一种DCS网络快速建设模式探讨

江苏省邮电规划设计院有限责任公司 毕丹宏

1.引言

随着城市的迅速发展，人口聚集量进一步增加，话音业务持续稳定增长，数据业务增长更为突出，GSM网络负荷日益增加，网络资源需求进一步增大[1]。站间距进一步缩小，频率规划和网络选点更加困难。话音业务密度的增加以及数据业务的快速增长，导致网络底噪抬升，进一步加剧了网络干扰。在资源方面，经过多年的建设，小区分裂达到极限。频率复用方面，话务热点区域频率复用度也已达到极限。

本文分析了引入DCS1800M街道站的必要性，重点从整体拓扑结构、天馈安装、美化方式、取电方案等几个方面介绍站点的建设方案，本文最后通过仿真的方式论证此类站点的建设效果，并且对建设方案进行了经验总结。

2.网络分层建设

解决无线网络质量的实质是把容量、覆盖用不同的层来解决，并在各层强化，使容量和覆盖这对矛盾在同一层中得到缓减。从而在技术上找到了一条解决无线网络质量的有效途径。具体方案是以骨干宏蜂窝覆盖上层，以街道站、小区分布等底层延伸覆盖下层，其特点是在有限资源下提高单位面积的网络承载能力，通过下层网络的建设解决密集城区深度覆盖问题，把话务转移到下城，使信号覆盖和干扰变得更容易控制，以提升网络语音质量，丰富站点资源。通常把网络分为三层，即蜂窝网层、微蜂窝层和高层站。蜂窝网（宏蜂窝）层主要是用来满足覆盖要求；微蜂窝层通过降低发射功率以及利用建筑物阻挡电波的扩散这两种方法使得采用更紧密的频率复用方式成为可能；高层站的设置是为了解决大城市高层建筑物密集区上层的室内通话问题[2]。

3.DCS街道站方案设计

街道站作为分层网络建设的一个重要环节起着举足轻重的作用[3]。采用1800M频点建设街道站是当前比较合理的选择。

DCS街道站就是把高频率复用度的信道组组成单独的基站，并且这些站有较低的天线高度。从提高网络容量、降低网络干扰、提高用户感知度等方面来讲，连续覆盖时，手机终端在空闲态已经驻留1800M小区，业务也基本都在1800M小区进行，频间切换次数较少，网络性能好。同时1800M频点资源相较900M丰富，网络干扰较少；不连续覆盖的情况下，空闲状态时，手机终端根据实际电平覆盖情况自由选择网络，如果手机驻留在900M小区，则在900M起呼，在通话过程中，随着手机的移动，如果1800M邻区中有电平较高的邻区，则触发频间切换，使手机从900M切换至1800M网络，导致切换频次增加，降低网络性能。

在建设1800M网络连续覆盖的背景下，我们认为1800M拉远街道站具有以下优势：

a.物业协调简单，杆塔仅仅需要和市政部门协商即可完成，引电也可以就近利用街道两边的民用电，总体来看，建设周期和建站成本将会大大减少；

b.可以大幅度吸收低层楼宇、街道、道路的话务，从而减少中高层站的覆盖范围，减轻覆盖容量，有效推进网络结构整治中的过覆盖小区、高配小区、网络结构化问题区域、双频网均衡的整治；

c.减少网络重复投资建设，网络建设工程是一个逐步缩小覆盖半径的过程，早期建设的站点存在站址过高，站点分布不合理等问题，而采用这种街道站的方式可以直接实现1800M网络的连续覆盖；

d.传输设计可以利用现有管道资源，传输现有管道分布于街道两侧，RRU可以直接采用跳纤的方式接入，最大程度上节省传输资源。

在街道站建设和实践过程中需要多种技术的支持和保证，主要是以下几个方面：

a.话务切换和负荷均衡。优化半速率的使用和启用话务切换处理拥塞的机制，解决单个扇区话务拥塞的问题；通过话务切换实现话务在上层网络、下层网络和室内分布三层网络间的合理分担，确保各层网络负荷均衡；

b.美化天线。在不增加传播损耗的情况下，通过各种手段对天线的外表进行遮蔽、修饰，减少了居民对无线电磁环境的恐惧和抵触，降低基站建设的难度；

c.光纤拉远。将基站射频信号通过光端机转成光信号，经光纤链路传送到远端，再将光信号转成基站射频信号，经过天线进行发射。光纤拉远技术解决了城区站点难找的问题，依托现有站点进行远距离覆盖，实现基站设备的集中放置，便于统一管理和设备维护；

d.就近引电。由于采用光纤拉远技术，远端RRU的供电问题亟待解决，由于RRU位于街道两侧，就近引用居民电不失为一种好的选择。

本文中介绍的街道站周围城中村较多，无线环境复杂，无线信号穿透损耗增大，出现了许多室内及小区覆盖盲点；话音业务密度的增加以及数据业务的快速增长，部分900M站点经常拥塞，同时导致网络底噪抬升，进一步加剧了网络干扰。下面将分别就整体建设方案、天馈美化安装、引电方案做详细的介绍。

3.1 整体方案

目前GSM1800M站点为9个，主要分布于城区话务量较高的中心地带，现在主要存在的问题是干扰较大，城中村覆盖死角较多，部分900M站点拥塞问题较为严重，新建1800M站点面临着诸多问题，例如选址难度加大、业主纠纷加剧、现有杆塔无法满足新增天线安装等问题，受到这些问题的影响，要在短时间内新建大量1800M站点难度较大。在这种情况下，我们提出采用1800M街道站的覆盖策略，该地区城区总面积S为3.11平方公里，单站覆盖半径r为320米，按照单站覆盖面积为单站覆盖面积为Si，该区域需求总站点数量为：

区域内原有1800M站点为9个，故本次新增26个远端拉远站点，通过初步估算，我们确定整体方案是利用3个中心机房放置11套BBU，远端采用26个RRU拉远单元，64个双极化天线形成1800M连续覆盖区域（如图1所示），图中三叶草图例为原有1800M站点。采用此类建设方式可以有效改善城区干扰、解决话务拥塞、降低干扰、提高道路覆盖率、对城中村进行深度覆盖。

3.2 天线美化安装及选型

天线安装方案：对于路边街道，市政部门一般都会要求建设方采取隐蔽安装的方式，根据城区现有安装条件，一般采用增益为11dBi左右的双极化平板天线作为发射天线，杆塔可以采用路灯杆、大型广告牌、路牌、居民区墙体、美化树等，采用以上安装方式最大的特点能够使发射点安装效果与城区建筑物融为一体，实现很好的美化效果（如图2所示）。

RRU以及供电单元：远端RRU机箱可以采用普通的美化机箱、嵌入式广告牌、附挂大型广告牌、室外墙体、室内站点墙壁等美化安装方式（如图3所示）。

图1 1800M街道站中心机房和RRU发射点分布图

图2 美化天线安装方式

图3 RRU远端安装方式

图4 最优小区覆盖

天线选取方案论证：以某站为例，设计站间距为640米，街道两侧楼宇为6层，约18米高，街道宽度L约为50米。天线高度为4米、单站覆盖距离W为320米。

对于街道站需要覆盖到320米远处的水平夹角(垂直半功率角)θ可以由公式(1)得出：

天线垂直波瓣角为2θ，在天线实际安装过程中，考虑到下倾角过大会使天线的方向图变形，机械下倾角一般不超过4度，加上电下倾总下倾不超过10度。天线的水平波瓣角β可用公式(2)计算得出：

以街道楼宇L1为40米宽作为覆盖目标，单站覆盖距离W1为50米，对于街道站覆盖街道对面建筑物的天线垂直半功率角θ可以由公式3得出：

天线的水平波瓣角β可用公式(4)计算得出：

普通板状天线水平波瓣角为60-120°，垂直波瓣角为8-16°，完全可以满足街道站覆盖场景。以此方法得出结论，只要明确站点间距、建筑物最低层与天线高度差，综合考虑美化、安装等因素，就可以选用出适合的天线。

3.3 引电方案

引电应根据就近取点的原则，充分利用远端RRU发射点周围民用电，对于周围无法使用民用电的发射点，可以考虑选用直流远供技术取电，采用直流远供需要重新放置复合光缆。

4.建设效果评估

本文中，我们采用Atoll仿真软件[4]验证站点分布合理性，仿真的最优小区如图4所示，通过对天馈参数的调整我们可以看到1800M站点已经实现连续覆盖，各小区主导频覆盖合理，基本没有越区覆盖的现象。通过合理调整现网以及新建RRU发射点的工参，可以有效避免越区覆盖。通过上面的分析我们可以看出此类街道拉远站点的建设模式符合当前网络发展的需要，有利于GSM立体网络的建设，解决现网中存在的诸多问题。

5.结束语

本文从GSM900无线网络当前存在的干扰、覆盖等问题入手，提出利用街道拉远站点建设DCS网络，并且具体介绍了网络的拓扑结构、天馈建设、设备安装、美化方案等方面的内容，文章最后通过仿真论证的方式对网络建设效果进行初步评估。建议竣工验收后应该从以下角度对现网进行优化，主要为调整原有宏站的方位角，避免和路灯结构化发射点重叠覆盖，搬迁原有高站，调整现网1800M拓扑结构，避免对其他站点的干扰。

[1]吴晓升.GSM网城区深度覆盖的研究[J].移动通信,2008(5).

[2]戈玲,邱杰,杨明帅.GSM立体结构组网策略研究[J].移动通信,2008(21).

[3]韩喆.城市街道无线通信覆盖解决方案[J].电信快报,2011(9).

[4]Forsk公司.Atoll通用功能用户手册2.5.2版本.