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"小灵通"网络优化中若干问题的探讨

2010-10-20   来源:互联网   点击:
吴志辉江西省电信公司南昌分公司无线市话中心   摘 要 简要分析了“小灵通”迅速发展的原因,说明了“小灵通”无线网络技术上存在的若干问题。结合理论和实际经验,着重分析了覆盖问题和小区规划
吴志辉

江西省电信公司南昌分公司无线市话中心


  摘 要 简要分析了“小灵通”迅速发展的原因,说明了“小灵通”无线网络技术上存在的若干问题。结合理论和实际经验,着重分析了覆盖问题和小区规划问题,对于个别技术上尚待成熟的解决方案也进行了探讨。

  关键词 “小灵通” 发展 问题 原因 方案

  1 问题的提出

  近两年来,“小灵通”业务在我国得以迅猛发展,究其原因主要有两个:其一,迎合了市场需求特别是中低端客户的需求,这不仅因为“小灵通”在价格上便宜,而且在终端款式和功能方面也日渐多样化,业务日趋丰富(如短信、上网、定位等);其二,“小灵通”技术更加成熟,主要表现在基站发射功率绝大多数为500 mW,逐步淘汰了200 mW、300 mW的基站,基站容量由最初的3信道向7信道乃至捆绑15信道发展。

  尽管如此,“小灵通”基站的发射功率相对来讲还是比较弱的,加上“小灵通”的频段为1 900~1 920 MHz,这虽然使“小灵通”成为真正意义上的环保手机,但也因信号穿透力弱而带来了一系列问题。最主要的表现就是覆盖半径小,信号抖动大,切换频繁且时间较长,小区规划难,容易受到干扰;其次,“小灵通”采用时分双工的方式进行通信,对同步要求高,从而对线路质量要求较高;再者,“小灵通”基站采用本地交流供电,容易受到停电的影响;此外,“小灵通”基站的安装位置点多,受业主干扰的因素多,而安装位置的挪动对信号覆盖有一定的影响。

  上述问题大致可以归为几类,即覆盖问题、同步问题、干扰问题、切换问题、基站线路超长问题、停电问题、小区规划问题和基站的安装问题。下面主要以南昌为例,就覆盖问题、同步问题、干扰问题和小区规划等技术问题的解决思路进行探讨。

  2 问题的分析与解决

  (1) 覆盖问题

  “小灵通”覆盖分为室外覆盖和室内覆盖。

  从技术角度而言,室外覆盖主要考虑的是天线角度、安装方位和天线距楼顶地面的高度。其中,安装方位和天线距楼顶地面的高度完全根据建筑物的高度、楼顶是否有“女儿墙”、楼间间距等环境因素及经验来确定,一般是固定不变的;但天线角度在建网初期主要满足覆盖,在网络基站数量达到一定程度的时候,通过专门的仪表(如PHS35C/L)测试到某些地段覆盖层数过多,或者某些基站覆盖半径过大,就可有针对性地对一些基站增大天线的下倾角度,从而缩小这些基站的覆盖范围,在一定程度上降低可能发生的带内干扰的概率,对于均衡基站吸收话务量方面也有好处。南昌市“小灵通”采用的是朗讯公司的系统,在室外全部采用500 mW大功率基站(包括日立1C3T、日立1C7T、京瓷1C3TT、三洋1C7T等类型)。目前室外覆盖难以解决的地方为尖顶楼群、高层建筑以及间距极密的楼群。尖顶楼群的安装方式往往需要在业主的楼顶墙面打洞,或是通过在尖顶楼群周围的建筑上安装基站来达到部分的覆盖,但能否通过对这些周边基站增加专门的功率放大器提高或自动调整其发射功率,同时提高上行接收的灵敏度并抑制住其对周围500 mW基站覆盖区的干扰影响呢?目前还没有成熟的结论。对于高层建筑而言,一般采用室外定向或者室内布线的方式加以解决。室外定向需要找到合理的位置并进行双面定向才能达到较好的效果,对于楼层结构复杂的建筑,室外定向的方法一般效果不佳。还有一种安装在路灯杆上的基站,目的不是为了解决覆盖而是分流路面繁忙的话务量,当然,这无形中也增加了所在路段的覆盖层数,对路边某些店面或酒楼底层的信号也有改善。间距极密的楼群往往需要更多的基站来保证覆盖,即使如此,有时也难以保证楼内1~2层的信号的稳定性。

  室内覆盖根据不同的场合采取不同的解决方案。对于人流密集的商场、大型超市和非高层酒店,通常采取京瓷智能型基站结合吸顶式天线远拉的方式(即纯无源方式的室内分布系统),这种方式有时因覆盖需要,当天线设置个数不是4的整数倍时,要用到功分器或耦合器等无源器件。采用京瓷智能型基站主要是用以平衡各天线的发送和接受信号强度,同时保证各个天线具有全发全收功能,从而达到较好的效果。对于大型茶座等娱乐场所,通常可以采取20 mW基站结合直放站的方式来解决;而对于小型酒吧、饭馆及其包间,直接利用附近室外的基站信道,将直放站通常放置在窗口或拐角处,用直放站将信号场强提升,达到覆盖效果。但直放站的布放要考虑干扰(即隔离度)的问题,不宜放置过密,在保证信号场强的情况下越稀疏越好(比如在一个走廊里最多考虑一个)。对于高层建筑,除了采取多方位定向覆盖的方式外,大多数则采取有源方式的室内布线方案,即在室内根据话务量情况放置1个或2个20 mW小基站,根据建筑物的特点将基站功率放大后再分配,利用吸顶天线将信号送达建筑物的各角落。

  有源方式的室内布线系统到达天线的场强,可通过以下方法来进行施工前的模拟估算:

  由空间自由衰减计算公式Ls(dB)=32.45+20lgf(MHz)+20lgd(km)可计算得到1 900 MHz信号在空间的衰减值。

  有源方式的室内布线需要注意的问题有功率放大器和分配器等器件的适用频率范围、插入损耗、驻波比和隔离度,其中对于功率放大器的要求最高,特别在带宽、自动增益控制范围、带内平坦度等方面都有较高的指标要求。此外,室内布线在馈线的材料选择上也有区别,布线系统在设计时还需考虑干扰保护比、无线覆盖区可接通率、无线覆盖边缘场强(避免与室外“乒乓”切换效应)、上行噪声电平、误码率等级、天线输出功率的上限等问题。

  需要特别指出的是,为了保证上行信号的电平和稳定性,通常要在近天线端(或距天线最近的分配器端)增加延伸放大器,在设计时还须考虑到分布系统中无源器件和馈线能够为3G移动通信所利用。不过,目前“小灵通”室内布线系统还没有标准出台,大多都在试验阶段,最终总体效果需要工程竣工后拨叫测试来验证。

  这里需要指出的是,对于覆盖门限电平,朗讯、UT-Starcom、中兴3个厂商的系统略有区别,不过,由于“小灵通”信号的抖动比较严重,根据经验,40 dBμV以上的场强才能保证比较有效地起呼和通话(通话保持电平可以略低于10 dBμV)。

  (2) 同步问题

  同步问题在“小灵通”网络中至关重要,基站不同步时,即使场强很高也无法保证网络正常工作,这是由“小灵通”采用时分双工的原理决定的。同步状态在基站管理终端可直接看出来,也可通过远程登陆到该基站查看,还可以通过专门的路测仪表(如PHS35C/L),选择一个同步基站作为基准,现场查看(当某基站的同步时延>0?郾032 μs时,可认为该基站不同步)。不同步的原因主要有交换、传输侧时钟板件故障(如停电造成的)、GPS同步基站停电或UPS电源设备损坏、GPS同步基站线路故障和非GPS同步基站线路质量差。

  (3) 干扰问题

  干扰问题分为带内干扰和带外干扰。带内干扰是来自“小灵通”网络系统内部的干扰,又可分为同频干扰和邻频干扰,一般通过PHS35C/L可以直观地测试出来。当基站过密时,最有可能引起控制信道SCCH频率(26频点)相互间的干扰,也可能引起邻频干扰。带内干扰的另一个来源是“小灵通”网络系统内部大功率基站对小功率基站的干扰,为了避免这种情况,通常将小功率基站用于室内覆盖(即室外信号难以到达的地方)。带外干扰是来自外系统的超强功率信号,这包括来自900 MHz GSM系统边缘频率的信号干扰,也包括来自1800 MHz系统GSM边缘频率的信号干扰。根据经验,当“小灵通”基站正好对着GSM基站主瓣辐射方向时,“小灵通”基站与GSM 1800 MHz基站间隔最好在50 m以上,与GSM 900 MHz基站间隔最好在20 m以上;不在GSM基站主瓣辐射方向时,最好相隔10 m以上。

  (4) 切换问题

  切换问题分基站间的切换和本基站各信道间的切换。基站间的切换主要与信道是否忙、切换门限电平的设置有关; 本基站各信道间的切换主要与误码率、信道是否忙有关。切换门限电平的设置与基站的类型和分布密度有关。一般而言,智能型基站(如京瓷基站)的切换门限电平设为23 dB左右,而非智能型基站切换门限电平则稍高一些;基站分布很密的地区较之于基站分布很稀的地区,切换门限电平最好高出2~3 dB(比如南昌市的八一大道),以达到切换频率和切换时语音效果的相对齐佳的综合效果。

  (5) 小区规划

  小区规划也是一个比较重要而且实现起来比较难的问题,特别是在现有小区划分的基础上重新“裂变”或者规划,所要做的工作量就更大了。小区规划之所以重要,是因为小区的规划影响手机越区注册和越区切换,特别是小区的边界选择极其重要。小区规划之所以难,主要需要同时考虑以下几个原因:

  小区边界要尽量避开话务高的地段和顺沿主干道的情况,如十字路口。

  同一小区内的基站数的设置主要考虑小区内寻呼数的上限和越区切换次数是否过频,因此其数量不可过多,也不可太少。一方面,同一小区内的基站数过多可能导致寻呼数的增加,影响到该寻呼区各基站的效率(即寻呼成功率),一般来说,忙时寻呼数以不超过6 500次为宜。另一方面,同一小区内的基站数过多,在该小区人口、建筑稠密,面积又小的情况下,也可能导致带内同频干扰和邻频干扰,同时也可能带来频率拒绝次数的增加。由于“小灵通”可用载频为76个,而TCH可用载频仅有59个(18~77),因此根据经验,同一小区内的基站数的设置一般不应超过80个(朗讯系统本身自动限制在100个以内)。同一小区内的基站数设置又不能过少,这是因为在话务中高密区(如市区中心范围)若基站数设置过少,无形中增加了越区切换概率,也增加了小区规划的复杂性。根据经验,同一小区内的基站数以40~80个为宜。

  小区边界线闭合形状要尽量避免狭长型和不规则凹状多边形。

  在小区边界要适当增加基站的覆盖层数。

  对朗讯系统而言,受交换机处理能力等因素的限制,同一小区不能同时跨3个交换模块。

  在小区规划时要兼顾考虑以上5点,但在实际运用中,往往因为受道路、基站线路所在模块(或控制器)的影响,要兼顾以上几点其实并不容易,只能具体情况具体分析,舍轻取重。

  在基站小区存在的问题中,还有一个可能产生小区“孤岛”的问题,即在某一小区范围内较靠近中央的位置存在个别或少数基站的小区编号与该小区绝大多数的基站编号不一致。这种问题的产生往往是因为在基站建设过程中基站位置的经纬度和实际不符,或者基站挪动了地址却未改基站数据所造成的,所以要不定期地借助电子地图和辅助手段进行观察,一旦发现,应立即改正。

  3 话务分析

  比如选取最近的半个月来考察,当某个3信道基站的忙时话务量有12天以上达到1.5 Erl,同时基站拒绝率也较高(如高于30%)的时候,再关联调查该基站周边100 m以内的基站话务情况,基本可得出该基站是否要增加信道了。当然,如果关联考察某几个相邻近位置的基站,发现其中周围几个基站话务繁忙且拒绝率高,而位于中心位置的基站话务量和拒绝率都很低,基本上就可以判断该中心位置基站安装的方位角度不理想,应设法调整。此外,就南昌而言,由于500 mW基站中既有日立型基站,又有京瓷型基站,两者吸收话务量的能力存在一定的差别,因此应尽量避免日立型基站和京瓷型基站相邻近。解决话务忙的一个中心思路是将网上现有基站中的超忙基站更换或捆绑成更大容量的基站,被更换下来的小容量基站可用于解决城市边缘的覆盖问题。

  4 小结

  “小灵通”网络的优化工作是一项长期、复杂、反复的过程,在实际的网络优化中,应该具体问题具体分析,正确定位问题并采取正确的解决方法,才使网络性能和质量不断得到提高。

----《电信技术》

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