淺析高速公路組網(wǎng)的幾個(gè)重要問(wèn)題

淺析高速公路組網(wǎng)的幾個(gè)重要問(wèn)題摘要：本文針對(duì)高速公路的特點(diǎn)，深入淺出的分析了高速公路組網(wǎng)的幾個(gè)重要問(wèn)題，分別是高速移動(dòng)對(duì)呼叫和切換帶來(lái)的影響、切換濾波器長(zhǎng)度與主次小區(qū)平均電平間隔問(wèn)題、同站盲區(qū)問(wèn)題與車(chē)輛的影響，并通過(guò)實(shí)際的優(yōu)化案例來(lái)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(gè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化團(tuán)隊(duì)的核心任務(wù)。高速公路網(wǎng)絡(luò)覆蓋的特點(diǎn)是呈帶狀結(jié)構(gòu)，屬于典型的覆蓋受限系統(tǒng)，對(duì)經(jīng)過(guò)密集住宅區(qū)的路段同時(shí)需要考慮話務(wù)承受問(wèn)題。高速公路場(chǎng)景具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）移動(dòng)速度80-15（2）傳播環(huán)境較好；（3）重點(diǎn)以解決連續(xù)覆蓋和穩(wěn)健切換為目標(biāo)；（4）穿透損耗主要考慮使用汽車(chē)的傳統(tǒng)，高級(jí)轎車(chē)損耗較大，需要考慮由于車(chē)輛阻擋的因素。下面，我們將對(duì)高速公路組網(wǎng)中可能面臨的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行具體的分析。1高速移動(dòng)對(duì)呼叫和切換帶來(lái)的影響移動(dòng)通信系統(tǒng)需要一定的時(shí)間對(duì)無(wú)線信道資源進(jìn)行測(cè)量、平均、判決、執(zhí)行等，隨著用戶移動(dòng)速度的加快，一項(xiàng)流程從發(fā)起到完成（如切換、呼叫等），無(wú)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(jìn)行帶來(lái)一些問(wèn)題。這里重點(diǎn)分析高速移動(dòng)對(duì)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(gè)SACCH（緩慢相關(guān)控制信道）信息時(shí)間），向BTS上報(bào)一次6個(gè)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(shí)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(duì)于無(wú)法解調(diào)BSIC的小區(qū)，其信號(hào)強(qiáng)度是不會(huì)上報(bào)的，這樣就會(huì)出現(xiàn)一種情況：當(dāng)服務(wù)小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度快速衰落時(shí)，鄰小區(qū)中雖然信號(hào)強(qiáng)度很好，但是由于無(wú)法及時(shí)解調(diào)出BSIC，造成無(wú)法切換而掉話。當(dāng)MS及時(shí)上報(bào)了6個(gè)最佳小區(qū)時(shí)，基站判斷是否需要進(jìn)行切換需要一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間一般都大于4s（該值和設(shè)置的切換類(lèi)型、切換參數(shù)有關(guān)，4s為快速切換時(shí)的一個(gè)均值）。通過(guò)對(duì)100個(gè)切換消息的跟蹤分析，從切換請(qǐng)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(shí)間為3s。因此從測(cè)量、判決到完成切換，這段時(shí)間的典型值是BSC內(nèi)小區(qū)間切換為7s，對(duì)于跨MSC的切換，這個(gè)時(shí)間將達(dá)到9s。假設(shè)高速車(chē)輛運(yùn)行速度為100km/h(27.8m/s)，那么一個(gè)小區(qū)從進(jìn)入鄰區(qū)列表、解調(diào)BSIC、測(cè)量、觸發(fā)切換，到切換完成，至少需要5+4+3=12s（對(duì)于BSC內(nèi)切換），車(chē)輛對(duì)應(yīng)移動(dòng)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(hào)不發(fā)生快速衰落導(dǎo)致掉話。對(duì)于速度為100km/h的車(chē)輛，BSC內(nèi)/跨MSC的切換所對(duì)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(lái)看，高速公路對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)的影響主要是由于速度過(guò)快，在GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各種測(cè)量、判決、執(zhí)行的時(shí)間里無(wú)線環(huán)境已發(fā)生很大變化，因此解決時(shí)可以從擴(kuò)大小區(qū)的覆蓋范圍，延長(zhǎng)小區(qū)的駐留時(shí)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(jí)車(chē)輛對(duì)信號(hào)的穿透要求和信號(hào)衰減速度，應(yīng)優(yōu)先使用900MHz網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行覆蓋。但是在某些特殊路段（如話務(wù)密集區(qū)和存在嚴(yán)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(jìn)行覆蓋。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(hào)強(qiáng)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(diǎn)、BISC與鄰區(qū)等參數(shù)，因?yàn)檫@些調(diào)整便于實(shí)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(dòng)臺(tái)可以更快地同步鄰區(qū)BCCH，更加準(zhǔn)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(gè)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(diǎn)，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(fèi)2s的時(shí)間，對(duì)應(yīng)100km/h的車(chē)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(gè)BSC或MSC中，以減少M(fèi)SC間、BSC間的切換，避免過(guò)長(zhǎng)的切換時(shí)間對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量造成不利的影響。同時(shí)，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(duì)于100km/h的高速公路，建議主覆蓋小區(qū)覆蓋范圍應(yīng)達(dá)到500m。2切換濾波器長(zhǎng)度與主次小區(qū)平均電平間隔問(wèn)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(qiáng)鄰區(qū)Rxlev存在必要的保護(hù)間隔；在切換邊緣，需要突出主切鄰區(qū)（第一強(qiáng)鄰區(qū)），即第一強(qiáng)鄰區(qū)和第二強(qiáng)鄰區(qū)的Rxlev要有一定的保護(hù)間隔。我們把該類(lèi)問(wèn)題歸為“主鄰小區(qū)的保護(hù)間隔”問(wèn)題，選擇正態(tài)分布函數(shù)作為研究該類(lèi)問(wèn)題的工具。因此，問(wèn)題被歸結(jié)為“給定主次小區(qū)平均電平差值，計(jì)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(jì)算主次小區(qū)的電平差值?！眻D2不同的濾波器長(zhǎng)度設(shè)置條件下次小區(qū)濾波器輸出電平強(qiáng)過(guò)主小區(qū)的概率分析從以上分析可以看出，當(dāng)主次小區(qū)統(tǒng)計(jì)平均電平差較小的時(shí)候（對(duì)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(qiáng)過(guò)主小區(qū)的概率較高，需要增加濾波器長(zhǎng)度解決，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需求對(duì)各鄰區(qū)設(shè)置不同的HIHYST/LOHYST；如果需要提高切換機(jī)率并縮短切換時(shí)間（對(duì)應(yīng)兩個(gè)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(zhǎng)度。對(duì)于主次小區(qū)電平差大小的問(wèn)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(dāng)前服務(wù)小區(qū)的絕對(duì)覆蓋路段，希望其與次強(qiáng)小區(qū)的電平差越大越好，以確保當(dāng)前服務(wù)小區(qū)的絕對(duì)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(dāng)前主導(dǎo)小區(qū)發(fā)生意外的情況下可以由第一、二強(qiáng)鄰區(qū)替補(bǔ)覆蓋。綜合考慮這兩個(gè)角度的因素并根據(jù)前文中的數(shù)理分析結(jié)論，我們認(rèn)為：在當(dāng)前服務(wù)小區(qū)的絕對(duì)覆蓋路段，其與第一、二強(qiáng)鄰區(qū)之間的階梯電平差應(yīng)至少有5dB。3同站盲區(qū)問(wèn)題考慮到天線的水平半功率角一般不超過(guò)65度，因此兩個(gè)同站小區(qū)的夾角過(guò)大也會(huì)造成過(guò)渡區(qū)域的覆蓋陰影，即同站盲區(qū)。特別地，如果一個(gè)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(wèn)題更為嚴(yán)重。以中山京珠高速站點(diǎn)三角正茂皮具為例，該站的2、3兩個(gè)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(gè)小區(qū)之間的夾角為140°。由于兩個(gè)小區(qū)之間的夾角過(guò)大（高速上兩個(gè)小區(qū)夾角建議不超過(guò)100°），導(dǎo)致兩個(gè)小區(qū)之間有一定的覆蓋盲區(qū)，手機(jī)在兩小區(qū)之間切換時(shí)候會(huì)發(fā)生切換不及時(shí)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(jī)在三角正茂皮具2、3小區(qū)之間切換較理想。驗(yàn)證測(cè)試截圖如下：另一個(gè)案例，中山江中高速的主覆蓋站點(diǎn)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(lái)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(dāng)降低了兩個(gè)小區(qū)間的夾角，這樣就改善了兩個(gè)小區(qū)間的覆蓋盲區(qū)，降低了兩個(gè)小區(qū)間切換隱患。4車(chē)輛的影響我們對(duì)各種車(chē)輛可能造成的衰減進(jìn)行了計(jì)算，普通車(chē)輛的衰減量在3dB左右，高級(jí)車(chē)輛造成的信號(hào)衰減可達(dá)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(dòng)態(tài)功率控制幅度，以減少功率波動(dòng)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。測(cè)試車(chē)輛在受到大型集裝箱車(chē)輛阻擋的情況下，將導(dǎo)致至少20dB的信號(hào)衰減，考慮到20dB的冗余度對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入的巨大需求，因此提出高速主用站點(diǎn)應(yīng)具備“之”字行的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，保證在一個(gè)方向的覆蓋信號(hào)被阻擋的情況下，另一方向的覆蓋信號(hào)可以替補(bǔ)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(duì)高速公路的特點(diǎn)，深入淺出的分析了高速公路組網(wǎng)的幾個(gè)重要問(wèn)題，分別是高速移動(dòng)對(duì)呼叫和切換帶來(lái)的影響、切換濾波器長(zhǎng)度與主次小區(qū)平均電平間隔問(wèn)題、同站盲區(qū)問(wèn)題與車(chē)輛的影響，并通過(guò)實(shí)際的優(yōu)化案例來(lái)介紹優(yōu)化調(diào)整的方法。2009年，我們?cè)陂_(kāi)展高速沿線小區(qū)無(wú)