3G無線接入網絡規劃中的共容策略
隨著時間的推移,3G移動通信技術日漸成熟,有關3G網絡的部署,設計也逐步提上日程.從設計的理念來說,3G與2G及2.5G的網絡有著顯著不同,這種不同,除了表現在無線接入網絡的設計上外,還表現在核心網絡的設計,支撐系統的規劃,業務平臺的開發等諸多方面.3G網絡的設計是比較復雜的,本文僅就一些大的原則提出3G無線網絡設計的基本思想,并提出與現有系統共容的策略.
一,網絡組織架構和規劃總則
無線通信系統網絡規劃工作是隨著小區制蜂窩移動通信系統的出現而提出的.在蜂窩移動通信階段,網絡的覆蓋和容量不但與設備性能有關,還與每個小區基站的站點選擇,參數選擇,小區間干擾,網絡結構等因素有關,在綜合這些因素的過程中,逐步形成了系統的網絡規劃技術.一個無線網絡系統主要包括無線接入部分,傳輸部分和交換部分,因此相應的無線通信系統的網絡規劃也分為無線網絡規劃,傳輸中繼規劃和交換網絡規劃三個部分,具體的3G網絡拓撲圖如圖1所示.該圖展示了3G網絡和現有網之間的關系,網絡組織及采用的主要技術路線.
圖13G網絡拓撲圖
無線網絡規劃是根據無線網絡的特性以及網絡規劃的要求,設定相應的工程參數和無線資源參數,并在滿足一定信號覆蓋,系統容量和業務質量要求的前提下,使網絡的工程成本最低.要規劃好無線網絡,需做好四個方面的工作.
1.要了解無線網絡的特點,不同的無線網絡特點決定了網絡規劃中的重點和難點.例如,GSM網絡的頻率復用帶來頻率規劃的問題,CDMA網絡使用擾碼相位區分則帶來了擾碼相位規劃的問題等.
2.要了解網絡規劃的需求,其中包括運營商的網絡運行環境要求,無線業務需求等.運營商的要求對網絡規劃有指導意義,網絡運行環境不同時,網絡建設的策略也要做相應的改變;網絡覆蓋區域的無線業務需求決定了網絡需要達到的性能指標.
3.進行具體的網絡規劃工作.規劃的最終目標是滿足一定的信號覆蓋,系統容量和業務質量指標.達到目標的手段是合理設置系統的工程參數和無線資源參數.
4.考慮經濟效益,在滿足規劃目標的情況下,盡可能保證工程造價最低.
二,無線網絡規劃總體原則和主要性能指標
1.無線網絡設計總體原則
第三代移動通信網絡設計應遵循以下四個主要原則.
(1)無線網絡覆蓋與業務規劃相結合.
(2)室外與室內覆蓋并重.
(3)網絡的設計要具有良好的向前擴展性,即系統容量能滿足用戶增長需要.
(4)要規劃好無線支撐系統的建設,能提供不同用戶的QoS等級服務.
(5)考慮網絡規劃規模,技術手段的未來發展和演進方向.
2.網絡規劃的主要技術指標
無線網絡初始布局是基于運營商對多方面的考慮,包括對可能的配置和網絡設備數量的估計,主要包括以下三個方面.
(1)覆蓋:覆蓋區,區域類型信息,傳播條件.
(2)容量:可用頻譜,用戶增長預測,業務密度信息.
(3)服務質量:區域定位概率(覆蓋率),阻塞率,終端用戶吞吐量.
初始布局包括無線鏈路預測,覆蓋分析,容量估計和最后對站點,基站硬件,RNC,不同接口設備和核心網絡元素(電路域和分組交換域的核心網)等數量的估計.上述指標中,最關鍵的是對無線鏈路的預測,覆蓋效率的規劃及負載因子和頻譜效率的計算.
三,無線網絡設計方法
1.單一3G網絡的情況
用戶的分布,用戶的移動速度以及用戶業務模型都直接影響到無線網絡的覆蓋,容量和網絡性能.而傳統的鏈路運算,容量推算等方法都無法準確地反映未來網絡實際情況,只有采用上面流程中專用的網絡規劃和仿真工具,并建立準確的地理環境模型,用戶業務和行為模型,才能仿真出實際網絡的運行效果.我們可以從無線網絡覆蓋和業務兩個方面對基站的規劃設計進行預測.
(1)以無線網絡覆蓋為依據的基站預測設計方法.在這種設計方法中,首先要列出基站覆蓋的參考業務,主要關鍵點是業務類型,傳播模型,對傳播模型的校正,模型有效標準,基本覆蓋等.在確定以上因素的情況下進行基站預算:基站預算=總覆蓋面積/參考業務覆蓋范圍.
(2)以業務為依據的基站預測設計方法.在這種預算中,首先要確定業務的類型,包括分組業務和語音業務;第二,要確定總業務量的預測分布;第三,以坎貝爾模型算出基站預算;最后核算CS域剩余信道容量是否滿足PS承載,如不滿足,則根據數據承載需要增加基站預算.
2.3G與2G并存的情況
在單一3G網絡存在的情況下,我們構架了3G無線網絡的基本結構.但是,對于傳統的2G,2.5G(后面我們統稱為2G)網絡運營商來說,覆蓋廣泛的網絡,龐大的用戶群對于3G網絡來說既是優勢也是限制因素.2G運營商既要保持其網絡覆蓋及用戶優勢,又要引入3G技術,這必然會產生兩種系統的相互影響.如何通過網絡規劃將兩者之間的影響降到最低,使兩者能夠實現共容是亟待解決的問題.3G/2G網絡的相互影響主要表現在以下幾個方面.
(1)無線接入網絡:主要是要考慮到2G/3G網絡間的漫游,切換,基礎設施公用(共站址,共享室內分布系統,共機房等)等方面.
(2)核心網:主要考慮到2G網絡中的信令網,承載網,BOSS系統,以及如何進行2G/3G之間"號碼攜帶NMP"等.
(3)業務網絡:智能網,業務平臺,業務管理平臺等.
為了使3G/2G做到很好地共容,在無線接入網部分需要注意以下幾個問題.
1.漫游
3GPP對于2G/3G之間的漫游,小區重選,系統設備,終端都指定了詳細的規范.并要求原有的BSS進行協議升級,以支持3G鄰近小區的廣播,系統間切換等特性.另外,為了支持系統間切換,MSC設備也需要進行相應的軟件升級.
2G/3G雙重覆蓋時,我們傾向于3G用戶優先接入3G網絡,并保持在3G網絡中.這一方面可以給用戶提供更優質的服務,另一方面還可以分擔2G網絡的負荷.當3G用戶離開3G覆蓋區時,才進行3G到2G的重選過程.一旦用戶重新進入3G覆蓋區,馬上再進行2G到3G的重選.此時,2G的BSC必須軟件升級,否則無法自動漫游回3G;而對于漫游而言,2GMSC可以不升級,3GMSC也不用進行任何適配處理.
2.切換
現階段,在2G/2.5G和3G之間的切換還存在很多問題.3GPP只制定了R99版本的3G/2G之間的切換,因此,只有對原有的2G網絡升級到R99,才能夠支持系統間的切換.而升級原有的網絡,對于移動運營商是個巨大的風險.為解決以上問題,可以采取3GMSC兼容2GMSC的做法.根據目前中興通訊3G網絡的經驗,除按協議3GMSC應作的適配外,由于在具體組網中存在3GMSC下掛RNC,R99/R98BSC和2G MSC(V3和V2版本)下掛R99/R98 BSC等不同情況,需要對3G MSC提出更多具體的特殊要求.
3.基礎設施共用
(1)共站址及機房
在3G無線網絡的建設中,和2G共站址不僅是可行的而且是必須的.調研結果顯示,80%的2G站址是可以用作3G站址的.在3G站址的選擇過程中,特別要考慮到諸如電源,傳輸(高速數據業務尤為突出),機房空間以及原有2G站址的合理性等因素.
共用機房非常重要.其中機房屋頂情況比較復雜,民用建筑設計承重不能滿足3G機房條件,必須靈活進行基站建設.當空間,承重等條件滿足的前提下,可充分利用2G機房.
(2)共享室內分布系統
在3G建網初期,就需要考慮對一些室內的熱點地區引入專門的3G室內分布系統,如果已有2G室內分布系統,應優先考慮2G/3G之間共用室內分布系統.對3G室內分布系統來講,與GSM共用是簡單,有效而且經濟,快速的建設方案,這里最主要的工作是需要保證在基站設備接入端采用能夠滿足系統間隔離度要求的雙工器.
(3)共天饋系統
3G與2G系統間共享天饋資源也非常重要.其中可以通過采用共用抱桿,鐵塔等基礎設施來實現.也可以通過使用特定的多頻合路器,在2G,3G覆蓋區域一致的情況下,2G與3G共用天饋系統.
除此之外,我們在規劃3G無線網絡的時候,還需要考慮到2G和3G之間的干擾情況.在2G/3G共址的情況下,兩個系統之間存在如雜散干擾,阻塞干擾,互調干擾等,這些干擾在兩個系統頻帶相鄰的情況下尤其嚴重,如TD-SCDMA與GSM1800系統,CDMA1900與WCDMA等.除此之外,在2G/3G共址的情況下,頻帶相鄰的兩個系統還存在鄰頻干擾的情況.這些干擾因素也都會影響系統的技術指標,必須予以重視.
四,結論
3G無線網絡的規劃是一個復雜浩大的工程,由于3G業務的多樣性和3G本身的許多特點,使得它的設計復雜度遠遠大于第二代移動通信系統的規劃.在我們構架出基本3G框架的基礎上還需要考慮3G/2G的共容,使系統間能夠方便的進行通信,并充分地利用已有的系統克服因站址選擇的局限性而導致不同系統共站址,共機房等造成的系統間的干擾問題.