面向城镇化发展的TD-LTE无线网络规划建设

2015-12-19陈卜江

移动通信 2015年14期

关键词：铁塔试验区海南

陈卜江

（海南中京南方信息工程有限公司，海南海口 571100）

面向城镇化发展的TD-LTE无线网络规划建设

陈卜江

（海南中京南方信息工程有限公司，海南海口 571100）

针对我国城镇化发展拉动GDP增长明显且潜力巨大的契机，以海南国际先行试验区为例，通过从总体策略、频率规划、规划仿真以及面临与铁塔公司共建共享带来的挑战4个方面，详细探讨了在城镇化建设中TD-LTE的规划思路与解决方法。

城镇化 TD-LTE 无线网络规划覆盖率

1 城镇化现状及发展特点

虽然我国城镇化发展速度快，但与国际水平相比仍落后很多，这主要是城市化水平和经济发展水平高度有关而产生的结果。据测算，从贡献率上看，我国的城镇化在经济增长率中贡献约3个百分点；从投资上分析，我国今后每年在城镇基础设施建设和住房建设的投资相当于年均GDP的24%；从消费上看，城镇化每增加1个百分点，产生的直接消费将拉动GDP增长1.5个百分点。通过数据量化对比，我国的城镇化发展潜力巨大，主要呈现以下特点：

（1）总体规划建设时间跨度长，城镇化发展稳定性受政策性影响大；

（2）当地基础设施建设和建筑物环境变化大而快；

（3）居民就业及消费受城镇化经济结构影响大。

与此同时，TD-LTE正处于全力以赴建设的发展阶段，特别是在基于互联网的新型信息消费以及基于电子商务、云计算等信息平台的消费快速增长的背景下，如何针对城镇化发展特点抓到由此带来的契机，实现从“追赶”到“引领”的重大跨越，当前TD-LTE无线网络规划需有所转变。基于此，本文将选取海南国际旅游岛先行试验区为例进行详细说明。

2 海南国际旅游岛先行试验区规划简介

2.1 规划范围

海南国际旅游岛先行试验区（下称“试验区”）位于海南省陵水黎族自治县，试验区规划范围确定为北至东高岭、东至黎安外海、南至南湾自然保护区、西至高速公路，包括3个镇、8个行政村、19个自然村，总面积为114.88km2。其中，试验区规划控制范围为64.72km2，建设用地面积为39.6km2，人口为29 969人，约7 300户。

2.2 规划期限

根据《海南国际旅游岛先行试验区市政规划（2013—2030）》的建设进度安排，按照“三年成势、五年成形、十年成城”的总体要求，试验区的规划期限将跨越以下3个阶段：

（1）2013—2015年全面完成基础设施建设；

（2）2016—2020年进一步完善城市功能和交通设施；

（3）2021—2030年试验区城市功能配套体系全面完善。

2.3 功能用地布局

规划用地分为四大类，即居住用地、公共服务设施用地、商业服务业设施用地、工业用地等，建设用地面积为47.82km2，试验区建设用地面积为31.09km2。具体如表1所示。

3 规划方案

3.1 规划总体策略

由于目前国内TD-LTE商用时间较短，参考价值不大，因此可以把视角转向在3G时期与中国移动发展非常相似的Verizon运营商，其都是在3G竞争中处于下风，都是由于终端（如iPhone）与其他运营商合作使得高端用户大量流失，都是希望借助LTE的激进建设扭转3G市场上的劣势。

Verizon在2010年12月正式宣布LTE商用，因此数据起点是2010年Q4季度。以Verizon的每季度财报为基础，通过采用“直接法”，将同一季度的业务发展指标与覆盖因子分别作为一张图的x轴和y轴，利用Matlab数学工具进行数据拟合，两者关系如图1所示：

表1 用地功能表

图1 TD-LTE actived devices数与覆盖因子的模型关系

（1）人口覆盖率小于65%左右，为缓慢发展阶段；

（2）人口覆盖率超过6 5%左右，为快速发展阶段；

（3）人口覆盖率超过90%左右，为井喷式发展阶段。

根据对Verizon发展的分析，其3年激进的LTE网络覆盖策略得到了很好的回报效果。因此，在试验区的TD-LTE建设，建议进行快速实现广覆盖，达到或超过人口覆盖率90%，迅速占领市场高地，具体策略如下：

（1）推进覆盖：完成规划区内人口覆盖率达到90%的目标。

（2）优化结构：在人口覆盖率达到90%的基础上进行拉网测试，以较高标准进行网络架构和网络规模规划工作，通过多种小型化建设方式来解决弱覆盖或盲区区域，实现人口覆盖率100%的目标。

总体思路1：坚持2G/3G/TD-LTE/WLAN网络“统筹需求、统一规划、整体布局、协同建设、规范管理”的多网合一室内覆盖系统规划建设管理要求；

总体思路2：开拓思路，鼓励创新，尽可能采用新方法、新技术、新手段，以提高资源利用效率，降低建设成本，从而确保投资的长期性和有效性。

从无线网络演进以及信息技术产业化摩尔定律的角度出发，建议优选总体思路2，重点关注高价值区域室内深度覆盖，建设方式可参考以下方案：

A.灵活采用基站信源直接覆盖或分布系统覆盖方式（见图2）

图2 室内覆盖方式

B.引进小基站等新型设备

◆未来小站与异厂商宏站同频组网场景下存在应用风险，与宏站间的干扰协调及负载均衡等需进一步研究；

◆小站产品在解决室内深度覆盖应用中，存在2G/3G/TD-LTE多模的需求，目前设备还仅支持TDLTE；

◆使用Micro（微蜂窝）、Pico（微微蜂窝）、Femto（家庭基站）、Relay（中继站）等新型基站用于补充宏蜂窝覆盖，改善室内深度覆盖，增加网络容量，提升用户感知。

需在网络已建设区域积极开展网络测试工作，进行网络优化工作。通过网络排除，建立网络补盲补热区域需求库。结合小型化基站设备成熟情况，制定小型化基站建设目标。各类基站适用类型如表2所示：

表2 各类基站适用类型

（3）提升容量：试验区网络建成后，网络可初具规模效应，随着用户增长和业务习惯的培养，网络流量将幅度增长，随之而来的是部分热点基站的容量不足，因此在规划期需对网络扩容需求及其建设规模进行分析估算。根据试验区内业务发展情况，基于业务预测，制定分年度的容量建设目标。

3.2 频率规划方案

频率规划需在自有资源的前提下，重点考虑各大运营商在FDD牌照的发放时间和频段以及中国铁塔公司的共建共享原则。

目前，中国移动的TD-LTE分别支持频段38、39、40，中国电信已获准在全国7个城市（不包含海南省），将用于第三代移动通信系统（CDMA2000）使用的1 920—1 935MHz/2 110—2 125MHz（即频段1），改变频率使用的技术体制，调整用于LTE混合组网试验中LTE FDD制式。因此，在综合配套铁塔系统必须共建共享的前提下，提前规划布署1 880—1 920MHz（即频段39）。

3.3 规划仿真方案

（1）传播模型选取方案

当前，全球LTE网络所选用的传播模型主要包括COST231-Hata Model、扩展的Hata（SDR）Model、SUI Model、COST231-Walfish-Ikegami Model、SPM Model、SUI Model等6种，这些模型的应用主要是通过当前网络所广泛应用的统计经验模型或半经验模型，同时结合不同网络的建设经验与当地独有的覆盖场景的基础上，通过拟合最大限度地呈现出现实场景下的信号传播特性。因此，需结合先行试验区所规划建设的各类场景，选取地物类型中Hight_Building和Building这2个参考指标，其中Building包括Ordinary_ Building、Parallel_Regular_Building、Irregular_ Large_Building、Irregular_Building这4个指标。将Hight_Building作为横坐标、Building作为纵坐标，与所选用软件仿真模型库中的模型进行近似匹配，可以得到相对准确的传播模型。

（2）站点规划及仿真结果

为确保仿真结果更准确地指导规划建设，站点分布需依据先行试验区四大类规划用地划分站间距，调整站高以及设定覆盖指标，具体如下：

◆站间距：居住区为300～400m、公共服务设施为400～500m、商业服务业设施用地为200～300m、工业用地为500～600m；

◆站高：居住区为15～30m、公共服务设施为20～30m、商业服务业设施用地为15～20m、工业用地为25～35m；

◆覆盖指标：F频段95%连续覆盖的区域指标需满足RSRP大于-105dBm、RS-SINR大于-3dB。

根据以上原则，共规划46个宏站，站点分布及仿真结果如图3和图4所示。

由于试验区的建设进度受多方面影响，同时考虑TD-LTE保持领先，因此试验区的建设规模需每年进行滚动规划，坚持小步快跑，分建设批次适当超前的建设节奏。

3.4 面临铁塔公司的挑战与措施

根据工信部和国资委联合发文《关于2015年推进电信基础设施共建共享的实施意见》，对铁塔公司和运营商分工界面进行了明确。

（1）宏基站分工界面

◆运营商部分：光线接入、传输设备、传输配套、无线主设备及其天馈线系统、传输设备与无线主设备的电源连接，天线采用楼顶抱杆安装或美化天线时，负责楼顶抱杆、美化天线外罩的安装；

◆铁塔公司部分：机房建设及附属设备、市电引入、机房配套、铁塔及天面配套。

（2）面临挑战

◆网络规划蜂窝架构间博弈，主要体现为运营商间滚动规划战略及侧重点均有差异，导致站点分布、站距高度等方面的需求不一致，并影响各运营商总体网络发展；

◆网络建设进度挑战，若铁塔公司进度与运营商建设进度不一致，将推迟广覆盖区域深度覆盖的推进，进而严重影响总体网络的优化，降低用户感知。

（3）应对措施

◆以终为始，动态调整网络站点规划以应对与友商间博弈；

◆根据2G、3G建设经验，通过多类站型方式，同步对高价值室内覆盖区域进行深度覆盖。

图3 RSRP仿真结果

图4 RS-SINR仿真结果

4 结束语

本文首先分析了城镇化的发展及特点，并指出正处于发展阶段的TD-LTE抓住城镇化发展带来的契机的重要性，并以海南国际旅游岛先行试验区为例进行研究论证；然后结合先行试验区规划期限及特点，通过对比分析国外运营商Verizon的成功经验，提出了试验区快速完成90%覆盖率的规划策略；在总体策略的前提下，再依据无线网的演进趋势，提出了相应的频率及仿真方案，并得出了初期具体的建设规模；最后分析与中国铁塔公司共建共享的过程以及可能面临的挑战，并提出针对性的措施建议。

总体来说，TD-LTE网络建设对内是一个非常复杂的系统工程，对外面临着以配套工程建设为主导铁塔公司以及友商间的博弈。虽然通过规模试验总结出了很多好的经验和做法，但仍然有很多问题有待在规模建设中进一步加以解决。

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TD-LTE Wireless Network Planning and Construction Oriented to Urbanization Development

CHEN Bu-jiang
(Hainan Zhongjing South Information Engineering Co., Ltd., Haikou 571100, China)

According to signifi cant GDP growth and great potential of China’s urbanization, taking Hainan International fi rst pilot area as an example, TD-LTE planning thought and its solution in urbanization construction were discussed in detail from four aspects, including overall strategy, frequency planning, planning simulation, sharing and coconstruction with Tower company.

urbanization TD-LTE wireless network planning coverage rate