淺析高速公路組網(wǎng)的幾個重要問題

淺析高速公路組網(wǎng)的幾個重要問題摘要：本文針對高速公路的特點，深入淺出的分析了高速公路組網(wǎng)的幾個重要問題，分別是高速移動對呼叫和切換帶來的影響、切換濾波器長度與主次小區(qū)平均電平間隔問題、同站盲區(qū)問題與車輛的影響，并通過實際的優(yōu)化案例來介紹優(yōu)化調(diào)整的方法。關(guān)鍵詞：高速公路切換層參數(shù)同站盲區(qū)高速公路網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重中之重，如何確保高速公路網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量成為各個網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化團隊的核心任務(wù)。高速公路網(wǎng)絡(luò)覆蓋的特點是呈帶狀結(jié)構(gòu)，屬于典型的覆蓋受限系統(tǒng)，對經(jīng)過密集住宅區(qū)的路段同時需要考慮話務(wù)承受問題。高速公路場景具備以下幾個特點：（1）移動速度80-15（2）傳播環(huán)境較好；（3）重點以解決連續(xù)覆蓋和穩(wěn)健切換為目標；（4）穿透損耗主要考慮使用汽車的傳統(tǒng)，高級轎車損耗較大，需要考慮由于車輛阻擋的因素。下面，我們將對高速公路組網(wǎng)中可能面臨的幾個問題進行具體的分析。1高速移動對呼叫和切換帶來的影響移動通信系統(tǒng)需要一定的時間對無線信道資源進行測量、平均、判決、執(zhí)行等，隨著用戶移動速度的加快，一項流程從發(fā)起到完成（如切換、呼叫等），無線環(huán)境往往已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，這將給網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的正常進行帶來一些問題。這里重點分析高速移動對切換模式下的MS的影響。GSM規(guī)范規(guī)定，通話模式下，MS每隔480ms（1個SACCH（緩慢相關(guān)控制信道）信息時間），向BTS上報一次6個最佳鄰小區(qū)，至少每隔10s解調(diào)1次小區(qū)列表中的BSIC（基站識別碼），如果是新出現(xiàn)在小區(qū)列表中的小區(qū)，則需在5s內(nèi)解調(diào)BSIC。對于無法解調(diào)BSIC的小區(qū)，其信號強度是不會上報的，這樣就會出現(xiàn)一種情況：當服務(wù)小區(qū)信號強度快速衰落時，鄰小區(qū)中雖然信號強度很好，但是由于無法及時解調(diào)出BSIC，造成無法切換而掉話。當MS及時上報了6個最佳小區(qū)時，基站判斷是否需要進行切換需要一定的時間，這個時間一般都大于4s（該值和設(shè)置的切換類型、切換參數(shù)有關(guān)，4s為快速切換時的一個均值）。通過對100個切換消息的跟蹤分析，從切換請求發(fā)起到切換完成釋放源小區(qū)資源，跨MSC切換一般需要5s，BSC內(nèi)小區(qū)間切換時間為3s。因此從測量、判決到完成切換，這段時間的典型值是BSC內(nèi)小區(qū)間切換為7s，對于跨MSC的切換，這個時間將達到9s。假設(shè)高速車輛運行速度為100km/h(27.8m/s)，那么一個小區(qū)從進入鄰區(qū)列表、解調(diào)BSIC、測量、觸發(fā)切換，到切換完成，至少需要5+4+3=12s（對于BSC內(nèi)切換），車輛對應(yīng)移動的距離是333.5m，在這段距離內(nèi)，服務(wù)小區(qū)必須保證信號不發(fā)生快速衰落導(dǎo)致掉話。對于速度為100km/h的車輛，BSC內(nèi)/跨MSC的切換所對應(yīng)的最小覆蓋距離分別是333.5圖1呼叫建立+切換的情況下小區(qū)的最小覆蓋范圍從以上的分析來看，高速公路對GSM網(wǎng)絡(luò)的影響主要是由于速度過快，在GSM網(wǎng)絡(luò)進行各種測量、判決、執(zhí)行的時間里無線環(huán)境已發(fā)生很大變化，因此解決時可以從擴大小區(qū)的覆蓋范圍，延長小區(qū)的駐留時間，增大相鄰小區(qū)的重疊覆蓋范圍入手，具體著手的方向如下：（1）頻段選擇

考慮到高級車輛對信號的穿透要求和信號衰減速度，應(yīng)優(yōu)先使用900MHz網(wǎng)絡(luò)進行覆蓋。但是在某些特殊路段（如話務(wù)密集區(qū)和存在嚴重干擾的路段），由于900MHz的頻率復(fù)用度很高，因此需要使用1800MHz網(wǎng)絡(luò)進行覆蓋。實踐經(jīng)驗表明，在高速公路上使用1800MHz小區(qū)，需要配合使用高增益天線，并提升天線掛高，增加小區(qū)覆蓋距離和信號強度。需要注意的是在跨BSC或MSC邊界處不使用1800小區(qū)覆蓋。（2）網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化應(yīng)首先調(diào)整天饋、切換、頻點、BISC與鄰區(qū)等參數(shù)，因為這些調(diào)整便于實施，而且也能起到一定的效果，具體措施如下：●調(diào)整相鄰小區(qū)天線的方向角和下傾角，保證有足夠的重疊覆蓋范圍；

●為了使移動臺可以更快地同步鄰區(qū)BCCH，更加準確地獲得鄰區(qū)電平值，建議鄰區(qū)關(guān)系不要做太多，20個以下為宜；●調(diào)整沿線基站的頻率規(guī)劃，盡量選擇一些干凈的頻點，避免BCCH鄰頻干擾造成的解調(diào)BSIC困難。（3）BSC/MSC區(qū)域劃分從上述分析可知道，跨MSC切換要比BSC內(nèi)切換多花費2s的時間，對應(yīng)100km/h的車速就是55m的距離，因此需要合理規(guī)劃沿線基站BSC和MSC的劃分，盡量將沿線基站放在同一個BSC或MSC中，以減少MSC間、BSC間的切換，避免過長的切換時間對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量造成不利的影響。同時，這樣的劃分（4）基站的有效覆蓋距離從上述的分析可知道，應(yīng)保證小區(qū)有足夠的覆蓋范圍，對于100km/h的高速公路，建議主覆蓋小區(qū)覆蓋范圍應(yīng)達到500m。2切換濾波器長度與主次小區(qū)平均電平間隔問題在高速公路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，需要突出主用小區(qū)的主導(dǎo)地位，即主用小區(qū)和第一強鄰區(qū)Rxlev存在必要的保護間隔；在切換邊緣，需要突出主切鄰區(qū)（第一強鄰區(qū)），即第一強鄰區(qū)和第二強鄰區(qū)的Rxlev要有一定的保護間隔。我們把該類問題歸為“主鄰小區(qū)的保護間隔”問題，選擇正態(tài)分布函數(shù)作為研究該類問題的工具。因此，問題被歸結(jié)為“給定主次小區(qū)平均電平差值，計算占用/切換給次用小區(qū)的概率，或者給定占用/切換給次用小區(qū)的概率，計算主次小區(qū)的電平差值?！眻D2不同的濾波器長度設(shè)置條件下次小區(qū)濾波器輸出電平強過主小區(qū)的概率分析從以上分析可以看出，當主次小區(qū)統(tǒng)計平均電平差較小的時候（對應(yīng)主導(dǎo)覆蓋不夠明顯，容易發(fā)生誤切入非高速覆蓋小區(qū)的路段），次小區(qū)濾波器輸出電平強過主小區(qū)的概率較高，需要增加濾波器長度解決，同時根據(jù)實際需求對各鄰區(qū)設(shè)置不同的HIHYST/LOHYST；如果需要提高切換機率并縮短切換時間（對應(yīng)兩個主導(dǎo)覆蓋小區(qū)之間重疊覆蓋區(qū)域較短的情況），則可以減少濾波器長度。對于主次小區(qū)電平差大小的問題，從突出主導(dǎo)小區(qū)占用概率，減少不必要的切換并降低干擾的角度分析，則在當前服務(wù)小區(qū)的絕對覆蓋路段，希望其與次強小區(qū)的電平差越大越好，以確保當前服務(wù)小區(qū)的絕對主導(dǎo)地位，避免發(fā)生不必要的切換；但從高速公路網(wǎng)絡(luò)覆蓋的安全性考慮，則主導(dǎo)小區(qū)與第一、第二鄰區(qū)的電平差越小越好，這樣在當前主導(dǎo)小區(qū)發(fā)生意外的情況下可以由第一、二強鄰區(qū)替補覆蓋。綜合考慮這兩個角度的因素并根據(jù)前文中的數(shù)理分析結(jié)論，我們認為：在當前服務(wù)小區(qū)的絕對覆蓋路段，其與第一、二強鄰區(qū)之間的階梯電平差應(yīng)至少有5dB。3同站盲區(qū)問題考慮到天線的水平半功率角一般不超過65度，因此兩個同站小區(qū)的夾角過大也會造成過渡區(qū)域的覆蓋陰影，即同站盲區(qū)。特別地，如果一個小區(qū)采用水平半功率角為33度的高增益天線，若另一同站小區(qū)仍使用65度水平半功率角的天線，則同站盲區(qū)問題更為嚴重。以中山京珠高速站點三角正茂皮具為例，該站的2、3兩個小區(qū)為高速的主覆蓋小區(qū)，2小區(qū)的方向角為210°，3小區(qū)的方向角為350°，兩個小區(qū)之間的夾角為140°。由于兩個小區(qū)之間的夾角過大（高速上兩個小區(qū)夾角建議不超過100°），導(dǎo)致兩個小區(qū)之間有一定的覆蓋盲區(qū)，手機在兩小區(qū)之間切換時候會發(fā)生切換不及時現(xiàn)象。我們將三角正茂皮具2小區(qū)的方向角由210°調(diào)整到250°后，兩小區(qū)間的夾角減少到100度，手機在三角正茂皮具2、3小區(qū)之間切換較理想。驗證測試截圖如下：另一個案例，中山江中高速的主覆蓋站點古鎮(zhèn)江中高速的1小區(qū)天線更換為21dBm的高增益天線后，水平波瓣角從原來的65度減少為33度，加大了與同站的另一高速主覆蓋小區(qū)（古鎮(zhèn)江中高速2）之間的同站盲區(qū)。我們將古鎮(zhèn)江中高速2小區(qū)的天線更換為相同增益（18dBi）的水平波瓣90度的天線，并適當降低了兩個小區(qū)間的夾角，這樣就改善了兩個小區(qū)間的覆蓋盲區(qū)，降低了兩個小區(qū)間切換隱患。4車輛的影響我們對各種車輛可能造成的衰減進行了計算，普通車輛的衰減量在3dB左右，高級車輛造成的信號衰減可達9dB。因此為確保重要客戶的高速網(wǎng)絡(luò)感知，高速網(wǎng)絡(luò)覆蓋應(yīng)具備至少9dB的網(wǎng)絡(luò)冗余度。我們建議，關(guān)閉高速公路沿線基站功率控制功能或者降低動態(tài)功率控制幅度，以減少功率波動加強網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。測試車輛在受到大型集裝箱車輛阻擋的情況下，將導(dǎo)致至少20dB的信號衰減，考慮到20dB的冗余度對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入的巨大需求，因此提出高速主用站點應(yīng)具備“之”字行的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保證在一個方向的覆蓋信號被阻擋的情況下，另一方向的覆蓋信號可以替補覆蓋。為滿足“之”字行組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以將原本不是高速主用小區(qū)，但具備高速主用小區(qū)條件的小區(qū)調(diào)整到高速主用小區(qū)的行列中。5小結(jié)本文針對高速公路的特點，深入淺出的分析了高速公路組網(wǎng)的幾個重要問題，分別是高速移動對呼叫和切換帶來的影響、切換濾波器長度與主次小區(qū)平均電平間隔問題、同站盲區(qū)問題與車輛的影響，并通過實際的優(yōu)化案例來介紹優(yōu)化調(diào)整的方法。2009年，我們在開展高速沿線小區(qū)無