農(nóng)村地區(qū)3G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)思考

邱俊強(qiáng)

【摘 要】近幾年，農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度越來越快，為了迅速占領(lǐng)市場(chǎng)，加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)3G無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)就成為了運(yùn)營(yíng)商首要關(guān)心的問題。本文介紹了農(nóng)村地區(qū)3G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的情況，主要圍繞無線傳播模型的選擇、覆蓋質(zhì)量、特殊場(chǎng)景覆蓋問題及傳輸網(wǎng)絡(luò)等方面探討了農(nóng)村地區(qū)3G無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)。并闡述了設(shè)備選型的問題。

【關(guān)鍵詞】3G無線網(wǎng)絡(luò)；規(guī)劃建設(shè)；傳輸網(wǎng)絡(luò)；設(shè)備選型

隨著我國(guó)通信行業(yè)的蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，移動(dòng)用戶數(shù)量日益增加。近幾年，農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和農(nóng)民生活水平的不斷提高，基于運(yùn)營(yíng)商競(jìng)爭(zhēng)的需要和移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展前景，3G無線網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的部署已進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性階段。但農(nóng)村地區(qū)由于基礎(chǔ)設(shè)施落后，無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)難度大，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的質(zhì)量會(huì)直接影響到移動(dòng)通信系統(tǒng)的質(zhì)量。因此，運(yùn)營(yíng)商若想在滿足信號(hào)覆蓋、系統(tǒng)容量和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的基礎(chǔ)上使成本最低，并且獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，就必須做好3G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)的工作。本文通過探討農(nóng)村地區(qū)3G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)的相關(guān)情況，希望對(duì)3G無線網(wǎng)絡(luò)的部署有所幫助。

1.農(nóng)村地區(qū)3G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析

1.1 統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施

某地3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期的重點(diǎn)在于城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，但是隨著交通等基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)改善，農(nóng)村地區(qū)的通信狀況必然要求持續(xù)跟進(jìn)和改善，因此農(nóng)村地區(qū)的3G無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)同步納入規(guī)劃，統(tǒng)一規(guī)劃，分布實(shí)施。

1.2 小容量，大覆蓋

農(nóng)村地區(qū)話務(wù)量非常低，因此可以根據(jù)市場(chǎng)的發(fā)展目標(biāo)及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的網(wǎng)絡(luò)情況來制定相應(yīng)的覆蓋目標(biāo)。

建議的地區(qū)建網(wǎng)思路主要是：小容量，大覆蓋，采用多種覆蓋方式靈活組網(wǎng)，以最小的成本實(shí)現(xiàn)最大的覆蓋。

2.農(nóng)村地區(qū)3G無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃思考

2.1 無線傳播模型的選擇

在3G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，需要根據(jù)不同場(chǎng)景下的無線傳播方式和特性，應(yīng)用不同的傳播模型進(jìn)行覆蓋預(yù)測(cè)或者場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)，因此準(zhǔn)確選擇與確定無線傳播模型是做好3G無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)性工作。

下面分別介紹傳統(tǒng)的Okumura-Hata和Walfish-Ikegami模型，以及愛立信特有的9999和Urban-3D模型。

2.1.1 Okumura-Hata（下稱OH）模型

OH模型是一種適用于對(duì)宏蜂窩基站的覆蓋范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)的模型，目前已被廣泛應(yīng)用于無線系統(tǒng)的信號(hào)傳播預(yù)測(cè)中。

2.1.2 Walfish-Ikegami（下稱WI）模型

WI模型在很多方面具有與OH模型互補(bǔ)的特點(diǎn)，如其適用范圍為0.2～5.0km，對(duì)普通的城市區(qū)域，特別是建筑物類型單一、分布均勻的環(huán)境有較好的預(yù)測(cè)效果。但由于其適用范圍比較窄，傳統(tǒng)上WI模型的使用較OH模型要少些。

2.1.3 愛立信9999模型

9999模型的適用條件為：頻率區(qū)間150～2500MHz，預(yù)測(cè)半徑0.2～100km，天線高度20～200m。

在實(shí)際工作中，9999模型一般用于人工建筑物較少或稀疏、主要地形為自然環(huán)境的場(chǎng)合，如農(nóng)村、山地、海岸線等城鎮(zhèn)以外的站間距較大的區(qū)域。

2.1.4 愛立信Urban-3D模型

與上述模型相比，愛立信Urban-3D模型的原理要更加復(fù)雜，考慮的情況也更為詳盡，圖1是它的算法示意圖。

對(duì)某一點(diǎn)來說，Urban-3D模型會(huì)對(duì)從發(fā)射機(jī)沿2個(gè)方向傳來的信號(hào)進(jìn)行綜合考慮，取衰減量較小的值作為預(yù)測(cè)結(jié)果。

2.2 覆蓋容量和質(zhì)量的考慮

在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，影響成本的最主要因素是基站數(shù)量，收益則與網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)力直接相關(guān)。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的前提是需要運(yùn)營(yíng)商制定具有前瞻性的規(guī)劃目標(biāo)，包括覆蓋目標(biāo)、容量目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo)，這些目標(biāo)要求就決定了網(wǎng)絡(luò)的基站數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)力。

在農(nóng)村地區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中，必須針對(duì)不同類型的區(qū)域做到有不同程度的側(cè)重覆蓋，并且注意重要的點(diǎn)（如著名旅游景點(diǎn)、重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)等）、面覆蓋目標(biāo)的結(jié)合以及重要的線、面覆蓋目標(biāo)的結(jié)合，最終達(dá)到完善的覆蓋效果。

農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)大都不夠發(fā)達(dá)，人口也比較稀少，除少量較大的城鎮(zhèn)外，容量上一般不會(huì)存在問題，所以可不作為考慮的重點(diǎn)。具體的規(guī)劃可分為以下3個(gè)階段。

2.2.1 初期

根據(jù)人口密集程度以及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，較大規(guī)模的城鎮(zhèn)要給予重點(diǎn)覆蓋；較小規(guī)模的城鎮(zhèn)、村莊可以根據(jù)需要做到適當(dāng)?shù)拿娓采w。

2.2.2 中期

提高初期連續(xù)覆蓋區(qū)域的覆蓋質(zhì)量。

對(duì)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行連續(xù)覆蓋建設(shè)。

在高速公路沿線連續(xù)覆蓋的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)周邊一定距離范圍內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的面覆蓋，建設(shè)國(guó)道、鐵道和沿海的面覆蓋。

對(duì)省一級(jí)風(fēng)景區(qū)進(jìn)行覆蓋。

不要求全省連續(xù)覆蓋。

2.2.3 后期

在提高已有覆蓋質(zhì)量的同時(shí)，進(jìn)行面覆蓋的補(bǔ)缺、補(bǔ)漏工作。

完善點(diǎn)、線、面覆蓋的結(jié)合，對(duì)除高速公路和國(guó)道以外的交通干線也要給予適當(dāng)?shù)母采w。

對(duì)局部話務(wù)量特別高和干擾嚴(yán)重的區(qū)域，考慮添加新的載頻。

2.3 特殊場(chǎng)景的覆蓋解決方案

2.3.1 公路、鐵路的解決方案

國(guó)道干線、高速公路及鐵路干線沿線的覆蓋是運(yùn)營(yíng)商解決郊區(qū)覆蓋時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域。

這些區(qū)域共同的特點(diǎn)是話務(wù)量較低，基本按線分布；一般考慮以帶狀的沿線覆蓋為主，適當(dāng)兼顧周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的覆蓋。在方案上一般采用容易安裝、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單且布網(wǎng)快速的產(chǎn)品，同時(shí)結(jié)合高增益天線進(jìn)行定點(diǎn)覆蓋；配置上多以兩扇區(qū)為主；對(duì)于曲折的線路，射頻遠(yuǎn)端模塊（RRU）可適當(dāng)置遠(yuǎn)，以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)覆蓋。

2.3.2 盤山公路的解決方案

這些情況下，單靠調(diào)整天線的方向下傾角已經(jīng)無法平衡覆蓋和干擾之間的問題，最好的解決方案就是把這些干擾嚴(yán)重的小區(qū)用不同的載頻來做覆蓋。即在上下層之間有較嚴(yán)重干擾的小區(qū)采用分層結(jié)構(gòu)，引入第二個(gè)載頻，從而避免相互之間的同頻干擾。

2.3.3 隧道的解決方案

a）隧道按通過車輛的性質(zhì)可以分為公路隧道、鐵路隧道和地鐵隧道；按長(zhǎng)度可以分為短隧道、中等隧道、長(zhǎng)隧道和多段隧道等。

短隧道是指可以用一個(gè)天線點(diǎn)覆蓋的隧道，長(zhǎng)度小于1km；中等隧道是指隧道兩端至少用2個(gè)天線點(diǎn)覆蓋的隧道，長(zhǎng)度大約1～2km；長(zhǎng)隧道是指要用多個(gè)天線來覆蓋的隧道，長(zhǎng)度在2km以上。

b）可以采用宏蜂窩、微蜂窩、RRU或直放站等作為覆蓋的信號(hào)源。如果使用RRU則可實(shí)現(xiàn)光纖拉遠(yuǎn)，且可有多個(gè)RRU遠(yuǎn)端，效果比使用直放站要好得多。

公路隧道和鐵路隧道由于話務(wù)量小，一般用微蜂窩或直放站作信號(hào)源；地鐵覆蓋由于話務(wù)量較大，采用宏蜂窩作信號(hào)源。另外信號(hào)源的選擇也受機(jī)房、傳輸、供電、設(shè)備和天線安裝等條件的限制。

c）根據(jù)公路隧道和鐵路隧道的覆蓋情況，可以采用以下幾種類型的天線系統(tǒng)： 普通天線、分布式天線系統(tǒng)、泄漏電纜。

2.4 傳輸網(wǎng)絡(luò)的考慮

地區(qū)傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也是一個(gè)非常重要的問題。根據(jù)地理?xiàng)l件的限制和覆蓋話務(wù)的不同，其傳輸網(wǎng)的設(shè)計(jì)通常有以下兩種考慮：

a）地區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積相對(duì)較小，話務(wù)量相對(duì)較低，無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）連接的基站數(shù)量也較少，所以傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可傾向于簡(jiǎn)單。利用ATM交換機(jī)（RXI）或有匯聚功能的基站將若干基站的話務(wù)進(jìn)行匯總，直接送至所連接的RNC，見圖2。

圖2 地區(qū)傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（一）

b）當(dāng)缺乏傳輸網(wǎng)時(shí)，為了能夠快速建網(wǎng)，也可以選用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線傳輸方案。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方案通常部署在基站較少的地區(qū)。通過點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)進(jìn)行的ATM匯聚通常更適合于基站數(shù)量較大而且頻譜效率必須保持較高的大型匯聚節(jié)點(diǎn)。

3.設(shè)備選型方面的考慮

農(nóng)村地區(qū)一般都是人口密度小、地域廣闊的偏遠(yuǎn)地區(qū)，這些地區(qū)大多經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，因此在建網(wǎng)時(shí)也要考慮投資回報(bào)問題。

結(jié)合現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期多以保證公路和鐵路沿線的重點(diǎn)覆蓋為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在業(yè)務(wù)上以提供話音服務(wù)為主。

結(jié)合農(nóng)村地區(qū)的實(shí)際，在設(shè)備的選型上應(yīng)采用低成本、小配置的基站來解決投資和覆蓋的矛盾。地區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃以宏蜂窩為主，基本不會(huì)考慮專門的室內(nèi)覆蓋解決方案，所以在產(chǎn)品選型時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面：

a）基站功率。較大的發(fā)射功率可以保證較大的覆蓋范圍，通?？梢赃x用30W的基站，在特殊情況下也可以選用60W的基站。

b）射頻拉遠(yuǎn)。當(dāng)覆蓋點(diǎn)過于分散時(shí)，可以采用射頻拉遠(yuǎn)的覆蓋方式。

c）塔放和電調(diào)天線。由于小區(qū)的覆蓋范圍很大，由地形造成的信號(hào)阻擋以及采用大功率基站，往往會(huì)造成上行信號(hào)不足，所以需要采用塔放來彌補(bǔ)。

另外采用電調(diào)天線不但能有效放大上行信號(hào)，而且也能有效調(diào)節(jié)天線的覆蓋范圍，控制干擾。

d）天線的選型。根據(jù)具體條件選擇不同類型的天線，包括天線增益、波瓣寬度、極化方式等，以滿足不同的覆蓋要求。

4.結(jié)束語

農(nóng)村地區(qū)3G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)不僅會(huì)影響到農(nóng)村未來網(wǎng)絡(luò)的性能，而且對(duì)運(yùn)營(yíng)商能否在新一輪競(jìng)爭(zhēng)格局中取得有利位置具有重要的作用。因此，在農(nóng)村地區(qū)3G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中，必須對(duì)農(nóng)村的實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，制定出可行的規(guī)劃方案，從而加快推動(dòng)3G無線網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)村地區(qū)的建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

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