宏蜂窝覆盖区域的3G话务模型

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1、前言
　　相较于2G网络，3G网络最显著的特点就是除承载传统的语音业务外，能够提供种类繁多的数据业务。由于不同业务各自具有的特性会给系统带来不同的业务负荷，从而影响整个系统性能的评估；另一方面，移动通信系统工作于各种复杂的无线环境中，满足用户随时随地的自由接入、提供可靠的服务质量至关重要。在各种应用场景中，由于用户分布、对具体的业务需求不同，必须使用不同的模式来满足不同环境的应用需求，因此，建立科学适用的话务模型在3G无线网络规划中具有重要的意义。
　　由于WCDMA系统自干扰和软容量的特点，一般按照“一次规划、分布实施”的原则进行规划，因此本文的话务建模都是针对网络建设的中长期给出的。考虑到划分的简便性，文中把3G业务分为语音业务、可视电话业务和数据业务并以此建模。考虑到语音业务是3G最基本的业务，以下所介绍的各种场景的语音渗透率均为100%。
2、不同场景的3G话务模型
　　2.1　密集城区
　　密集城区是数据业务的重点发展区域，具有话务密集、业务速率要求高的特点。该地区建筑物的平均高度大于30m（10层以上）、平均楼距为10～20m。基站附近的建筑物以10～20层的居多，也有部分20层以上的，周边道路不太宽。
　　根据业务特点和人口分布，密集城区可以细分为一类地区和二类地区。
　　一类地区为城市内高级写字楼密集的地区，是所在经济区域内商务活动集中地，如上海的陆家嘴、南京路步行街等，人口密度通常高于50 000人／km2。该地区用户的移动通信需求很大，对数据业务的要求非常高，未来3G用户密度将大于15 000用户/km2，语音业务和可视电话业务的忙时每用户话务量分别为0.045Erl和4.5 mErl，数据业务的忙时每用户吞吐量为2.465kbit/s。
　　二类地区的人口密度通常高于30 000人/km2，未来3G用户密度将达到10000用户／km2左右，语音业务和可视电话业务的忙时每用户话务量分别为0.03Erl和3mErl，数据业务的忙时每用户吞吐量为2.465kbit/s。
　　该类场景的可视电话和数据业务的渗透率分别为30%和50%。
　　2.2　一般城区
　　一般城区的话务量较高、业务速率中等、有较高的数据业务需求。该城区建筑物的平均高度为15～30m（5～9层）、平均楼距为10～20m。基站周围主要以9层以下建筑物为主，也可能有零星的9层以上建筑物，建筑物分布比较均匀，周边道路不太宽。
　　根据业务特点和人口分布，这类地区也可以细分为一类和二类地区。一类地区城市化水平较高、经济发展快、人均收入高，人口密度通常高于8 000人／km2，未来3G用户密度约2 000用户／km2。二类地区接近城区的边缘或是大型县城的中心区，人口密度为2000人/km2，未来3G用户密度约500用户/km2。
　　一般城区语音业务和可视电话业务的忙时每用户话务量分别为O.02Erl和2mErl，数据业务的忙时每用户吞吐量为2.015kbit/s。可视电话和数据业务的渗透率分别为30%和33%。
　　2.3　郊区
　　郊区的话务需求较低，一般只提供低速数据业务，甚至不提供数据业务。该地区建筑物的平均高度10～15m（3～5）层、平均楼距为30～50m。基站附近的建筑物分布比较均匀，主要以3～4层建筑物为主，也可能有零星的4层以上建筑物，建筑物之间的间隔较大。
　　这类地区的经济发展和人均收入处于中等水平，人口密度为1000人/km2，未来3G用户密度约100用户/km2，语音业务和可视电话业务的忙时每用户话务量分别为0.018Erl和1.8mErl，数据业务的忙时每用户吞吐量为1.253kbit/s，可视电话和数据业务的渗透率分别为15%和5%。
　　2.4　农村
　　农村的话务要求稀疏，建站的目的主要是解决覆盖，一般不保证数据业务的质量。建筑物的平均高度在10m以下（以1～2层为主）、散落分布，建筑物之间或周围有较大面积的开阔地。该地区经济发展相对或比较落后，人口密度高于100人/km2，未来3G用户密度约10用户/km2。语音业务和可视电话业务的忙时每用户话务量分别为0.016Er1和1.6mErl，数据业务的忙时每用户吞吐量为0.5kbit/s，可视电话和数据业务的渗透率分别为6%和2%。
3、中兴通讯解决方案
　　目前，中兴通讯的基站产品主要包括以下几种：可用于密集城区、一般城区的室内宏基站B09和室外宏基站B09A；用于郊区和农村地区的室内外微基站B06C和B03C，射频拉远B06R和B03R；用于室内覆盖的低成本微微蜂窝B01C，基带池BBUA。同时，中兴通讯还推出了（基带池+射频拉远）的“运维工厂技术”来解决站点紧张的问题，可以把运营商花费在机房建设、配套和电源上的投资降低70%以上。
　　考虑到现网站址的利用，针对宏蜂窝不同覆盖区域的话务特点和需求，中兴通讯分别给出了典型的组网解决方案。整个网络的组织如图1所示。

图1　中兴通讯设备宏蜂窝组网示意

　　3.1　城区
　　在城区，重点考虑的是容量和覆盖。对于覆盖，可以采用塔放技术增强覆盖，以弥补与2G在路径损耗上的差异；当满足覆盖而容量受限时，可采用WCDMA分层组网技术。具体的解决方案如下：
　　●在有2G站点共用情况下，可以采用大容量室内型宏基站B09来满足初期覆盖。
　　●在没有2G站点共用情况下，可以采用大容量室外型宏基站B09A来满足后期扩容需要，基站可安装在屋顶或街道上。
　　●在没有2G站点共用但有充足的光纤资源情况下，利用基带池BBUA+射频拉远B03R来满足快速建网需求。
　　●在容量无法满足需求的情况下，可以考虑采用3G分层组网技术，在不增加2G站点的情况下达到容量要求。3G分层组网技术目前有多载频技术、宏蜂窝与微蜂窝技术。从频率角度来看，宏蜂窝与微蜂窝分层组网有同频组网和异频组网两种形式。
　　3.2　郊区和农村
　　对于郊区，在接近城区的地方，选择站址、站型和天线时必须统一考虑覆盖和干扰；接近农村的一些地方，覆盖成为重要考虑因素。对于郊区和农村，绝大部分不会考虑采用专门的室内覆盖解决方案，因此在做3G室外覆盖规划时需要考虑一定的穿透损耗余量。主要的解决方案如下：
　　●在有2G站点共用情况下，可以采用中等容量室内宏基站，根据需要可以采用四天线分集接收、塔放技术增强覆盖，以弥补与2G在路径损耗上的差异。该方案适合发达的县城和乡镇。
　　●在没有2G站点共用情况下，采用微蜂窝或室外宏基站覆盖。该方案适合不发达的县城和乡镇以及发达的县城和乡镇的边缘区域。
　　●在没有2G站点共用或2G站点资源紧张的情况下，采用（基带资源池+射频拉远）方案，根据需要可以采用四天线分集接收技术、塔放增强覆盖，以弥补与2G在路径损耗上的差异。该方案适合附近地区室内宏基站容量充足、有光纤经过或架设光纤容易的农村地区。
　　●在没有2G站点共用情况下，采用射频直放站进行延深覆盖。该方案适合话务量很低的较偏远丘陵或山区的农村与小矿区。需要注意的是，在使用射频直放站时，要求两天线有一定的隔离度，其容量来自于施主基站，并且对施主基站的容量和覆盖有一定影响，因此要综合考虑各种因素。
4、结论
　　以上重点讨论了无线网络建设中不同应用场景下的3G话务模型及组网解决方案，所给出的数据对3G网络的实际应用有一定的参考作用。但是实际环境是非常复杂的，文中给出的各种场景话务模型只是一个典型的代表，不能完全涵盖所有可能的应用，但其他的应用环境可以依据本文的结果类推而得。