无线宽带广域网系统网络规划工程指导手册V11.doc

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上海无线绿洲通信技术有限公司

无线绿洲无线宽带广域网网络规划手册

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。

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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。

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目录

网络规划手册 1

1. 网络规划简介 3

2. 无线网络规划 3

2.1. 无线网络规划的基本步骤 3

2.2. 无线网络性能指标 3

2.3. 无线信号覆盖规划 3

2.3.1. 无线电波传播 3

2.3.2. 链路预算 3

2.3.3. 频率规划 3

2.4. 网络容量规划 3

2.4.1. 容量估算 3

2.4.2. 热点覆盖和扩容 3

2.5. 小区数目计算 3

2.6. 基站选址 3

2.7. UW100系统与DCS1800系统共存干扰分析 3

2.7.1. UW100下行对DCS1800上行干扰 3

2.7.2. UW100下行对DCS1800下行干扰 3

2.7.3. UW100上行对DCS1800下行干扰 3

2.7.4. UW100上行对DCS1800上行干扰 3

2.7.5. DCS1800下行对UW100上行干扰 3

2.7.6. DCS1800下行对UW100下行干扰 3

2.7.7. DCS1800上行对UW100下行干扰 3

2.7.8. DCS1800上行对UW100上行干扰 3

2.7.9. 干扰保护建议 3

3. IP系统组网 3

3.1. 组网方式 3

3.1.1. 小型网络组网图（1~5台基站） 3

3.1.2. 中等网络组网图（5~50台基站） 3

3.1.3. 大型网络组网图（50~500台基站）:

3

3.2. 网元 3

3.2.1. 基站 3

3.2.2. BackBone网络 3

3.2.3. AccessRouter Error!

Bookmarknotdefined.

3.2.4. DHCPServer Error!

Bookmarknotdefined.

3.2.5. AAA服务器 Error!

Bookmarknotdefined.

3.2.6. BillingServer:

Error!

Bookmarknotdefined.

3.2.7. EMS（ElementManagementSystems）:

Error!

Bookmarknotdefined.

3.2.8. MBMS（MultimediaBroadcastMulticastService）:

Error!

Bookmarknotdefined.

3.2.9. BorderRouter Error!

Bookmarknotdefined.

3.3. 网络配置参数 3

3.4. 网络示意图实例 3

3.4.1. 西南某运营商的运行网络拓扑图实例 3

3.4.2. 山东某地运营商的网络拓扑图实例 3

1.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?

YES

NO

YES

无线网络规划及建设流程可分为6个步骤：

⑴.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）；

⑵.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，必须对规划软件的传播模型进行调校，建立相应的数据库；

⑶.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；

⑷.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；

⑸.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。

⑹.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：

100MHz～700MHz；700MHz～1400MHz；1400MHz～3700MHz。

目前产品支持的工作频段如下：

RW100：

566~572MHz，586~592MHz；

UW100：

1785~1805MHz；

LT800：

1785~1805MHz；

（2）无线指标

基站发射功率：

RW100：

10W/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：

<-14dB（对16QAM3/4而言）

（3）话务模型

单基站支持的最大在线用户数目为250

对于基于IP的应用的场景，容量设计的参数为：

忙时用户的上传流量，下载流量，

小区的平均吞吐率，和配置相关，详见[2.4.1容量估算]；

无线网络设计的总流量；

对于基于集群应用的场景，容量设计参数为：

集群单个群组的等效话务量；

基站支持的同时在线群组数，93个；

网络总的集群群组数目；

2.3.无线信号覆盖规划

2.3.1.无线电波传播

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果对传播模型进行修正。

无线绿洲系列产品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。

（1）传播模型

电波在传播过程中的衰减是根据电波传播模型计算得到的。

传播模型有很多种，并且不同的传播模型适用于不同的传播环境。

在实际工程中，还需要根据不同地区的电测结果对传播模型进行修正。

以下给出工作频率的三种电波传播模型以及预算的结果。

目前应用比较多的宏蜂窝传播模型包括Okumara-Hata、COST231-Hata、COST231-Walfish-Ikegami（WIM）和LEE模型。

如表1所示，列举出几种传播模型适用范围的区别：

表2_1传播模型适用范围比较

（2）COST231-Hata传播模型

下面的章节详细介绍COST231-Hata传播模型。

适用范围

模型适用范围为[2]：

-应用频率在1500－2000MHz之间；

-适用于小区半径大于1km的宏蜂窝系统；

-发射有效天线高度在30－200m之间；

-接收有效天线高度在1-10m之间。

经验公式

COST231-Hata模型路径损耗计算的经验公式为[3]：

各参数定义如下：

L（dB）为路径损耗；fc（MHz）为工作频率；hte（m）为基站天线的有效高度；hre（m）为移动台天线的有效高度；d（km）为基站天线合移动台天线的水平距离；a（hre）为移动台有效天线修正因子；CM为大城市中心校正因子。

（3）Okumura-Hata传播模型

对于600M的传播模型，通常用的较多的是Okumura-Hata模型。

城区（urban）的Okumura-Hata模型计算公式如下：

Lb＝69.55＋26.16lgf－13.82lghb－α（hm）＋（44.9－6.55lghb）lgd

其中，f（MHz）为工作频率；hb为基站天线有效高度；hm为移动台天线有效高度；d（km）为基站移动台水平距离；

α（hm）=（1.1*lg（f）-0.7）*hm-1.56*lg（f）+0.8

对于其它地形，修正如下：

Sub-urban：

-2*lg（f/28）*lg（f/28）-5.4

Rural:

-4.78*lg（f）*lg（f）+18.33*lg（f）-35.94

Open:

-4.78*lg（f）*lg（f）+18.33*lg（f）-40.94

2.3.2.链路预算

由于受周围环境和快衰落影响，特定位置的路径损耗为随机对数正态分布，表现为接收电平在一个预测的平均值周围呈正态分布。

由于这种随机阴影效应，理论上可以覆盖地区内一些位置的接收电平将低于设定的阀值，因此在进行链路预算时需要留有一定的快衰落余量。

此外，如果要进行室内覆盖，还需要考虑为房屋穿透留的余量。

由于人体、车体也会带来额外的损耗，在链路预算时需要加入这些损耗。

下行链路手机的接收功率Phandset_r为：

Phandset_r=Pbs_t+bs_ant_gain–L+handset_ant_gain

Pbs_t为天线口的功率；bs_ant_gain为基站单天线的增益；handset_ant_gain为手机的天线增益；L为路径损耗。

上行链路基站天线口的接收功率Pbs_r为

Pbs_r=Phandset_t+handset_ant_gain–L+bs_ant_gain

Phandset_t为手机发射功率，handset_ant_gain为手机的天线增益。

换一个角度来计算，如果知道上下行允许的最大路径损耗，则通过修正后的电波传播模型可以估算上下行链路的覆盖距离。

上下行链路允许的最大路径损耗如下：

上行链路的最大损耗为（其中Pbs_r为基站的接收灵敏度）

Lmax=Phandset_t+handset_ant_gain+bs_ant_gain-Pbs_r–total_margins

下行链路的最大损耗为（其中Phandset_r为手机的接收灵敏度）

Lmax=Pbs_t+handset_ant_gain+bs_ant_gain-Phandset_r–total_margins

一般考虑建筑物穿透损耗为15～20dB，车体损耗为6dB，人体损耗为3dB。

并且考虑为链路的快衰落留有一定的余量，室内留有6dB，室外留有10dB。

链路计算实例如下（1.8G系统）：

项目

下行

上行

发

射

参

数

发射功率（dBm）

基

站

33

终

端

23

馈线损耗（dB）

-2

0

发射天线增益（dB）

9

0

发射天线数目

2

2

CDD（dB）

3

0

功率汇聚（dB）

0

6

等效发射功率（dBm）

43

29

接

收

参

数

接收灵敏度（dBm）

终

端

-94

基

站

-98

接收天线增益（dB）

0

9

接收天线数目

2

2

MRC（dB）

3

3

等效接收灵敏度（dBm）

-97

-110

衰

落

余

量

人体损耗

3

3

快衰落余量

10

10

阴影衰落余量

6

6

总衰落余量

19

19

允许路损

121

120

600M系统：

项目

下行

上行

发

射

参

数

发射功率（dBm）

基

站

37

终

端

33

馈线损耗（dB）

-2

-2

发射天线增益（dB）

8

15

发射天线数目

2

1

CDD（dB）

3

0

功率汇聚（dB）

0

0

等效发射功率（dBm）

46

46

接

收

参

数

接收灵敏度（dBm）

终

端

-94

基

站

-98

接收天线增益（dB）

15

8

接收天线数目

1

2

MRC（dB）

0

3

等效接收灵敏度（dBm）

-109

-109

衰

落

余

量

人体损耗

0

0

快衰落余量

10

10

阴影衰落余量

6

6

总衰落余量

16

16

允许路损

139

139

根据链路预算，和路径模型，可以估算小区的覆盖范围（1.8G系统）：

工作频率（MHz）

1800

基站天线的有效高度（m）

50

移动台天线的有效高度（m）

2

允许的最大损耗（dB）

120

模型

COST231-HATA

覆盖环境

中小城市

大城市

农村

移动台高度修正因子

1.54848

1.225447

0

校正因子

-12.28

0

-22.52

覆盖半径（km）

1.045636

0.44279

1.891216

对于600M系统，用Okumura-Hata估算覆盖范围为：

工作频率（MHz）

600

基站天线的有效高度（m）

50

移动台天线的有效高度（m）

2

允许的最大损耗（dB）

139

模型

Okumura-Hata

覆盖环境

中小城市

大城市

农村

覆盖半径（km）

8

4.3

18

室外覆盖的小区边缘指标要求：

RSSI>-75dBm；

CINR>15

2.3.3.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。

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

F1

F2

Fn

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

F1

F2

F3

F4

F5

F6

F7

F8

F9

编号

A1

B1

C1

A2

B2

C2

A3

B3

C3

Step2：

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？

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，CINR>15。

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5~7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