國道沿線移動網絡優化

【摘要】通過分析影響國道沿線移動網絡覆蓋問題的原因，指出了調整優化的指導原則，并制定了具體的調整方案用以提高網絡的覆蓋率和通話質量，保證網絡資源得到最佳利用。

【關鍵詞】國道移動網絡優化直放站

一、引言

國道是指具有全國性政治、經濟意義的主要干線公路，它是連接市區和郊區以及省市間經濟交流的紐帶，更是重要物資的運輸線，所以必須重視國道沿線移動網絡的規劃建設。但是各家運營商在網絡建設初期，只在國道沿線村鎮及旅游景點建設了基站，沿線存在很大部分盲弱區，而且國道線性分布，沿線的地理環境也不同于市區，它的話務量會周期性變化，這就為我們的優化工作提出了難題。以下首先分析國道沿線移動網絡存在的問題，然后制定了優化原則，最后提出具體的調整方案。

二、國道移動網絡問題分析

國道穿越地形復雜的地區，由于山體、植被的屏蔽和吸收作用，造成了無線電波較大的傳輸衰減，基站發射信號或被阻擋或被屏蔽，形成了移動信號的弱場強區甚至盲區，而無法保證用戶的通信質量。例如山區國道的連續急轉彎處尤其是事故多發地段，這些場所正是移動通信用戶需要及時服務的地方。

在國道沿線可能是出于如下原因產生掉話。

（1）移動通話過程中發生切換，如果目標小區與源小區之間沒有足夠的重疊區域，切換時因無法及時釋放源小區的信道并完成連接到目標小區的信令交互而造成切換失敗。在GSM網絡中由于切換為硬切換這將導致用戶短信發送失敗、通話斷續甚至掉話，在3G網絡中重疊區過小也降低了軟切換的效果。

（2）覆蓋不合理引起干擾，也容易發生掉話。采用頻率復用的移動通信系統，若兩個基站（1，2）之間隔有一個基站（3），1、2基站可能使用相同的頻率，如果1基站天饋線參數設置不合理，覆蓋控制不好，越過3基站覆蓋到了2基站，這將會產生嚴重的干擾，以至于掉話。同理采用擾碼復用的CDMA網絡也會產生擾碼干擾。

（3）孤島效應，當基站覆蓋在多山地區等特殊地形時，由于水面或山峰的反射，使基站在原覆蓋范圍不變得基礎上，在很遠處出現飛地，而與之有切換關系的相鄰基站卻因地形的阻擋覆蓋不到，這樣就造成飛地與相鄰基站之間沒有切換關系，飛地因此成為一個孤島（如圖1所示）。

在移動網絡中由于孤島現象的存在，導致孤島覆蓋周邊小區的切出切換失敗率大幅提高，而在孤島內無線信號強度也不穩定影響了網絡服務質量。

（4）上下行鏈路不平衡。在國道沿線，基站多設在山脊上，地勢較高，移動用戶多在車內，上下行的鏈路損耗并不相同。如果基站的發射功率設置過大，而手機功率有限，上行信號不能到達基站時，就會出現因基站接收不到上行信號而掉話。

直放站又稱為射頻中繼站，是一種擴大無線電波覆蓋，增強信號接續能力的無線電中繼設備。從傳輸方式上可以分為無線直放站和有線直放站，無線直放站包括同頻、移頻直放站，有線直放站是指光纖直放站。由于直放站架設簡單、建設周期快且成本較低所以在網絡建設初期國道沿線大量采用了這種設備特別是無線同頻直放站。

性能不佳、天饋線參數和發射功率配置不合理的直放站都會對無線環境引入干擾，可歸納為下述幾種：

（1）Noise Floor（基底噪聲）。由于無線直放站不只是對施主天線接收到的信號做放大作用，其對熱噪聲仍然會放大，當熱噪聲干擾到基站時，則會降低基站的接收靈敏度。

（2）直放站自激。無線直放站的施主天線和發射天線隔離度不夠或增益太大會產生自激。施主天線放大了發射天線的信號，使得直放站無法正常工作。

（3）互調波所造成的干擾。當使用無線直放站時，輸入施主天線的信號太強時，會造成直放站內的功率放大器飽和，如此則會使得產生的的互調波太大造成干擾。

（4）同頻及鄰頻干擾。選頻點式直放站或是光纖直放站，可對單頻點（或多頻點）進行放大，故可設計較大的輸出功率，若放大后的信號漏到其他的小區，而該小區中存在相同的頻點或鄰近的頻點，則會增加這個小區的掉話率。

國道沿線覆蓋目標是以交通線為主，兼顧周圍的一些村莊、鄉鎮、旅游景點和工業區。移動用戶流動性強，話務不均衡，容量也較少，業務需求以語音通話為主。為了確保無線通信的可靠性，每個扇區最少也會配置2個載頻提供冗余備份。根據話務統計分析覆蓋旅游景點的基站話務量存在明顯的季節性波動，景點內基站的設備利用率在話務量峰值時較高，其他覆蓋型宏基站載頻利用率都非常低。

三、網絡優化調整原則

移動網絡的調整包括扇區覆蓋最大化和容量資源分布合理化兩個方面。國道優化主要是覆蓋最大化和載頻配置的合理性方面。通過基站減容和拆除、天饋系統調整、站型調整來提升設備利用率；通過合理利用直放站延伸覆蓋，在現有資源的基礎上，實現網絡覆蓋的最大化；通過調整相應射頻及切換參數提高話務質量。當然還要保證總體投資及未來運營成本要相對合理。

總的國道移動網絡調整所依據的基本思路和原則如下：

（1）針對國道話務業務線狀分布、沿途村鎮用戶相對集中的特點，采用“基站載頻集中設置、直放站延伸覆蓋”的方式解決國道沿線覆蓋與容量需求；

（2）綜合采用替換、搬遷、新建和天線調整等多種方式，提升國道覆蓋水平；

（3）根據站型與站址情況及沿線話務量需求，有針對性的配置載頻資源；

（4）考慮資費調整帶來的話務增長，容量配置適度超前；

（5）基站應當設置在具備穩定供電條件的地方，提高網絡可靠性；

（6）對于無線直放站、直放站級聯等存在干擾隱患的設備考慮進行替換；

（7）國道沿線大都有光纖資源可供利用，優先使用性能可靠的光纖直放站。（8）盡量利用原有鐵塔等配套設施，保護原有投資。四、網絡優化調整方案

國道主要實現線狀覆蓋，可采用雙向小區，在穿過城鎮、旅游點的地區，可綜合采用三向、全向小區。由于公路環境的差異很大，如跨省道路所經過的地形往往復雜多變，有平原、高山、樹林、隧道等，因此移動網絡的規劃和天線選型必須在充分勘察的基礎上，靈活規劃。

純道路覆蓋：可選用雙載頻的一體化小基站，采用地形匹配天線，天線的方向圖必須與公路的延伸方向匹配。優先選擇在道路拐彎的地方建站，同時定向天線的前后比不應過高，這是由于道路覆蓋基本上都是面向快速移動的用戶，如果天線前后比太高，則很容易導致兩個小區的交疊深度過小，不利于切換的正常進行。

途經鄉村鎮的覆蓋：以面狀覆蓋為主同時提供較高話務量容量，可考慮在道路附近高處選址建站，既滿足道路覆蓋的延伸距離又為沿途鄉村鎮居民提供了移動網絡覆蓋。可考慮采用一體化基站以節省配套成本，天線可選用全向天線或定向天線，尤其在選擇全向天線時，必須根據站址和覆蓋目標的高度差與視距角度來配置電子下傾角避免“塔下黑”現象。

直放站憑借配套條件簡單、建設成本低、建設周期短、應用靈活方便等因素，一直都是網絡延伸覆蓋的首選，在實際應用中，一般多用光纖直放站和同頻直放站兩種，其中光纖直放站的可靠性和靈活性更強。

（1）光纖直放站

采用無線直放站有時會存在以下問題，一是理想的站址位置難以避免信號自激；二是信號源強度小，不能達到直放站的要求。此時若距離宿主基站的距離在15公里以內，可以利用沿途的光纖傳輸資源將宿主基站的信號源引至目標區域建設光纖直放站。光纖直放站可以兩方向重發或全向重發，有利于站址的選擇和網絡覆蓋。

（2）同頻直放站

同頻直放站無需傳輸電路、應用靈活、實施簡便。一般需要接收到的信號源強度達到-78dBm以上，對覆蓋范圍較小的路段進行覆蓋。同頻直放站使用中一定要避免信號的自激，站址位置要在宿主基站和覆蓋目標之間，重發信號方向盡量控制在以宿主方向為中線的180度以外，如果直放站近端和遠相距較遠建議使用移頻直放站。

（1）為提高主設備利用率，可以利用道路沿線已有的光纜傳輸資源，在直放站級聯不超過2級的原則下，將話務量較低的宏基站替換為光纖直放站，替換后盡量利用原有的天饋系統及鐵塔等配套設置；

（2）為提高移動網絡服務質量，在具備光纜傳輸條件地區優先將無線直放站替換為光纖直放站；

（3）對有較大話務量的宏基站，例如村鎮和旅游景點附近的站點，可通過調整天饋線系統改進覆蓋效果和網絡質量。

（4）對于原本帶有多級直放站的宏基站對其進行拆除和替換要首先考慮其所帶直放站的信源提取問題，重新建立可行的施主關系后在進行拆除替換。

（5）站址調整要根據話務量在國道的分布并綜合考慮地形地勢。覆蓋國道的基站最好建在公路沿線轉彎處的山脊上，并分兩方向分別覆蓋。覆蓋鄉鎮并兼顧國道的要盡量選址在鄉鎮的開闊地，地勢要相對較高。

基站的容量配置是在分析以往覆蓋范圍內話務量情況得到預期的話務量最大值從而得出不同小區的容量。由于國道沿線使用了直放站設備，他們吸收的話務量也應計算到信源小區內。

GSM系統的基站，主要的干擾來自于同頻干擾和鄰頻干擾，基站各小區所使用的載波要做好頻率規劃。基于CDMA系統的基站，主要的干擾來自于本小區內和鄰近小區中的信道碼的非正交性，基站各小區要做好擾碼規劃。

對于小區系統參數的調整，針對快速移動導致的頻繁切換掉話和語音質量的降低可以通過調整功率控制參數加快功率控制頻率使現網中的信號強度與質量達到最佳，也可以調整切換算法參數降低切換門限值減少頻繁切換，還可以調整解調參數降低解調門限值。

對于小區物理參數的調整，應根據覆蓋目標區域調整天線方向角同時為了避免孤島效應及過覆蓋，設置適當的天線下傾角并控制好天線口的發射功率。

由于國道沿線大量采用了太陽能直放站設備，故障率較高，因此建立一套完整的直放站監控系統是非常必要的，如果出現故障可以第一時間通知維護人員。另一方面，通過監控系統也可以根據網絡變化隨時調整直放站參數（包括增益，載波和頻率等等），增加網絡的可控性。

五、結束語

國道沿線移動網絡優化有其特殊性，本文僅就優化工作中遇到的一些問題和采用的一些方法進行了初步探討。隨著國道覆蓋力度的加大、城市間經濟交流的密切加深、各種先進技術的應用，無線網絡優化的工作還需要進一步深入研究。

參考文獻

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