一種DCS網絡快速建設模式探討

江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司 畢丹宏

1.引言

隨著城市的迅速發展，人口聚集量進一步增加，話音業務持續穩定增長，數據業務增長更為突出，GSM網絡負荷日益增加，網絡資源需求進一步增大[1]。站間距進一步縮小，頻率規劃和網絡選點更加困難。話音業務密度的增加以及數據業務的快速增長，導致網絡底噪抬升，進一步加劇了網絡干擾。在資源方面，經過多年的建設，小區分裂達到極限。頻率復用方面，話務熱點區域頻率復用度也已達到極限。

本文分析了引入DCS1800M街道站的必要性，重點從整體拓撲結構、天饋安裝、美化方式、取電方案等幾個方面介紹站點的建設方案，本文最后通過仿真的方式論證此類站點的建設效果，并且對建設方案進行了經驗總結。

2.網絡分層建設

解決無線網絡質量的實質是把容量、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。從而在技術上找到了一條解決無線網絡質量的有效途徑。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絡承載能力，通過下層網絡的建設解決密集城區深度覆蓋問題，把話務轉移到下城，使信號覆蓋和干擾變得更容易控制，以提升網絡語音質量，豐富站點資源。通常把網絡分為三層，即蜂窩網層、微蜂窩層和高層站。蜂窩網（宏蜂窩）層主要是用來滿足覆蓋要求；微蜂窩層通過降低發射功率以及利用建筑物阻擋電波的擴散這兩種方法使得采用更緊密的頻率復用方式成為可能；高層站的設置是為了解決大城市高層建筑物密集區上層的室內通話問題[2]。

3.DCS街道站方案設計

街道站作為分層網絡建設的一個重要環節起著舉足輕重的作用[3]。采用1800M頻點建設街道站是當前比較合理的選擇。

DCS街道站就是把高頻率復用度的信道組組成單獨的基站，并且這些站有較低的天線高度。從提高網絡容量、降低網絡干擾、提高用戶感知度等方面來講，連續覆蓋時，手機終端在空閑態已經駐留1800M小區，業務也基本都在1800M小區進行，頻間切換次數較少，網絡性能好。同時1800M頻點資源相較900M豐富，網絡干擾較少；不連續覆蓋的情況下，空閑狀態時，手機終端根據實際電平覆蓋情況自由選擇網絡，如果手機駐留在900M小區，則在900M起呼，在通話過程中，隨著手機的移動，如果1800M鄰區中有電平較高的鄰區，則觸發頻間切換，使手機從900M切換至1800M網絡，導致切換頻次增加，降低網絡性能。

在建設1800M網絡連續覆蓋的背景下，我們認為1800M拉遠街道站具有以下優勢：

a.物業協調簡單，桿塔僅僅需要和市政部門協商即可完成，引電也可以就近利用街道兩邊的民用電，總體來看，建設周期和建站成本將會大大減少；

b.可以大幅度吸收低層樓宇、街道、道路的話務，從而減少中高層站的覆蓋范圍，減輕覆蓋容量，有效推進網絡結構整治中的過覆蓋小區、高配小區、網絡結構化問題區域、雙頻網均衡的整治；

c.減少網絡重復投資建設，網絡建設工程是一個逐步縮小覆蓋半徑的過程，早期建設的站點存在站址過高，站點分布不合理等問題，而采用這種街道站的方式可以直接實現1800M網絡的連續覆蓋；

d.傳輸設計可以利用現有管道資源，傳輸現有管道分布于街道兩側，RRU可以直接采用跳纖的方式接入，最大程度上節省傳輸資源。

在街道站建設和實踐過程中需要多種技術的支持和保證，主要是以下幾個方面：

a.話務切換和負荷均衡。優化半速率的使用和啟用話務切換處理擁塞的機制，解決單個扇區話務擁塞的問題；通過話務切換實現話務在上層網絡、下層網絡和室內分布三層網絡間的合理分擔，確保各層網絡負荷均衡；

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

c.光纖拉遠。將基站射頻信號通過光端機轉成光信號，經光纖鏈路傳送到遠端，再將光信號轉成基站射頻信號，經過天線進行發射。光纖拉遠技術解決了城區站點難找的問題，依托現有站點進行遠距離覆蓋，實現基站設備的集中放置，便于統一管理和設備維護；

d.就近引電。由于采用光纖拉遠技術，遠端RRU的供電問題亟待解決，由于RRU位于街道兩側，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，無線環境復雜，無線信號穿透損耗增大，出現了許多室內及小區覆蓋盲點；話音業務密度的增加以及數據業務的快速增長，部分900M站點經常擁塞，同時導致網絡底噪抬升，進一步加劇了網絡干擾。下面將分別就整體建設方案、天饋美化安裝、引電方案做詳細的介紹。

3.1 整體方案

目前GSM1800M站點為9個，主要分布于城區話務量較高的中心地帶，現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站點擁塞問題較為嚴重，新建1800M站點面臨著諸多問題，例如選址難度加大、業主糾紛加劇、現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，要在短時間內新建大量1800M站點難度較大。在這種情況下，我們提出采用1800M街道站的覆蓋策略，該地區城區總面積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，該區域需求總站點數量為：

區域內原有1800M站點為9個，故本次新增26個遠端拉遠站點，通過初步估算，我們確定整體方案是利用3個中心機房放置11套BBU，遠端采用26個RRU拉遠單元，64個雙極化天線形成1800M連續覆蓋區域（如圖1所示），圖中三葉草圖例為原有1800M站點。采用此類建設方式可以有效改善城區干擾、解決話務擁塞、降低干擾、提高道路覆蓋率、對城中村進行深度覆蓋。

3.2 天線美化安裝及選型

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

RRU以及供電單元：遠端RRU機箱可以采用普通的美化機箱、嵌入式廣告牌、附掛大型廣告牌、室外墻體、室內站點墻壁等美化安裝方式（如圖3所示）。

圖1 1800M街道站中心機房和RRU發射點分布圖

圖2 美化天線安裝方式

圖3 RRU遠端安裝方式

圖4 最優小區覆蓋

天線選取方案論證：以某站為例，設計站間距為640米，街道兩側樓宇為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。

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

天線垂直波瓣角為2θ，在天線實際安裝過程中，考慮到下傾角過大會使天線的方向圖變形，機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)計算得出：

以街道樓宇L1為40米寬作為覆蓋目標，單站覆蓋距離W1為50米，對于街道站覆蓋街道對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景。以此方法得出結論，只要明確站點間距、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

引電應根據就近取點的原則，充分利用遠端RRU發射點周圍民用電，對于周圍無法使用民用電的發射點，可以考慮選用直流遠供技術取電，采用直流遠供需要重新放置復合光纜。

4.建設效果評估

本文中，我們采用Atoll仿真軟件[4]驗證站點分布合理性，仿真的最優小區如圖4所示，通過對天饋參數的調整我們可以看到1800M站點已經實現連續覆蓋，各小區主導頻覆蓋合理，基本沒有越區覆蓋的現象。通過合理調整現網以及新建RRU發射點的工參，可以有效避免越區覆蓋。通過上面的分析我們可以看出此類街道拉遠站點的建設模式符合當前網絡發展的需要，有利于GSM立體網絡的建設，解決現網中存在的諸多問題。

5.結束語

本文從GSM900無線網絡當前存在的干擾、覆蓋等問題入手，提出利用街道拉遠站點建設DCS網絡，并且具體介紹了網絡的拓撲結構、天饋建設、設備安裝、美化方案等方面的內容，文章最后通過仿真論證的方式對網絡建設效果進行初步評估。建議竣工驗收后應該從以下角度對現網進行優化，主要為調整原有宏站的方位角，避免和路燈結構化發射點重疊覆蓋，搬遷原有高站，調整現網1800M拓撲結構，避免對其他站點的干擾。

[1]吳曉升.GSM網城區深度覆蓋的研究[J].移動通信,2008(5).

[2]戈玲,邱杰,楊明帥.GSM立體結構組網策略研究[J].移動通信,2008(21).

[3]韓喆.城市街道無線通信覆蓋解決方案[J].電信快報,2011(9).

[4]Forsk公司.Atoll通用功能用戶手冊2.5.2版本.