入参数设置合理对网络基本没什么影响。但对于WCDMA网络来说,越区覆盖对网络很致命。首先,越区覆盖将直接导致导频污染;其次,导致邻区添加困难;由于前面两个原因,掉话风险大大增加。根据以往经验,建网初期大部分掉话是由于邻区漏配导致。
在WCDMA系统中,控制各自小区的覆盖非常重要。重叠区域过大将导致导频污染;重叠覆盖区域过小将导致切换不及时掉话。
4.2 频率的规划
GSM系统因为采用时分多址的技术,用不同的频率和时隙来区分用户。频率的规划对于GSM系统来说显得尤为重要。有效频率的多少直接决定着系统的最大用户数,频率规划的质量直接影响到系统的网络质量。通常的频率复用方式有5×3、4×3,在采用了抗干扰措施后(跳频、功控、不连续发射)可以使用紧密的复用方式,如:分层紧密复用、普通同心圆、智能同心圆、分离复用技术(1×3、1×1)。
而WCDMA系统是使用同一频率的自干扰系统,频率规划相对简单,为了减少异频切换导致的硬切换尽量使用同一频率。WCDMA系统采用不同的扰码来区分不同的小区,总的扰码数字为0～511共512个。
对于WCDMA系统来说,扰码的规划相当于GSM系统的频率规划。一旦扰码复用距离过短,将产生扰码冲突。在现网的经验来看,宏站的扰码服用距离要保持在4公里以上,室分的扰码复用距离要保持在1公里以上。否则将导致因为扰码冲突的掉话风险增加。
4.3 邻区的规划
GSM系统的每个移动台最多只能与1个小区保持联系。在切换的时候,必须先与原小区断开,再接入目标小区,所以GSM系统的邻区规划非常重要。邻区关系的添加可以有效解决“孤岛”效应,从而保证通信的连续性。GSM系统每个小区最多可以配置32个邻小区。但是邻小区配置过多会使切换速度变慢和切换不合理的现象发生。在WCDMA系统出现前,GSM不存在异系统邻区,只需要配置本系统的邻区即可。在WCDMA出现后,GSM也需要跟WCDMA系统配置邻区关系,但不是用于GSM向WCDMA的切换,而只是用于异系统重选。
WCDMA系统的每个移动台最多能同时与3个小区保持联系,小区之间除了需要配置同频邻区关系外,还要配置异频邻区关系以及用于切向GSM系统的异系统邻区关系。
4.4 站址的规划
GSM系统的站址规划既要考虑对覆盖目标的有效覆盖又要防止过覆盖造成“孤岛”效应,降低频率的复用度。GSM的站址规划需要考虑站址位置,高度和周围环境三个因素。在市区楼群中选址时,可巧妙利用建筑物的高度,实现网络层次结构的划分。
WCDMA系统的站址规划与GSM差别不大,但WCDMA特别要避免选择过高的站址,这比GSM要求严格。导频污染不仅影响网络质量,还降低了系统容量,是影响网络性能的一项重要因素。所以控制覆盖是WCDMA规划的重要内容,包括站高、下倾角的确定。
5 总结
WCDMA系统与GSM系统的最大区别是WCDMA系统是一个自干扰系统,正式因为这个特点导致了其在覆盖、容量和质量的相互影响,不能独立设计;也真是因为WCDMA的自干扰性,导致了其在站址规划方面提出了更高的要求,目的是减少干扰,较少没必要的乒乓切换,从而降低软切换因子;在邻区规划方面也比GSM更加复杂。
参考文献
[1]张传福,彭灿,苑闻京,林屹峰.WCDMA通信网络规划与设计.人民邮电出版社,2007.
[2]王莹,刘宝玲.WCDMA无线网络规划与优化.人民邮电出版社,2007.
[3]韩斌杰,杜新颜,张建斌.GSM原理及其网络优化.机械工业出版社,2009.