畢丹宏

（江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司，南京 210019）

1 引言

隨著GSM站間距進(jìn)一步縮小，頻率規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)選點更加困難，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，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[1]。在頻率復(fù)用方面，話務(wù)熱點區(qū)域頻率復(fù)用度也已達(dá)到極限。解決無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的實質(zhì)是把容量、覆蓋用不同的層來解決，并在各層強化，使容量和覆蓋這對矛盾在同一層中得到緩減，從而在技術(shù)上找到一條解決無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的有效途徑。近期熱點技術(shù)方案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，使信號覆蓋和干擾變得更容易控制，以提升網(wǎng)絡(luò)話音質(zhì)量，豐富站點資源[2]。

2 GSM網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析

面對即將到來的LTE網(wǎng)絡(luò)，用戶向4G網(wǎng)絡(luò)的遷移是一個漫長的時間，即使4G網(wǎng)絡(luò)非常成熟的發(fā)達(dá)國家，GSM在4～5年內(nèi)仍是收入和盈利的基礎(chǔ)。一些主流運營商認(rèn)為GSM至少還有10年的生命周期。但是當(dāng)前GSM網(wǎng)絡(luò)存在諸多問題，能否在4G用戶普及之前繼續(xù)維持運營商的利潤增長，需要我們對GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和局部調(diào)整，以下從幾個方面闡述GSM中存在的問題。

從設(shè)備能力分析，一般基站在使用7年后將進(jìn)入失效期（如圖1所示）。8年以上基站比例較大將導(dǎo)致EDGE終端被迫使用GPRS業(yè)務(wù)，維護(hù)難度劇增，老舊設(shè)備廠家軟硬件版本支持力度加速下滑，LTE長期演進(jìn)能力差，硬擴容站點較多，導(dǎo)致反復(fù)進(jìn)站，多數(shù)站點功耗預(yù)計增加30%～50%。

圖1 基站壽命分析曲線

從網(wǎng)絡(luò)容量分析，主要城市無線資源利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出集團規(guī)定指標(biāo)，局部半速率比例高、全網(wǎng)擁塞率高、急需全網(wǎng)擴容。未來兩年預(yù)計數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長150%，話音業(yè)務(wù)增長30%。網(wǎng)絡(luò)扁平化難以支持容量立體化。

從網(wǎng)絡(luò)覆蓋分析，高樓層迅速增多，導(dǎo)致高層覆蓋問題顯現(xiàn)，同時加劇底層覆蓋問題。覆蓋投訴占比超過一半以上，熱點區(qū)域室分容量小區(qū)低于2%，網(wǎng)絡(luò)覆蓋維系依靠高站、中層站和直放站的傳統(tǒng)覆蓋模式，早已不適應(yīng)城市立體化發(fā)展現(xiàn)狀，與此相對應(yīng)的1800 MHz小區(qū)占比較低。

從四網(wǎng)融合分析，GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載效益不高，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)負(fù)荷不足，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)容量快速增長，但不分流GSM網(wǎng)業(yè)務(wù)，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商獨立，互操作性差，TD-SCDMA分流GSM網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比例較低[3]。

從頻率復(fù)用分析，E頻點退網(wǎng)，一半以上的900 MHz小區(qū)配置大于6載波，900 MHz頻率復(fù)用度降低至網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量開始下降的邊緣，1800 MHz超過一半小區(qū)載波配置大于8。

隨著站距的減小，業(yè)務(wù)量和無線環(huán)境復(fù)雜度的增加，必將導(dǎo)致頻率復(fù)用距離減小，同時深度覆蓋建設(shè)滯后，種種因素必將導(dǎo)致覆蓋不足和底噪抬升（如圖2所示）。

圖2 底噪抬升原因分析

隨著城市高密度立體化、容量立體化、底噪節(jié)節(jié)攀升、底層電平持續(xù)弱化、高層干擾趨重（如圖3所示）。雖然網(wǎng)絡(luò)KPI逐年提升，但用戶感知逐年下降，KPI無法真實反映用戶的感受。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為移動網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展的最大障礙。

圖3 底噪、底層覆蓋電平與業(yè)務(wù)分布高度關(guān)系圖

3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整策略

當(dāng)前急需淘汰老舊設(shè)備，全面提升覆蓋、語音質(zhì)量和數(shù)據(jù)承載能力。隨著城市快速發(fā)展導(dǎo)致無線環(huán)境不斷變化，傳統(tǒng)機房式建站模式難以適應(yīng)快速覆蓋，需要提供多形態(tài)、小體積、大容量基站，以使用分層組網(wǎng)場景。居民環(huán)保意識增強將導(dǎo)致機房獲取困難，退租后機房式基站受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，站址選擇和安裝以及偽裝需求急速提升。立體建網(wǎng)作為近期最新的研究成果已在重點城市得到應(yīng)用，立體建網(wǎng)主要包含直放站替換、網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代化、GSM/TD-SCDMA融合，精確覆蓋等方面的內(nèi)容。

在立體建網(wǎng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過程中，需要做到精確覆蓋，根據(jù)話務(wù)分布、地形地貌、建筑結(jié)構(gòu)特點有針對性更改建設(shè)方案。針對大型商業(yè)地區(qū)采用RRU獨立小區(qū)提供底層容量，RRU共小區(qū)提供底層覆蓋；針對工業(yè)園區(qū)采用分布式基站，RRU級聯(lián)共小區(qū)解決話務(wù)潮汐變化問題；針對市區(qū)大型公園等開闊地帶采用高容量RRU，閑時RRU共小區(qū)提供覆蓋，忙時RRU按照預(yù)定分裂方案提供容量；針對大型辦公樓宇、賓館等話務(wù)熱點區(qū)域采用RRU加光纖分布或微蜂窩加內(nèi)置天線的覆蓋方式；針對居民區(qū)底層覆蓋，采用一體化低功率小基站加內(nèi)置天線的方式，既可以避免干擾小區(qū)外宏站，也可有效解決低層容量和覆蓋問題。

4 立體網(wǎng)建設(shè)方式

立體建網(wǎng)的核心內(nèi)容是分層規(guī)劃以及解決頻率復(fù)用的問題。分層規(guī)劃應(yīng)著力于調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，解決不利于干擾控制、質(zhì)量提升的規(guī)劃問題，提升用戶感受。通常把各層定義為微蜂窩層、室分熱點層，宏站覆蓋層和宏站容量層[4]，各層定位如表1所示。

表1 立體網(wǎng)各層定位

我們以某地區(qū)城市廣場為例，寫字樓建有分布系統(tǒng)但高層信號雜亂，干擾大，廣場主要依靠高站、中站和直放站覆蓋，存在大量切換區(qū)，越區(qū)干擾嚴(yán)重，通話質(zhì)量差。對于此種類型區(qū)域，我們采用共小區(qū)解決方案，首先是搬遷高站至中層樓宇，解決最大干擾源；其次是RRU替換分布系統(tǒng)直放站信源；然后采用耦合室分信源信號的方法覆蓋部分無室分的小高層樓宇；最后是采用新建微蜂窩方式吸收高層樓宇近點的熱點話務(wù)。對于廣場區(qū)域，在中層樓宇新建1800 MHz網(wǎng)絡(luò)解決話務(wù)容量不足的問題（如圖4所示）。

圖4 共小區(qū)調(diào)整CBD核心區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

立體建網(wǎng)需要考慮的另外一個重要問題是頻率復(fù)用。根據(jù)載干比要求和頻率復(fù)用度的關(guān)系：q=D/R=SQRT(3×N)

其中D為復(fù)用距離，R為小區(qū)半徑，N為復(fù)用簇小區(qū)數(shù)，q為頻率復(fù)用度；

其中r為路徑損耗斜率，m為同頻復(fù)用小區(qū)數(shù)；

現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用的4×3復(fù)用情況下，C/I最差計算約為13dB，現(xiàn)網(wǎng)實際無法達(dá)到，且根據(jù)經(jīng)驗該值主要適用于TCH信道；

不同業(yè)務(wù)信道復(fù)用度要求不同，以BCCH信道為例理論上可以按4×3復(fù)用，復(fù)用度為12，BBCH載頻內(nèi)包含本小區(qū)所有的信令信息，一旦干擾嚴(yán)重將造成所有用戶的通信失敗，因此放寬余量，按6×3復(fù)用，復(fù)用度為18；

對于TCH信道，理論上可以按4×3復(fù)用，復(fù)用度為12，可以通過采用跳頻等技術(shù)壓縮復(fù)用距離，做到3×3復(fù)用，復(fù)用度為9～12；

對于PDCH信道，干擾較話音提升6 dB左右，載干比要求提升，根據(jù)計算復(fù)用度要求為13.28；

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長帶來底噪抬升，干擾增加，同比例下數(shù)據(jù)比話音下行干擾高6 dB，干擾增大提升了對頻率復(fù)用度的要求，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占比為n%時，頻率復(fù)用度要求為（13.28-12)×(4×n%+1-n%）/4，因此數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占比每提升10%，考慮干擾和復(fù)用度要求，承載業(yè)務(wù)密度下降約1%～3%。

考慮全網(wǎng)平均載干比始于頻率復(fù)用度5×3，拐點出現(xiàn)在4×3和3×3之間，復(fù)用度過高將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量明顯下降；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的質(zhì)量下滑始于拐點5×3，因此建議全網(wǎng)平均頻率復(fù)用度不低于4×3，900 MHz平均站型不超過S6，1800 MHz平均站型不超過S8。當(dāng)前中國移動934～954 MHz帶寬，按照20 MHz帶寬計算，建議設(shè)置6個室分專用頻點，25個BCCH專用頻點，使得20 MHz頻率資源，實現(xiàn)S6/6/6平均站型，頻率復(fù)用度為12；25 MHz頻率資源的1800 MHz系統(tǒng)，建議設(shè)置10個室分頻點，27個BCCH專用頻點，在頻率復(fù)用度為12的前提下，可以實現(xiàn)S8/8/8平均站型。

5 總結(jié)

本文探討的GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整，旨在分析轉(zhuǎn)型期GSM網(wǎng)絡(luò)面臨的困境，提供網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的建議及方式。對于即將到來的LTE網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)期，除了日常的規(guī)劃、選址、設(shè)計、實施等工作，有必要借鑒GSM立體網(wǎng)的建設(shè)經(jīng)驗，從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期就做好全網(wǎng)的結(jié)構(gòu)規(guī)劃與調(diào)整，避免搶工期造成不必要的重復(fù)建設(shè)問題。

[1]吳曉升.GSM網(wǎng)城區(qū)深度覆蓋的研究[J].移動通信,2008,32(5):60-63.

[2]戈玲,邱杰,楊明帥.GSM立體結(jié)構(gòu)組網(wǎng)策略研究[J].移動通信,2008,32(21):64-67.

[3]丁東.GSM立體網(wǎng)覆蓋思路和解決方案[J].電信技術(shù),2010,(8):52-54.

[4]劉靜艷,張陽.基于MR數(shù)據(jù)的GSM網(wǎng)立體鄰區(qū)優(yōu)化技術(shù)研究[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2012,25(8):51-54.