无线网络仿真与室内规划

北邮信息理论与技术教研中心BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter2005-3-29无线网络仿真与室内规划北京邮电大学信息工程学院牛凯[e-mail]2005-3-292BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter2.4室内规划的计算方法•室内覆盖场强预算方法•室内无线电波传播损耗公式•L=PL1m+20log(d)+FAF+8(dB)•式中：•L：路径损耗(dB)；•PL1m：距天线1米处的路径衰减，参考值为39dB；•d：距离(m)；•FAF：对于不同材料的环境损耗附加值(dB)。2005-3-293BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter•式中有8dB的误差值的来源•位置效应；频率衰落效应；时间衰落效应。2005-3-294BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenterWCDMA技术电波传播损耗的一些典型值5～8dB玻璃3～6dB木质家具3dB人体30dB箱体电梯5dB金属扶手电梯1～8dB天花板管道10～15dB混凝土楼板15～20dB(南方小，北方大)混凝土墙体10～15dB普通砖混隔墙(30cm)损耗材料类型2005-3-295BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter室内、室外参数取值•室内覆盖和容量计算中参数取值和室外的区别：•室外使用传播模型测试并校正方法，室内直接测试；•室内覆盖可以采用分布系统；•室内业务模型根据被覆盖对象的用户数、面积进行估算；室外覆盖根据业务模型预测进行。2005-3-296BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter室内业务模型建议业务属性10Kbyte(UL)/150Kbyte(DL)5%1%视频流上行64K下行384K分组域PS_UL64_DL38412Kbyte(UL)/48KByte(DL)5%20%浏览、图片铃声下载等上行64K下行128K分组域PS_UL64_DL12825Kbyte(UL)/25Kbyte(DL)5%20%多媒体短信上行64K下行64K分组域PS_UL64_DL640.0020.1%2%1%可视电话上行64K下行64K电路域CS_UL64_DL640.0251%2%100%语音上行12.2K下行12.2K电路域CS_UL12.2_DL12.2下行每用户平均忙时吞吐量平均忙时ErlBLER阻塞率用户比例典型业务承载速率承载域承载业务种类2005-3-297BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter室内分布用户数计算方法•从室内业务模型可以看出，各种业务用户数占有比例是不一样的；•一般来说，话音用户数的用户比例是100％；•可以通过计算话音用户数，计算出室内各业务用户数。2005-3-298BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter各种场所话音用户数计算方法30.02150—6,000建筑面积×75％×1/2×1/3×20％大型超市忙时：晚上4.280.02214—20,000建筑面积×80％×1/30×40％高级公寓50.02250—10,000建筑面积×75％×1/2×1/3×20％商场2.160.015144150—房间数×2×60％×80％宾馆3.60.015240250—房间数×2×60％×80％酒店忙时：白天60.02300—20,000建筑面积×75％×(1/10)×20％写字楼备注话务量Erl/栋业务量Erl话音用户数房间数量平均建筑面积m2语音用户数算法建筑物2005-3-299BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter话音用户数计算方法•话音用户数算法根据实际工程经验得出，如“建筑面积×75%×1/10×20%”是指：75%为实用面积的比率；1/10为人员与办公面积的比率；20%为手机的拥有率；“平均建筑面积”按相应建筑物进行估算。话音用户数根据话音用户数算法得出;•在进行话务量统计时，应考虑忙时是否能够在时间互补。写字楼主要在白天产生话务量，公寓则是在晚上产生话务量，它们在时间上存在话务量互补特性。利用这一特性，可以提高基站的话务量和资源的利用率。2005-3-2910BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter三、3G增强覆盖与容量的措施•提高覆盖、容量的理论基础•提高覆盖的方法•提高容量的方法•性能比较(与标准网络配置)2005-3-2911BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter增强覆盖与容量的基础•“统一规划，分布实施”是码分多址网络建设的基本策略，这个基本策略通过规划的基站密度体现。而基站的密度应该考虑现在和未来覆盖、容量的需求。•“统一规划，分布实施”从容量角度来讲，不加入新的基站，基站的密度应该满足对容量更新的需求。是通过增加载频、下行发射分集、增加扇区。如果这样做，当系统容量增加到可以支持WCDMA话务量的水平时，最初的无线网络规划保持不变。2005-3-2912BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter增强覆盖与容量分析•一般情况下，认为覆盖是上行链路受限。•实际情况下，系统的容量可能是上行链路受限，也可能是下行链路受限。•是覆盖受限，还是容量受限，这完全依赖于网络的结构、终端的性能、业务的组成特点。•当上行链路达到最大容许负载水平时，就是上行链路容量；如果下行链路达到最大的发射功率时，就是链路受限。2005-3-2913BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter•上行链路受限的例子，出现在农村的环境中；在农村网络规划时，就分配相对低上行链路负载和更低的干扰余量。•下行链路容量受限的案例出现在市区的环境，为了增加系统的容量，在网络规划时分配更高的负载。2005-3-2914BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter增强覆盖与容量理论基础•理解哪一链路限制网络容量是确定增加系统容量策略基础。•研究服务覆盖性能的最简单的方法是使用链路预算。链路预算对区别哪一个参数需要改进，以提高服务覆盖性能有非常重要的意义。•有一些技术手段以牺牲容量为代价，提高了覆盖；而另一些技术手段即提高了覆盖，同时提高了容量。2005-3-2915BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter提高覆盖的方法•高阶接收分集4路上行分集接收•塔顶放大器(MHA)补偿馈线损耗可以和高阶接收分集共同使用改善上行性能的基本方案•6扇区基站使用窄波瓣的天线与3扇区基站相比，有大约2dB的增益2005-3-2916BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter•射频拉远模块•大功率微蜂窝•直放站提高服务覆盖范围2005-3-2917BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter提高容量的方法•发射分集•波束成形•射频拉远模块＋宏蜂窝•微蜂窝热点覆盖•小区分裂6扇区与3扇区基站相比，大约80%容量增益(由于不同扇区之间的相互干扰，因此不是100%的增益)2005-3-2918BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter提高容量的方法(续)•多载波(频率)两载波容量大约提高100%•优化无线网络的结构也是提高系统的重要手段，由于最简单而常常被忽略。控制天线高度和下倾角的变化，以控制基站的覆盖范围，减少重叠区。2005-3-2919BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter性能比较(与标准配置)2005-3-2920BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter四、3G核心网结构简介•3G网络结构•R99网络架构•R4网络结构2005-3-2921BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter4.13G网络结构2005-3-2922BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter电路网络向分组网络的演进步骤2005-3-2923BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter4.2R99网络架构2005-3-2924BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenterR99信令特点•保留了GSMBTS/BSC/(G)MSC-VLR/HLR网元架构；•由于新的无线传输技术的引入，产生了NodeB/RNC网元；•NODEB-RNC-CN之间的传输采用ATM；•Iu口的增加，新引入了RANAP/ALCAP/MTP3B/SSCF/SSCOP等信令，其它接口信令沿用；2005-3-2925BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter4.3R4网络结构2005-3-2926BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenterR4信令特点——相对于R99•引入NGN承载与呼叫控制分离的概念，(G)MSC网元分裂为(G)MSC-SERVER网元和MGW网元，(G)MSC-SERVER和MGW之间采用H.248协议；•MSC-SERVER之间采用承载无关呼叫控制协议BICC；•引入信令网关SG和SIGTRAN协议；2005-3-2927BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenterR4信令分类2005-3-2928BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter五、HSDPA技术简介•技术背景和原理•性能研究和规划特点•组网方案2005-3-2929BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenterHSDPA是R5的重要组成部分2005-3-2930BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenter3G标准的演进趋势2005-3-2931BUPTInformationTheory&TechnologyEducation&ResearchCenterHSDPA的系统性能•峰值速率可达14Mbps•相比R99，小区和用户吞吐量有3倍的提高•峰值用户速率在初期可达3.6Mbps(最终到14Mbps)•每小区40宽带用户•低延迟•顺从Release5•HSDPA和UMTSR99可共存在一个载频•提供下行共享信道2005-3-2932BUPTInformationTheory&