北邮-通信网规划理论 第五章 移动通信网规划

2002-12-131第五章移动通信网规划2002-12-132移动通信的概念移动通信就是通信双方至少有一方在运动中进行信息的交换。其中包括：移动体之间的通信；移动体与固定点之间的通信。2002-12-133移动通信的特点与固定通信相比，移动通信具有下列主要特点：移动通信必须使用无线通信技术；无线电波传播特性复杂，易受干扰；组网方式灵活多样；对终端要求较高；存在频率资源的限制；存在切换、漫游的问题。2002-12-134移动通信系统的组成移动通信系统一般由以下四部分组成：移动台(MS)；基地站(BS)；移动业务交换中心(MSC)；传输线路（包括交换中心与基站之间、交换中心之间以及与固定网之间的连接线路）2002-12-135市话局移动交换中心（MSC）基站（BS）BSBS市话用户移动网（PLMN）市话网（PSTN）中继线移动台（MS）MSMSMS移动台可分为手持机和车载台等。它包括收发信机、监控单元等。基地站设有收、发信机和天馈线等设备。移动业务交换中心主要用来处理信息的交换和整个系统的集中控制管理。2002-12-136我国蜂窝移动通信发展战略未来五年间，我国的蜂窝移动通信网将形成以GSM网为主，CDMA网为辅，互为补充、协调发展的格局。发达沿海省份的服务范围将覆盖90%~98%的人口，满足所有城市和大部分地区农村的需求。全网将无缝覆盖所有市县城、主要乡镇、全部高速公路、国道等基干公路及交通干线；省内公路、省会至发达县的公路基本实现连续覆盖，各主要铁路沿线、航运码头、候车室、侯机室等全部实现完全覆盖。2002-12-137我国蜂窝移动通信的发展战略数字移动网将实现与绝大多数相同制式国家和地区的国际漫游。提供优良的通话质量和无线数据联网通信服务，实现全球自动漫游。提供移动网上的智能业务，包括有预付费业务、移动虚拟网业务、个人电话号码业务等。还开放因特网移动接入业务和较高速率的数据通信业务。在运营方面，完善符合国际规范的实时话单传递系统和处理制度，全面实现对所有移动电话用户的实时计费、及有效的用户信用管理。2002-12-138我国“十五”期间的发展战略我国“十五”期间的发展可以划分为前期和后期的战略。“十五”前期（2001~2002）的发展战略是：TACS网络于2001年全面结束，退出频率给GSM，利用各种新技术手段增加GSM网络容量和挖掘网络潜力。在高用户密度的城市建设DCS1800系统，推出双模终端，提高GSM网服务质量，根据市场的需求，适度发展CDMA网络。“十五”后期（2003~2005）的发展战略是：GSM网络容量在2003年达到高峰后，应重点转向优化网络，提供服务质量。加大发展CDMA系统的力度，提供话音等服务，满足不断增长的用户需要，积极跟踪试验3G的发展，根据市场的需求及时推出商用系统。2002-12-139移动通信网规划的主要内容移动通信网规划业务预测网络规划经济分析固定网规划（移动通信局所规划）频率规划无线网规划（基站、信道规划）2002-12-1310无线网规划无线网规划的内容应包括确定蜂窝网络的结构和各种参数：基站的数量和位置，无线小区的服务半径，信道数和容量，天线的制式、高度和有效辐射功率等。首先要确定网络的标称布局，包括蜂窝无线小区结构和最小频道分组数的确定，蜂窝无线网主要参数的确定等。如果规划涉及的是由若干个移动本地网连成一片的移动网，则称之为移动电话区域网，区域网规划除以上问题之外，还存在地理相邻的两个移动交换区的边界上的无线网规划和频率规划。2002-12-1311频率规划频率规划的中心内容是在无线网规划的基础上给每个基站区或扇区分配频率，使它们相互间频率干扰最小，又能保证与远期的频率分配相一致，不会因发展而轻易变动造成建设投资上的浪费。频率规划一般涉及人工频率预分配和干扰分析（包括同频干扰和邻频干扰分析）优化两部分，两部分串联反复进行。2002-12-1312频率资源的管理与有效利用频率的管理频率的有效利用频率域的频率有效利用时间域的频率有效利用空间域的频率有效利用多信道共用2002-12-1313频率的管理频率的分配和使用需要在全球范围内制定统一的规则。国际上，由国际电信联盟(ITU)召开世界无线电行政大会，制定无线电规则，它包括各种无线电系统的定义、国际频率分配表和使用频率的原则、频率的分配和登记、抗干扰的措施、移动业务的以及无线电业务的分类等。目前大容量陆地移动通信系统一般使用900MHz（1800MHz）和800MHz频段。2002-12-1314频率域的频率有效利用信道窄带化相邻信道之间必须有足够的频率间隔，应用窄带化技术减小信道间隔，可在有限的频段内设置更多的信道，从而提高频率的利用率。宽带多址技术为进一步提高频率利用率，可采用同频共用技术，关键是采用合适的多址方式。可采用的多址方式有FDMA、TDMA、CDMA以及它们的组合。2002-12-1315频率域的频率有效利用频分多址（FDMA）：不同的移动台占用不同的无线频率，基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号，频率利用率较低，而且容易形成干扰。时分多址（TDMA）：把时间分成周期性的帧，每一帧再分成若干个时隙，然后根据一定的时隙分配原则，多个移动台可占用同一个无线频率，各移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传播。码分多址（CDMA）：不同用户传输信息所用的信号用各自不同的编码序列来区分。2002-12-1316蜂窝系统无线容量的计算一个无线系统的容量被定义为一定频段内能提供的信道数、用户的最大数目或系统输入话务总量。通常用无线容量m来表示。蜂窝系统每个小区无线信道数可定义为：m：无线容量；Bt：分配给系统的总频谱；Bc：信道带宽；N：频率重用的小区数。)/(小区信道NBBmct2002-12-1317不同制式系统无线容量的计算I模拟TACS系统（FDMA）例：假设Bt=1.25MHz，信道带宽Bc=25kHz，频率重用的小区数N=7，则系统容量)/(1.77251025.13小区信道m2002-12-1318不同制式系统无线容量的计算II数字GSM系统（TDMA）例：假设Bt=1.25MHz，载频间隔200kHz，每载频时隙数为8，频率重用的小区数N=4时，则系统容量)/(5.12420081025.13小区信道m2002-12-1319不同制式系统无线容量的计算III数字CDMA系统CDMA系统容量计算较为复杂，按照理论公式计算，在总频带宽度为1.25MHz时，CDMA系统容量计算结果为115（信道/小区），是模拟FDMA系统的16倍，是GSM系统的9倍左右。但实际上CDMA系统的容量比理论值会有所下降，下降的多少将随着其功率控制精度的高低而变化。比较普遍的看法是CDMA系统的容量是模拟FDMA系统的8~10倍，是GSM系统的3~5倍。2002-12-1320空间域的频率有效利用在某一地区（空间）使用了某一频率之后，只要能控制电波辐射的方向和功率，在相隔一定距离的另一地区可以重复使用这一频率，这就是所谓频率“再用”，蜂窝移动通信网就是根据这一概念组成的。2002-12-1321时间域的频率有效利用在某一地区，若某一用户固定占用了某一信道，事实上它不可能占用全部的时间。在该用户空闲的时间内，任何其它用户都无法再使用这个信道，只有让它闲置着，这是很大的浪费。假如一个信道供若干用户所共用，那么频率资源的利用就可以提高。若多个信道供大量用户所共用，频率资源的利用率还可以进一步提高，但这时会存在呼损。2002-12-1322多信道共用多信道共用是指在网内大量用户共用享有若干无线信道，这种占用信道的方式相对于独立信道方式来说，可以显著地提高信道利用率。每个信道能容纳的用户数（m）的计算：C：每用户每天平均呼叫次数（次）；T：每次呼叫平均占用信道的时间（秒）；K：忙时集中系数；A：总呼叫话务量；n：信道数。3600//CTKnAm2002-12-1323固定网规划I移动通信网的固定网规划部分主要应包括局所规划、网络组织结构规划、中继网规划和移动网与其他业务网的互通等。局所规划：确定移动电话局的数量、交换机数量、局所性质和位置等；2002-12-1324固定网规划II我国GSM网采用三级结构：一级移动业务汇接局（TMSC1）、二级移动业务汇接局（TMSC2）和本地移动交换局（MSC）。全国共设8个TMSC1，之间用网状相连，每省设1~2个TMSC2，与相应的TMSC1相连，以下划分为若干个移动本地网，每个网设1~n个MSC，每个MSC与相应的TMSC2相连。移动本地网中，移动局MSC与所在地固定电话网的汇接局TM和长途局TS通过中继电路相连，为了提高可靠性，移动交换局一般与两个或多个TM相连。2002-12-1325固定网规划III中继网规划应包括移动交换局MSC与基站之间的中继电路配置、MSC与PSTN的TS、TM或LS之间的中继电路配置和移动局三级结构之间的中继电路配置等内容。2002-12-1326固定网规划IV在区域网内，通话电路的设置原则是：相邻交换区之间无线覆盖已相连，为实现越局切换，应设置专用通话电路，若不相邻，为实现自动漫游，应设置专用信令链路，通话电路则应尽量利用长途电路。移动汇接局间，移动汇接局至移动端局间在设置专用通话电路条件下，如果无线覆盖区已经相连，为实现自动漫游及越局频道切换，应设置专用低呼损电路群，端局间如无线覆盖区已经相连，则视需要经主管部门批准，可设置高效直达电路群。2002-12-1327移动电话网与固定电话网之间的互联移动电话网与固定电话网之间的互通业务量很大，为此建议当移动端局数量达到4个左右（容量约47万）的移动本地网，应建立独立的网关局（GMSC），其余移动本地网至少有两个移动端局具有网关局功能，与固定网的互联采用来去话汇接方式。GMSC应成对设置，移动端局与GMSC对的连接采用平均负荷分担的工作方式。2002-12-1328广州B1广州G1广州G4广州G2广州G3广州B2广州G5广州G6广州G7广州G8广州G9广州G10广州G11广州G12广州G13广州G14广州G15番禺G1番禺G2番禺G3增城G1广州GW1广州GW2广州GW3广州MTM1广州MTM2广州A1广州A2本地PSTN网国际出口局TACS网联通GW广州G16广州G17从化G11860广州VMS广州SMP广州SSP1广州SSP2广州SCP3广州SCP2广州SCP1广州GW42002-12-1329移动电话网参数取值和计算I平均忙时话务量按照《移动通信技术体制》中规定，平均忙时话务量参考值为0.01~0.03Erl/户。应根据规划地区经济发展水平与业务需求，以及实际测量数据做适当调整。2002-12-1330移动电话网参数取值和计算II移动交换局BHCA取值由于移动交换机除了象固定交换机处理正常通话的BHCA外，还应包括移动交换系统内部处理的额外BHCA需求，另外又按照原邮电部对程控交换机统一规定要有20%的话务量过荷和50%的呼叫次数过荷能力。因此，移动网的BHCA可按照下列公式进行测算。其中余量因子可以根据历史数据和未来预测由经验取值，如五历史数据参考也可粗略取为1.5。余量因子总用户数每用户）/(BHCABHCA2002-12-1331移动电话网参数取值和计算III话务流量流向参数对于蜂窝移动电话网的流量流向参数，是指移动交换局之间，移动局与固定本地电话网、与固定长途网之间，和本移动局内用户之间的比例。移动电话网流量流向参数的总的趋势是随着移动网络的发展，移动用户的业务从最初的大部分流向固定网，逐渐会在移动用户之间增大业务量，并且移动用户与本地用户之间和与长途用户之间的话务量比例逐渐趋于平衡。2002-12-1332移动电话网参数取值和计算IV移动端局或移动汇接局MSC与长途局TS之间话务量aTS的计算，根据MSC服务的用