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    应用领域

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    TETRA系统无线网络规划简析

    作者:信息编辑管理员 来源:原创 日期:2014-12-05 15:58 浏览:

    摘要:TETRA数字集群系统,是为专业用户而设计,应用于对网络服务有高标准要求公共安全和治安领域。系统具有多基站方式工作和大区域覆盖的特点,因此极大地节约了投资和运营成本。其中以网络功能、可靠性和服务质量为目标的无线网络规划尤为重要。本文将对TETRA系统无线网络规划的思路进行简要分析。

    关键词:TETRA系统,无线网络规划,基站,无线覆盖,初始规格,干扰,容量,链路预算

    1 信息收集分析
           在进行无线网络规划前期,需要对用户需求、业务类型(包含集群业务、电话业务、承载业务和补充业务)进行调研分析,并收集归纳其中关键的信息,例如流量模型、用户数量
    用户在网络地域中的分布情况无线覆盖地域范围等。

    1.1 流量模型
           用户组可以使用不同种类的业务规格,对用户通信运行状况进行分析,为网络提供更高的可靠性,并以网络规划为基础,验证其规格与实际使用情况是否符合。流量模型有两个主要因素:话务量和话务类型。

    1.1.1 话务量
          话务量的估算(可参考爱尔兰B或者爱尔兰C表公式)主要基于以下数据:
    l  在忙时,每个用户和每个通话组的平均话务量
    l  呼叫平均持续时间
    l  每平方公里的用户数量和通话组数量
    l  呼叫类型:组呼、个呼、数据呼叫或与外部系统的呼叫

    1.1.2 话务类型
          不同类型的通信形成的话务如下:
    l  位于不同小区的两个无线用户之间的半双工个呼在他们各自的小区中各保留着一个业务信道(包含一个上行和一个下行信道)。如果那两个用户占据相同的小区,则只需要1个业务信道。
    l  位于不同小区的两个无线用户之间的全双工个呼在他们各自的小区中各保留着一个业务信道(包含一个上行和一个下行信道)。如果那两个用户占据相同的小区,则在该小区中共需要2个业务信道。
    l  组呼在每个小区中保留一个业务信道(包含一个上行和一个下行信道),包含一个或多个组成员。
    l  状态信息和短数据信息(SDS)是在控制信道中被发送。由于信号传输能力有限,也有必要对网络中SDS信息的使用范围进行估算。
    l  分组数据信道的保留与语音话务一样。也需要去预估数据传输业务的数量、重要性和速度要求。
    l  与外部网络(PSTN/PABX)的呼叫需要在无线用户占据的小区中保留一个业务信道(包含一个上行和下行信道)。
          如果涉及的小区处在不同交换机下或者PSTN/PABX接口没有处在最近交换机中,则将会产生交换机间的话务流量。

    1.2 无线覆盖地域范围
           无线覆盖地域范围决定了所需基站和交换机的数目。此外,小区的覆盖受区域类型的影响很大:例如密集城区、中小城市、郊区、乡村等。因此,网络规划人员需要了解两方面信息:
    室内覆盖情况、地理范围中包含的指定区域。其中地理范围中包含的指定区域有:道路、水路(大河和湖泊)、管道,海岸线和近海范围的覆盖,隧道和地铁系统等。

    2 工作流程
          网络规划工作在大多数情况下包含两个主要阶段:初始规格制定阶段和详细无线网络规划阶段。初始规格制定一般是在投标期间完成,随后再由承建单位进行详细网络规划,逐步地建立网络。


    2.1 初始规格制定
          初始规格制定的主要目的是提供一个满足该网络容量、覆盖和质量要求的拟建规模的估算。初始规格包含的信息如下:

    l  无线链路预算:根据基站和无线终端的灵敏度、无线终端输出功率、天线增益和各种损耗,得出基站发送的最大输出功率等级。
    l  无小区覆盖计算:结合无线链路预算结果进行计算,使用传播损耗公式(如Okumura-Hata模型)。Okumura-Hata模型路径损耗计算的经验公式为:


    l  基站站点配置
    l  频率复用方案
    l  容量计算:提供了网络能处理的用户数据或者话务负载。
    l  所有网元的数量,包括传输设备。
    l  输出:平均小区覆盖,设备清单,网络布置图。

    2.2 无线网络规划
          详细的无线网络规划由下图中的主要阶段组成:
          

    2.2.1 无线覆盖规划和基站选址

    2.2.1.1 室外覆盖规划和基站选址
         基站设置是无线网络规划设计的关键,它关系到无线网络的覆盖效果、设备利用率及投入使用后所产生的效益。系统基站的设置主要考虑以下原则:
         a.根据业务需求和覆盖目标,确定大致的建设规模。
         b.对无线传播模型进行调校,根据方案的设计目标(无线覆盖目标、质量目标)和链路预算的要求,充分考虑基站的有效覆盖范围,合理设置基站间距。由于传输模型只是模型,需使用场强测量和相应地调整来验证。
         c
    合理确定基站容量和配置,并在满足覆盖指标的前提下,根据系统可用无线带宽及未来话务预计增长情况,使得一段时间内只需增加基站载频数量,而无需对基站数量作较大调整便可满足容量需求。
         d
    应充分考虑无线网络拓扑结构的合理性,减少产生频率干扰的可能,减少以后网络优化的难度,避免造成日后过多的基站搬迁。
    2.2.1.2 室内覆盖规划
         尽量通过室外基站穿透覆盖方式完善室内信号的覆盖,尤其是普通建筑物的室内信号覆盖,从而有效降低整网投资。对于需重点覆盖的大型建筑物以及地铁等,可考虑采用室内分布系统加信号源的解决方式;对于隧道、地下停车场或者需临时覆盖的中小型建筑等特殊区域,可借助直通模式(DMO)、中继器或网关实现临时的延伸覆盖。
    2.2.2 容量规划
         
    容量规划是以话务模型和无线覆盖规划为基础,合理确定基站容量和配置,并在满足覆盖指标的前提下,根据系统可用无线带宽及未来话务预计增长情况,使得一段时间内只需增加基站载频数量,而无需对基站数量作较大调整便可满足容量需求。为了达到规定的阻塞率,在容量规划中提供了基站和信道的数量等数据。此外,当规划交换机网络时,容量规划也必需考虑交换机间的传输容量。
    2.2.3 频率规划
         频率规划的目标:最大化
    频率利用率(例如,定义每个小区的平均最大载波数),信道干扰保持在预定义的极限值以下。
    l  频率利用率
        TETRA具备了很高的频率利用率,频率间隔为25 KHz(一个25KHz提供4个信道)。如图2所示,采用了灵活的频率复用方式,要求同频小区之间不会互相干扰(干扰程度将由小区间距离和地势类型决定)。在制定频率分配方案时,建议遵循以下原则:
        a.有效利用频率资源,避免对其他地市造成频率干扰问题,有利于整个地区的频率复用和规划;
        b.尽量满足目前网络规模和将来扩容的需求;
        c根据地域特殊性,采用合理的复用系数;
        d可采用分组分频方式。
    l  干扰
        ETSI标准300 392-2中规定了同频和邻频信道干扰的比值:
        a.参考同频信道干扰比值C/Ic为19 dB
        b.参考邻频信道干扰比值C/Ia为-45dB
        为了保证系统所有设计服务区内载干比满足协议要求,在进行频率规划时,要针对不同的实际情况采用灵活的频率复用技术(如图3所示),以尽可能有效地利用频率资源。
     
                       图 2:频率复用                                                     图 3:同频信道和邻频信道干扰
    2.2.4 参数规划 
         无线网络规划也包含参数规划。参数值影响着语音的质量、呼叫切换的成功和MCCH的加载。需要规划的小区参数可分为如下几组:

         a.邻区定义
         b.切换参数
         c等级参数
         d功率控制参数

    2.3 网络验证和优化
         在试运行期间进行网络验证和优化阶段,是为了满足预期的覆盖和服务质量。网络验证和优化是一个迭代过程,每次系统网络经过调整,都必须重复进行该过程。

    3 输出规划
        无线网络规划的输出数据信息主要包含:
    l  系统网元和及其配置
    l  系统网元的位置
    l  覆盖预测和测量
    l  容量计算
    l  频率计划和干扰分析
    l  参数规划
    l  传输链路

    4 总结
         TETRA系统的无线网络规划要从地形、覆盖要求、设备技术指标、话务量、传输链路条件等方面综合考虑,保证网络容量、通信概率、系统服务等级(包含无线信道阻塞率、排队率)、呼叫建立时间等服务质量达到预期要求。

     

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