基于我校校园环境的TD-SCDMA网络规划设计.doc
《基于我校校园环境的TD-SCDMA网络规划设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于我校校园环境的TD-SCDMA网络规划设计.doc（45页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
*******************
实践教学
*******************
兰州理工大学
计算机与通信学院
2011年秋季学期
移动通信课程设计
题目：
基于我校校园环境的TD-SCDMA网络规划设计
专业班级：
姓名：
学号：
指导教师：
成绩：
II
摘要
本次校园网络建设，充分考虑了我校的实际情况和现状,尽可能从实用性和经济性等方面进行规划。
依据现代教学需求提出了TD-SCDMA网络建设的基本要求，并对校园网的建设进行了详细的规划与设计。
TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准，在频谱利用率方面表现良好。
TD-SCDMA由于采用时分双工，上行和下行信道特性基本一致，因此，基站根据接收信号估计上行和下行信道特性比较容易。
此外，TD-SCDMA使用的智能天线技术有先天的优势，而智能天线技术的使用又引入了SDMA的优点，可以减少用户间干扰，从而提高频谱利用率。
无线网络规划用有限的资源，获得尽可能好的覆盖，服务尽可能多的用户，提供优质的服务。
另外，移动通信网是一个不断变化的网络，网络结构、无线环境、用户分布和使用行为都是不断变化的，需要持续不断地对网络进行优化调整以适应各种变化。
关键词：
TD-SCDMA；无线网络；覆盖；天线；
目录
摘要 0
第一章绪论 2
1.1校园网覆盖的重要性 2
1.2TD-SCDMA简介 2
1.2.1TD-SCDMA网络试验和商用概况 3
1.2.2TD-SCDMA标准的现状 5
1.2.3TD-SCDMA标准的后续发展 5
第二章高校校区典型场景建设策略分析 7
2.1场景的分类 7
2.2业务需求特点 7
2.3覆盖规划特点 8
2.4容量规划特点 8
2.5建设策略分析及各种覆盖策略综合对比 11
第三章典型场景建设方案 14
3.1建筑物情况 14
3.2主要设计策略 14
3.3设计方案 14
3.3.1覆盖方案 15
3.3.2容量方案 15
3.3.3宏站建设方案 17
3.3.4TD-SCDMA室内覆盖规划设计方案 17
3.3.5电源供电方案 20
3.3.6频率规划及干扰控制方案 20
3.3.7切换分析 21
3.4建设成本分析 21
3.5方案测试验证 21
3.5.1测试方案及主要测试结果 22
3.5.2AMR以及CS基本业务支持情况 22
3.5.3HSDPA业务支持情况 22
3.5.4园区覆盖测试情况 23
3.5.5园区覆盖环境网络性能 25
3.5.6单双通道性能测试 25
3.5.7AB双频段支持 26
第四章天线布放参考 28
4.1宿舍楼层天线的布放 28
4.2办公楼层的覆盖 30
4.3大型办公区域的覆盖 33
4.4地下停车库的覆盖 35
4.5娱乐场所的覆盖 36
4.6电梯的覆盖 37
4.7卫生间的覆盖 39
参考文献 42
课程设计总结 43
第一章绪论
1.1校园网覆盖的重要性
随着近几年的发展，校园网的移动语音用户迅猛发展，但数据业务的发展已成为发展瓶颈。
随着这几年笔记本的普及和Internet接入需求的增长，无论是教师还是学生都迫切要求随时随地上网和进行网上教学互动活动，原有的有线网络已无法灵活满足他们对网络的需求，目前无线校园网的解决方案已成为热点，随着3G的发展，利用3G网络的覆盖来进行校园信息化网络建设已成为一种行之有效的手段。
TD建网解决方案中，针对校园网话务量高、数据需求量大的特点，一般建议在建网初期采用传统的宏基站组网方案来进行室外连续覆盖，要求建网初期以TD-HSDPA为网络框架主体结构。
对于图书馆、教学楼等热点区域，采用RRU拉远方式建设室内分布系统，吸收室内业务量；根据现场勘查，如无法实现室内分布系统建设的部分区域，也可以采用WLAN的方式进行补充，全面实现无线校园网的覆盖。
1.2TD-SCDMA简介
TD-SCDMA，TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess，即时分同步的码分多址技术，是ITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，它得到了CWTS及3GPP的全面支持。
TD-SCDMA集CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术。
它采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件无线电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术。
TD-SCDMA为TDD模式，在应用范围内有其自身的特点：
一是终端的移动速度受现有DSP运算速度的限制只能做到240km/h；二是基站覆盖半径在15km以内时频谱利用率和系统容量可达最佳，在用户容量不是很大的区域，基站最大覆盖可达30－40km。
所以，TD-SCDMA适合在城市和城郊使用，在城市和城郊这两个不足均不影响实际使用。
因在城市和城郊，车速一般都小于200km/h，城市和城郊人口密度高，因容量的原因，小区半径一般都在15km以内。
而在农村及大区全覆盖时，用WCDMAFDD方式也是合适的，因此TDD和FDD模式是互为补充的。
TDD模式是基于在无线信道时域里的周期地重复TDMA帧结构实现的。
这个帧结构被再分为几个时隙。
在TDD模式下，可以方便地实现上/下行链路间地灵活切换。
这一模式的突出的优势是，在上/下行链路间的时隙分配可以被一个灵活的转换点改变，以满足不同的业务要求。
这样，运用TD-SCDMA这一技术，通过灵活地改变上/下行链路的转换点就可以实现所有3G对称和非对称业务。
合适的TD-SCDMA时域操作模式可自行解决所有对称和非对称业务以及任何混合业务的上/下行链路资源分配的问题。
TD-SCDMA的无线传输方案综合了FDMA，TDMA和CDMA等基本传输方法。
通过与联合检测相结合，它在传输容量方面表现非凡。
通过引进智能天线，容量还可以进一步提高。
智能天线凭借其定向性降低了小区间频率复用所产生的干扰，并通过更高的频率复用率来提供更高的话务量。
基于高度的业务灵活性，TD-SCDMA无线网络可以通过无线网络控制器（RNC）连接到交换网络，如同三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样。
在最终的版本里，计划让TD-SCDMA无线网络与INTERNET直接相连。
TD-SCDMA所呈现的先进的移动无线系统是针对所有无线环境下对称和非对称的3G业务所设计的，它运行在不成对的射频频谱上。
TD-SCDMA传输方向的时域自适应资源分配可取得独立于对称业务负载关系的频谱分配的最佳利用率。
因此，TD-SCDMA通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率，可支持速率从8kbps到2Mbps的语音、互联网等所有的3G业务。
根据ITU的要求和原邮电部的准备，我国于1998年6月底向国际电联提交了我国对IMT2000无线传输技术（RTT）的建议（TD-SCDMA）。
2000年5月5日，国际电联正式公布了第三代移动通信标准，我国提交的TD-SCDMA已正式成为ITU第三代移动通信标准IMT2000建议的一个组成部分。
我国自主知识产权的TD-SCDMA、欧洲WCDMA和美国CDMA2000成为3G时代最主流的技术。
1.2.1TD-SCDMA网络试验和商用概况
2006年，罗马尼亚建成了TD-SCDMA试验网。
2007年，韩国最大的移动通信运营商SK电讯在韩国首都首尔建成了TD-SCDMA试验网。
同年，欧洲第二大电信运营商法国电信建成了TD-SCDMA试验网。
2007年10月，日本电信运营商IPMobile原本计划建设并运营TD-SCDMA网络，但该公司最终受限于资金困境而破产。
2008年1月，中国移动在中国北京、上海、天津、沈阳、广州、深圳、厦门、秦皇岛市建成了TD-SCDMA试验网；中国电信集团公司在中国保定市建成了TD-SCDMA试验网；原中国网络通信公司（现中国联合网络通信集团有限公司）在中国青岛市建成了TD-SCDMA试验网。
2008年4月1日，中国移动在中国北京、上海、天津、沈阳、青岛、广州、深圳、厦门、秦皇岛和保定等10个城市启动TD－SCDMA社会化业务测试和试商用。
截止2008年年末，在中国使用TD-SCDMA网络的3G手机用户已达到41.9万人。
但是TD-SCDMA手机放号首日即出现诸多问题，如网络建设尚未完善、功能尚未全部开发等，因而不少手机用户仍然持观望态度。
2008年9月，中国普天信息产业集团公司为意大利的一家通信公司MYWAVE建设了TD-SCDMA试验网，该网络于9月12日建成并开通；从建设工程仅为11天推算，应为小型企业网。
2009年1月7日，中国政府正式向中国移动颁发了TD-SCDMA业务的经营许可，中国移动也已经开始在中国的28个直辖市、省会城市和计划单列市进行TD-SCDMA的二期网络建设，预计于2009年6月建成并投入商业化运营。
该公司计划到2011年，TD-SCDMA网络能够覆盖中国大陆100%的地市。
TD-SCDMA的发展过程1998年初，在当时的邮电部科技司的直接领导下，由电信科学技术研究院组织队伍在SCDMA技术的基础上，研究和起草符合IMT-2000要求的我国的TD-SCDMA建议草案。
该标准草案以智能天线、同步码分多址、接力切换、时分双工为主要特点，于ITU征集IMT-2000第三代移动通信无线传输技术候选方案的截止日1998年6月30日提交到ITU，从而成为IMT-2000的15个候选方案之一。
ITU综合了各评估组的评估结果，在1999年11月赫尔辛基ITU-RTG8/1第18次会议上和2000年5月在伊斯坦布尔的ITU-R全会上，TD-SCDMA被正式接纳为CDMATDD制式的方案之一。
CWTS（中国无线通信标准研究组）作为代表中国的区域性标准化组织，从1999年5月加入3GPP以后，经过4个月的充分准备，并与3GPPPCG（项目协调组）、TSG（技术规范组）进行了大量协调工作后，在同年9月向3GPP建议将TD-SCDMA纳入3GPP标准规范的工作内容。
1999年12月在法国尼斯的3GPP会议上，我国的提案被3GPPTSGRAN（无线接入网）全会所接受，正式确定将TD-SCDMA纳入到Release2000（后拆分为R4和R5）的工作计划中，并将TD-SCDMA简称为LCRTDD（低码片速率TDD方案）。
经过一年多的时间，经历了几十次工作组会议几百篇提交文稿的讨论，在2001年3月棕榈泉的RAN全会上，随着包含TD-SCDMA标准在内的3GPPR4版本规范的正式发布，TD-SCDMA在3GPP中的融合工作达到了第一个目标。
至此，TD-SCDMA不论在形式上还是在实质上，都已在国际上被广大运营商、设备制造商所认可和接受，形成了真正的国际标准。
1.2.2TD-SCDMA标准的现状
自2001年3月3GPPR4发布后，TD-SCDMA标准规范的实质性工作主要在3GPP体系下完成。
在R4标准发布之后的两年多时间里，大唐与其他众多的业界运营商、设备制造商一起，又经过无数次会议讨论、邮件组讨论，通过提交的大量文稿，对TD-SCDMA标准规范的物理层处理、高层协议栈消息、网络和接口信令消息、射频指标和参数、一致性测试等部分的内容进行了一次次的修订和完善，使得到目前为止的TD-SCDMAR4规范达到了相当稳定和成熟的程度。
在3GPP的体系框架下，经过融合完善后，由于双工方式的差别，TD-SCDMA的所有技术特点和优势得以在空中接口的物理层体现。
物理层技术的差别是TD-SCDMA与WCDMA最主要的差别所在。
在核心网方面，TD-SCDMA与WCDMA采用完全相同的标准规范，包括核心网与无线接入网之间采用相同的lu接口；在空中接口高层协议栈上，TD-SCDMA与WCDMA二者也完全相同。
这些共同之处保证了两个系统之间的无缝漫游、切换、业务支持的一致性、QoS的保证等，也保证了TD-SCDMA和WCDMA在标准技术的后续发展上保持相当的一致性。
2006年1月20日已经被宣布为中国的国家通信标准.（注：
说法不确切。
1月20日国家信息产业部规定为行业标准，而非国家的通信标准）
1.2.3TD-SCDMA标准的后续发展
在3G技术和系统蓬勃发展之际，不论是各个设备制造商、运营商，还是各个研究机构、政府、ITU，都已经开始对3G以后的技术发展方向展开研究。
在ITU认定的几个技术发展方向中，包含了智能天线技术和TDD时分双工技术，认为这两种技术都是以后技术发展的趋势，而智能天线和TDD时分双工这两项技术，在目前的TD-SCDMA标准体系中已经得到了很好的体现和应用，从这一点中，也能够看到TD-SCDMA标准的技术有相当的发展前途。
另外，在R4之后的3GPP版本发布中，TD-SCDMA标准也不同程度地引入了新的技术特性，用以进一步提高系统的性能，其中主要包括：
通过空中接口实现基站之间的同步，作为基站同步的另一个备用方案，尤其适用于紧急情况下对于通信网可靠性的保证；终端定位功能，可以通过智能天线，利用信号到达角对终端用户位置定位，以便更好地提供基于位置的服务；高速下行分组接入，采用混合自动重传、自适应调制编码，实现高速率下行分组业务支持；多天线输入输出技术（MIMO），采用基站和终端多天线技术和信号处理，提高无线系统性能；上行增强技术，采用自适应调制和编码、混合ARQ技术、对专用/共享资源的快速分配以及相应的物理层和高层信令支持的机制，增强上行信道和业务能力。
在政府和运营商的全力支持下，TD-SCDMA产业联盟和产业链已基本建立起来，产品的开发也得到进一步的推动，越来越多的设备制造商纷纷投入到TD-SCDMA产品的开发阵营中来。
随着设备开发、现场试验的大规模开展，TD-SCDMA标准也必将得到进一步的验证和加强。
为了加快TD-SCDMA的产业化进程，早日形成完整的产业链和多厂家供货环境,2002年10月30日，TD-SCDMA产业联盟在北京成立。
TD-SCDMA产业联盟的成员企业由最初的7家，发展到目前的30家企业，覆盖了TD-SCDMA产业链从系统、芯片、终端到测试仪表的各个环节。
第二章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。
根据校园内不同楼宇具有的不同功能人流量、话务量、业务需求各不同。
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
表2.1楼宇类型与业务特点
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、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、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、PostErlang-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。
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（ResourceUnit），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6×4＋12=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4Erl的业务A等效为1Erl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）PostErlang-B方法
PostErlang-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，
升级会员 