GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN网络

GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN网络

谢丽华

广东海格怡创科技有限公司

摘要：近年来随着用户对数据业务需求的增加，传统的电信网络已经无法满足用户需求，势必会对现有网络改造升级，以适应网络趋向融合化、多媒体化、宽带化、IP化、IT化等。

关键词：GSMTD-SCDMAWLAN网络措施设计方案

引言：随着移动业务的多媒体化、宽带化、融合化、IP化，传统电信网面临巨大压力。NTTDoCoMo的业务统计数据显示，用户在室内的业务量（语音和数据）占整个网络业务的近70%。GSM、TD-SCDMA、WLAN在室内分布的运用过程中逐渐走向融合、协调发展的道路。GSM经过多年的建设和运营，已经成为覆盖范围最广、通信质量最高的综合通信网络。TD-SCDMA已经实现在全国两百多个城市的网络覆盖。但是，GSM和TD-SCDMA由于自身数据能力承载的原因，不能满足多用户同时高速上网，而WLAN正好可以解决热点区域的无线上网需求是理想的数据业务分流手段。就三种技术定位而言：GSM主要承载语音和短信类业务；TD主要承载移动数据业务和部分语音业务；WLAN承载数据业务。

一、GSM网络的主要问题及优化措施

近年来2G网络数据流量持续高速增长，数据业务负荷压力越来越大。然而，数据业务承载效率却较低。随着智能终端的迅速普及，移动QQ与微博业务受到越来越多用户的青睐，这些即时消息类业务只申请很小的数据包，但网络根据其终端类型，为其分配同样的无线时隙，造成了较大的浪费。EGPRS理论上可以达到59.2kbps的无线传输速率，而某省会城市2G网络实际承载效率仅为3.86kbps。另外，数据业务承载效率低，但是数据业务占据了大约60%的无线信道资源，造成了语音业务大量使用半速率等，影响通话质量。EGPRS网络亟待提升数据信道承载效率，满足用户的业务需求；同时为语音业务提供充足的资源，降低网络底噪干扰，提高通话质量。

（1）提高EGPRS覆盖率

EGPRS理论无线传输速率为59.2kbps，而GPRS通常使用的CS-2编码理论速率为13.4kbps，两者相差较大。提升EGPRS覆盖率将有效提升数据业务承载效率。某市12月道路测试的EGPRS覆盖率平均只有96.92%，其中一网格的EGPRS覆盖率仅为89%。分析后发现EGPRS覆盖率低的原因主要有两个，第一：PCU_B和PCU2_D（诺西设备）混插；第二：SEGMENT（诺西设备一种逻辑小区，专用接入支持EDGE终端）小区拥塞严重，接入申请过多，最大复用度达到9TBF/TSL（可接入的最大值），从而造成终端不能接入EDGEBTS，而占用GPRSBTS。

针对第一种情况，因为PCU2_D板的处理能力是PCU_B的两倍，将PCU_B板替换为PCU2_D板是较理想的优化措施。如果不能及时替换板卡，需要对网格内小区所在PCU类型进行统计，将PCU_B下涉及终端流动的小区调整到PCU2_D下。这样在道路测试时，测试终端占用的小区都在PCU2_D板下，避免了不同板卡间小区重选占用GPRS的情况。另外，将室内覆盖小区或不影响流动道路覆盖的小区调整至PCU_B下，保持不同板卡的负荷均衡，避免PCU2_D板下挂小区过多而带来的负面影响。

针对第二种情况，在满足语音业务需求的情况下，可对话音数据均忙的小区进行扩容载频或小区分裂，对于扩容困难的小区可暂将小区改回为EDGE/GPRS混用模式。

PCU混插问题解决后，EDGE覆盖率从89.0%提升到了99.9%，提升显著；EDGEBTS拥塞问题优化后，EDGEBTS复用度从7.88降低到3.94，GPRSBTS复用度由6.3降低到3.15，其最大复用度也有明显的下降。实地测试指标显示，EGPRS覆盖率从95.47%提升到了99.2%，优化效果较明显。

（2）开启“小包检测”

Gn接口（SGSN与GGSN接口）的统计数据表明：2G网络小流量业务占比很高，长度小于1024B的数据包占比达到69%，开启“小包检测”功能可有效提升GPRS承载效率。小包检测基于PDU的长度来实现，如果PDU的长度不超过某一阀值（250bytes），则默认按照单时隙进行分配；如果PDU长度超过小包门限，会立即恢复按照手机终端多时隙能力分配的机制。

“小包检测”功能在现网BSC112进行验证，对比开启前后的PDCH承载效率，发现各个时段的承载效率都有了明显的提升，尤其是数据最忙时22点，由之前的5.62提高至7.22，提升28.5%。另外，在实际的测试对比中，在开启小包检测功能的BSC进行ping测试时，当数据包长度小于250bytes时，BSC为用户分配1个时隙；当数据包长度等于250bytes时，BSC为其分配4个时隙。

二、TD网络的主要问题及优化措施

目前TD网络的各项考核指标良好，自动路测ATU测试指标优秀；但是用户的使用感知却较差，高端用户的投诉较多。对此进行了主流商用终端（三星I9108）与测试终端（大唐8142）的同车对比测试，从接收电平对比看，商务终端比测试终端接收电平弱10dBm～14dBm，目前各城市按照测试终端做的网络规划已完成连续覆盖，但在用户的实际使用过程中却出现了大量的弱覆盖，造成频繁的2/3G互操作，严重影响了通话质量。

（1）优化功率参数与天线俯仰角提升覆盖

确定了TD网络目前存在的主要问题是连续覆盖不足后，需要在全网范围内普遍提升基站发射功率并结合优化调整天线俯仰角来提升TD覆盖率。主要包括：

①调整功率设置。按照RRU型号重新计算每个小区的最大发射功率，重新规划PCCPCH信道的功率设置。

②多个小区联合优化调整方位角和俯仰角。通过调整天线方位角优化小区覆盖方向，通过逐级抬升小区俯仰角提升覆盖范围。鉴于TD-SCDMA为自干扰系统，在调整俯仰角同时，关注小区干扰变化，通过频点/扰码优化抑制干扰增强。

（2）2/3G邻区优化提升TD数据流量

为了保证用户感知，在TD信号较弱无法保证用户通信时，用户要能及时顺利地切换至GSM网络，需要TD侧添加GSM网络邻区；在TD信号较好可以保证用户通信时，用户要能回到3G网络驻留，需要2G网络添加3G邻区。如果2G小区未添加TD邻区，那么TD用户切换到该2G小区后，会驻留一段时间，直到重选到添加有TD邻区的2G小区下，才能发起向TD网络的重选；假如这段时间发起数据业务，那么用户的使用感知不能充分保证。

以太原为例，TD的2G邻区设置基本正确，只有新开站部分小区缺失2G邻区。2G的TD邻区部分不合理：1132个2G小区没有TD邻区，1300个2G小区的TD邻区少于等于2个。对该区域的2G小区进行TD邻区整体规划优化，邻区优化完成后，中兴区域的2G小区一共添加了29062条TD邻区。为了保证用户的感知度，由2G重选回TD的参数设置为当TD的电平大于-84dBm时回到T网。优化后TD网络的数据流量及2G向TD的重选次数均有大幅增长。

（3）基于TD商务终端的覆盖优化

测试终端与商务终端的较大差异，导致了按照测试终端规划的连续覆盖的TD网络，在用户使用过程中却出现了不连续、弱覆盖等问题，严重影响了感知。在解决用户投诉的过程中，优化工程师通常也是使用测试终端进行实地测试，而测试的结果并不能代表用户的真实情况，进而导致了优化工程师认为覆盖已解决但是用户不认可的情况。

近期通过大量的道路测试，陆续发现了商务终端弱覆盖的多处问题。其中一个典型弱覆盖区域是太原市迎泽大桥桥东，包括迎泽桥北匝道、南匝道和迎泽桥面，该区域比较空旷，桥面及匝道无线环境复杂，商务终端弱覆盖问题很严重。经过分析，通过两种途径来解决该问题：

（1）在现有珠琳公园站点增加一个小区，加强迎泽大桥桥东、迎泽大桥北匝道的覆盖；

（2）新增加的珠琳公园3小区与原珠琳公园1小区合并，合并后由两个天馈系统覆盖，既保证了信号覆盖，又减少了小区边缘弱场的切换。

珠琳公园小区覆盖的是快速移动场景，无论在滨河东路还是迎泽大桥上的用户，多数是移动速度较快的用户，所以切换指标对用户的使用感知有很大的关系。优化调整后，尤其是新增的小区与原珠琳公园1小区合并后，切换性能得到明显的提升，系统内切换成功率从91.4%提升到99.7%，约7个百分点。

三、WLAN网络的主要问题及优化措施

目前WLAN网络存在“热装冷用”的问题。以某市为例，现有WLAN热点2799个，AP数28974个，统计发现3月底低流量热点1876个，占比为67.02%；超闲AP共19994个，占比为69.1%。经分析发现，目前WLAN站点规划方法是：按照2/3G高流量小区，并参考市场需求来规划。WLAN热点是点状覆盖，但2/3G小区是面状覆盖，这种重合度较粗，无法精确定位到真正有需求的物理位置或建筑。

分析用户数据业务及产生的流量发现：流量大并不等于用户多。网络建设应以满足用户需求为前提，因此WLAN热点规划需从用户需求的角度出发，制定相应规则，分析判断大流量相对静态用户的地理位置，锁定这些区域为WLAN需求区域；并采用数学建模的方式，将WLAN规划点定位在一个较明确的范围内。其次，还需要考虑WLAN网络的优势，WLAN可支持宽带的移动数据，可以很好地支持占数据带宽非常大但收益又非常小的业务，比如下载、浏览和P2P视频等。最后，WLAN的选点及营销还可针对智能终端、数据卡和上网本这类终端，而不仅局限于支持WiFi的终端。

四、设计方案分析

在这种情况下，设计方案需要考虑如下事项。

原有室内分布系统天线、馈线是否兼容TD-SCDMA信号（主要是2300～2400MHz频段）。

引入TD-SCDMA信源（宏蜂窝、微蜂窝、直放站）。

可使原室内分布系统合路器兼容TD-SCDMA信号。

覆盖目标，确定TD-SCDMA信源发射功率或有源放大设备增益。

规划TD-SCDMA链路预算，在考虑到GSM与TD-SCDMA射频信号线缆损耗和覆盖差异的情况下，使TD-SCDMA与GSM在不同业务下的覆盖范围尽可能保持一致。

室内分布系统的信号泄漏对室外基站覆盖的影响。

功率匹配问题。多系统共用一个分布系统要求功率匹配，包括信号源输出功率匹配；不同频段的信号在分布系统中由于传输损耗不同产生的影响；边缘覆盖场强的不同要求；不同频段的无线电波空中损耗不同而产生的影响等，需要设计人员根据运营商的不同要求和各楼的实际情况综合考虑。

系统间干扰及隔离要求。GSM900、DCS1800、TD-SCDMA三种信号合路时，杂散干扰、阻塞干扰、互调干扰等系统间干扰及隔离要求必须满足。

在实际的施工中，可以采用两种方案。

其一，利用GSM主干线，对信号源进行合路。GSM室内分布系统多用微蜂窝、直放站作为信源，采用无源室内分布系统覆盖。在进行TD-SCDMA室内分布系统改造时，GSM、TD-SCDMA共用室内分布系统，需要利用合路器把GSM、TD-SCDMA信源合路，共同利用GSM原有室内分布系统，同时需要更换支持TD-SCDMA频段的无源器件。

GSM与TD-SCDMA共用室内分布系统

其二，新增TD-SCDMA主干线，根据需要对TD-SCDMA信源进行合路。GSM覆盖系统的边缘场强小于-75dBm，TD-SCDMA信源设备选择采用宏蜂窝，然后新增主干线，根据需要增加TD-SCDMA干放，然后合路。

利用原有线路、设备无法满足TD-SCDMA的信号覆盖时，为了保证GSM和TD-SCDMA信号的均匀分布，可采取新建TD-SCDMA主干线，将TD-SCDMA、GSM在支路合路，完成信号覆盖。

新增TD-SCDMA主干线

新建TD-SCDMA独立主路由设计

对于新建楼宇的TD-SCDMA室内分布系统建设，应以TD-SCDMA为主导进行覆盖，同时解决GSM覆盖。根据各个楼宇的具体情况，分为有源和无源室内覆盖系统。

结束语

基于GSM、TD-SCDMA、WLAN三网共存的局面会长期存在。结本文结合工程应用中出现的问题，提出了几点实际可行的解决思路，如合路方式、热点区域资源的优化利用等。力求在未来的网络建设中让网络结构变得更加合理、减少整体投资、提高收益。

参考文献

[1]王莹晓.TD-LTE技术引领的四网融合方案研究,2011.5.

[2]王民泉.3G的有益补充,2015.9.

[3]张冰.用户预测在无线网络规划中的方法研究,2013.6.