江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 畢丹宏

1.引言

隨著城市的迅速發(fā)展，人口聚集量進(jìn)一步增加，話音業(yè)務(wù)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)更為突出，GSM網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷日益增加，網(wǎng)絡(luò)資源需求進(jìn)一步增大[1]。站間距進(jìn)一步縮小，頻率規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)選點(diǎn)更加困難。話音業(yè)務(wù)密度的增加以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)底噪抬升，進(jìn)一步加劇了網(wǎng)絡(luò)干擾。在資源方面，經(jīng)過多年的建設(shè)，小區(qū)分裂達(dá)到極限。頻率復(fù)用方面，話務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域頻率復(fù)用度也已達(dá)到極限。

本文分析了引入DCS1800M街道站的必要性，重點(diǎn)從整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、天饋安裝、美化方式、取電方案等幾個(gè)方面介紹站點(diǎn)的建設(shè)方案，本文最后通過仿真的方式論證此類站點(diǎn)的建設(shè)效果，并且對(duì)建設(shè)方案進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

2.網(wǎng)絡(luò)分層建設(shè)

解決無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的實(shí)質(zhì)是把容量、覆蓋用不同的層來解決，并在各層強(qiáng)化，使容量和覆蓋這對(duì)矛盾在同一層中得到緩減。從而在技術(shù)上找到了一條解決無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的有效途徑。具體方案是以骨干宏蜂窩覆蓋上層，以街道站、小區(qū)分布等底層延伸覆蓋下層，其特點(diǎn)是在有限資源下提高單位面積的網(wǎng)絡(luò)承載能力，通過下層網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)解決密集城區(qū)深度覆蓋問題，把話務(wù)轉(zhuǎn)移到下城，使信號(hào)覆蓋和干擾變得更容易控制，以提升網(wǎng)絡(luò)語音質(zhì)量，豐富站點(diǎn)資源。通常把網(wǎng)絡(luò)分為三層，即蜂窩網(wǎng)層、微蜂窩層和高層站。蜂窩網(wǎng)（宏蜂窩）層主要是用來滿足覆蓋要求；微蜂窩層通過降低發(fā)射功率以及利用建筑物阻擋電波的擴(kuò)散這兩種方法使得采用更緊密的頻率復(fù)用方式成為可能；高層站的設(shè)置是為了解決大城市高層建筑物密集區(qū)上層的室內(nèi)通話問題[2]。

3.DCS街道站方案設(shè)計(jì)

街道站作為分層網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)起著舉足輕重的作用[3]。采用1800M頻點(diǎn)建設(shè)街道站是當(dāng)前比較合理的選擇。

DCS街道站就是把高頻率復(fù)用度的信道組組成單獨(dú)的基站，并且這些站有較低的天線高度。從提高網(wǎng)絡(luò)容量、降低網(wǎng)絡(luò)干擾、提高用戶感知度等方面來講，連續(xù)覆蓋時(shí)，手機(jī)終端在空閑態(tài)已經(jīng)駐留1800M小區(qū)，業(yè)務(wù)也基本都在1800M小區(qū)進(jìn)行，頻間切換次數(shù)較少，網(wǎng)絡(luò)性能好。同時(shí)1800M頻點(diǎn)資源相較900M豐富，網(wǎng)絡(luò)干擾較少；不連續(xù)覆蓋的情況下，空閑狀態(tài)時(shí)，手機(jī)終端根據(jù)實(shí)際電平覆蓋情況自由選擇網(wǎng)絡(luò)，如果手機(jī)駐留在900M小區(qū)，則在900M起呼，在通話過程中，隨著手機(jī)的移動(dòng)，如果1800M鄰區(qū)中有電平較高的鄰區(qū)，則觸發(fā)頻間切換，使手機(jī)從900M切換至1800M網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致切換頻次增加，降低網(wǎng)絡(luò)性能。

在建設(shè)1800M網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋的背景下，我們認(rèn)為1800M拉遠(yuǎn)街道站具有以下優(yōu)勢(shì)：

a.物業(yè)協(xié)調(diào)簡(jiǎn)單，桿塔僅僅需要和市政部門協(xié)商即可完成，引電也可以就近利用街道兩邊的民用電，總體來看，建設(shè)周期和建站成本將會(huì)大大減少；

b.可以大幅度吸收低層樓宇、街道、道路的話務(wù)，從而減少中高層站的覆蓋范圍，減輕覆蓋容量，有效推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)整治中的過覆蓋小區(qū)、高配小區(qū)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化問題區(qū)域、雙頻網(wǎng)均衡的整治；

c.減少網(wǎng)絡(luò)重復(fù)投資建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程是一個(gè)逐步縮小覆蓋半徑的過程，早期建設(shè)的站點(diǎn)存在站址過高，站點(diǎn)分布不合理等問題，而采用這種街道站的方式可以直接實(shí)現(xiàn)1800M網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋；

d.傳輸設(shè)計(jì)可以利用現(xiàn)有管道資源，傳輸現(xiàn)有管道分布于街道兩側(cè)，RRU可以直接采用跳纖的方式接入，最大程度上節(jié)省傳輸資源。

在街道站建設(shè)和實(shí)踐過程中需要多種技術(shù)的支持和保證，主要是以下幾個(gè)方面：

a.話務(wù)切換和負(fù)荷均衡。優(yōu)化半速率的使用和啟用話務(wù)切換處理擁塞的機(jī)制，解決單個(gè)扇區(qū)話務(wù)擁塞的問題；通過話務(wù)切換實(shí)現(xiàn)話務(wù)在上層網(wǎng)絡(luò)、下層網(wǎng)絡(luò)和室內(nèi)分布三層網(wǎng)絡(luò)間的合理分擔(dān)，確保各層網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷均衡；

b.美化天線。在不增加傳播損耗的情況下，通過各種手段對(duì)天線的外表進(jìn)行遮蔽、修飾，減少了居民對(duì)無線電磁環(huán)境的恐懼和抵觸，降低基站建設(shè)的難度；

c.光纖拉遠(yuǎn)。將基站射頻信號(hào)通過光端機(jī)轉(zhuǎn)成光信號(hào)，經(jīng)光纖鏈路傳送到遠(yuǎn)端，再將光信號(hào)轉(zhuǎn)成基站射頻信號(hào)，經(jīng)過天線進(jìn)行發(fā)射。光纖拉遠(yuǎn)技術(shù)解決了城區(qū)站點(diǎn)難找的問題，依托現(xiàn)有站點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)距離覆蓋，實(shí)現(xiàn)基站設(shè)備的集中放置，便于統(tǒng)一管理和設(shè)備維護(hù)；

d.就近引電。由于采用光纖拉遠(yuǎn)技術(shù)，遠(yuǎn)端RRU的供電問題亟待解決，由于RRU位于街道兩側(cè)，就近引用居民電不失為一種好的選擇。

本文中介紹的街道站周圍城中村較多，無線環(huán)境復(fù)雜，無線信號(hào)穿透損耗增大，出現(xiàn)了許多室內(nèi)及小區(qū)覆蓋盲點(diǎn)；話音業(yè)務(wù)密度的增加以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，部分900M站點(diǎn)經(jīng)常擁塞，同時(shí)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)底噪抬升，進(jìn)一步加劇了網(wǎng)絡(luò)干擾。下面將分別就整體建設(shè)方案、天饋美化安裝、引電方案做詳細(xì)的介紹。

3.1 整體方案

目前GSM1800M站點(diǎn)為9個(gè)，主要分布于城區(qū)話務(wù)量較高的中心地帶，現(xiàn)在主要存在的問題是干擾較大，城中村覆蓋死角較多，部分900M站點(diǎn)擁塞問題較為嚴(yán)重，新建1800M站點(diǎn)面臨著諸多問題，例如選址難度加大、業(yè)主糾紛加劇、現(xiàn)有桿塔無法滿足新增天線安裝等問題，受到這些問題的影響，要在短時(shí)間內(nèi)新建大量1800M站點(diǎn)難度較大。在這種情況下，我們提出采用1800M街道站的覆蓋策略，該地區(qū)城區(qū)總面積S為3.11平方公里，單站覆蓋半徑r為320米，按照單站覆蓋面積為單站覆蓋面積為Si，該區(qū)域需求總站點(diǎn)數(shù)量為：

區(qū)域內(nèi)原有1800M站點(diǎn)為9個(gè)，故本次新增26個(gè)遠(yuǎn)端拉遠(yuǎn)站點(diǎn)，通過初步估算，我們確定整體方案是利用3個(gè)中心機(jī)房放置11套BBU，遠(yuǎn)端采用26個(gè)RRU拉遠(yuǎn)單元，64個(gè)雙極化天線形成1800M連續(xù)覆蓋區(qū)域（如圖1所示），圖中三葉草圖例為原有1800M站點(diǎn)。采用此類建設(shè)方式可以有效改善城區(qū)干擾、解決話務(wù)擁塞、降低干擾、提高道路覆蓋率、對(duì)城中村進(jìn)行深度覆蓋。

3.2 天線美化安裝及選型

天線安裝方案：對(duì)于路邊街道，市政部門一般都會(huì)要求建設(shè)方采取隱蔽安裝的方式，根據(jù)城區(qū)現(xiàn)有安裝條件，一般采用增益為11dBi左右的雙極化平板天線作為發(fā)射天線，桿塔可以采用路燈桿、大型廣告牌、路牌、居民區(qū)墻體、美化樹等，采用以上安裝方式最大的特點(diǎn)能夠使發(fā)射點(diǎn)安裝效果與城區(qū)建筑物融為一體，實(shí)現(xiàn)很好的美化效果（如圖2所示）。

RRU以及供電單元：遠(yuǎn)端RRU機(jī)箱可以采用普通的美化機(jī)箱、嵌入式廣告牌、附掛大型廣告牌、室外墻體、室內(nèi)站點(diǎn)墻壁等美化安裝方式（如圖3所示）。

圖1 1800M街道站中心機(jī)房和RRU發(fā)射點(diǎn)分布圖

圖2 美化天線安裝方式

圖3 RRU遠(yuǎn)端安裝方式

圖4 最優(yōu)小區(qū)覆蓋

天線選取方案論證：以某站為例，設(shè)計(jì)站間距為640米，街道兩側(cè)樓宇為6層，約18米高，街道寬度L約為50米。天線高度為4米、單站覆蓋距離W為320米。

對(duì)于街道站需要覆蓋到320米遠(yuǎn)處的水平夾角(垂直半功率角)θ可以由公式(1)得出：

天線垂直波瓣角為2θ，在天線實(shí)際安裝過程中，考慮到下傾角過大會(huì)使天線的方向圖變形，機(jī)械下傾角一般不超過4度，加上電下傾總下傾不超過10度。天線的水平波瓣角β可用公式(2)計(jì)算得出：

以街道樓宇L1為40米寬作為覆蓋目標(biāo)，單站覆蓋距離W1為50米，對(duì)于街道站覆蓋街道對(duì)面建筑物的天線垂直半功率角θ可以由公式3得出：

天線的水平波瓣角β可用公式(4)計(jì)算得出：

普通板狀天線水平波瓣角為60-120°，垂直波瓣角為8-16°，完全可以滿足街道站覆蓋場(chǎng)景。以此方法得出結(jié)論，只要明確站點(diǎn)間距、建筑物最低層與天線高度差，綜合考慮美化、安裝等因素，就可以選用出適合的天線。

3.3 引電方案

引電應(yīng)根據(jù)就近取點(diǎn)的原則，充分利用遠(yuǎn)端RRU發(fā)射點(diǎn)周圍民用電，對(duì)于周圍無法使用民用電的發(fā)射點(diǎn)，可以考慮選用直流遠(yuǎn)供技術(shù)取電，采用直流遠(yuǎn)供需要重新放置復(fù)合光纜。

4.建設(shè)效果評(píng)估

本文中，我們采用Atoll仿真軟件[4]驗(yàn)證站點(diǎn)分布合理性，仿真的最優(yōu)小區(qū)如圖4所示，通過對(duì)天饋參數(shù)的調(diào)整我們可以看到1800M站點(diǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋，各小區(qū)主導(dǎo)頻覆蓋合理，基本沒有越區(qū)覆蓋的現(xiàn)象。通過合理調(diào)整現(xiàn)網(wǎng)以及新建RRU發(fā)射點(diǎn)的工參，可以有效避免越區(qū)覆蓋。通過上面的分析我們可以看出此類街道拉遠(yuǎn)站點(diǎn)的建設(shè)模式符合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要，有利于GSM立體網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，解決現(xiàn)網(wǎng)中存在的諸多問題。

5.結(jié)束語

本文從GSM900無線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前存在的干擾、覆蓋等問題入手，提出利用街道拉遠(yuǎn)站點(diǎn)建設(shè)DCS網(wǎng)絡(luò)，并且具體介紹了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、天饋建設(shè)、設(shè)備安裝、美化方案等方面的內(nèi)容，文章最后通過仿真論證的方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)效果進(jìn)行初步評(píng)估。建議竣工驗(yàn)收后應(yīng)該從以下角度對(duì)現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，主要為調(diào)整原有宏站的方位角，避免和路燈結(jié)構(gòu)化發(fā)射點(diǎn)重疊覆蓋，搬遷原有高站，調(diào)整現(xiàn)網(wǎng)1800M拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，避免對(duì)其他站點(diǎn)的干擾。

[1]吳曉升.GSM網(wǎng)城區(qū)深度覆蓋的研究[J].移動(dòng)通信,2008(5).

[2]戈玲,邱杰,楊明帥.GSM立體結(jié)構(gòu)組網(wǎng)策略研究[J].移動(dòng)通信,2008(21).

[3]韓喆.城市街道無線通信覆蓋解決方案[J].電信快報(bào),2011(9).

[4]Forsk公司.Atoll通用功能用戶手冊(cè)2.5.2版本.