奧運(yùn)中心區(qū)ＴＤ－ＳＣＤＭＡ網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及優(yōu)化解決方案

汪　穎　湯利民　王　韜

【摘要】文章系統(tǒng)分析介紹了奧運(yùn)中心區(qū)室外公共區(qū)TD網(wǎng)路規(guī)劃設(shè)計(jì)的背景、目標(biāo)、思路、方案、優(yōu)化手段等，總結(jié)歸納了本類場(chǎng)景規(guī)劃設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)采用的經(jīng)驗(yàn)方法，可為其他大型賽事TD網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作提供借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】TD-SCDMA 奧運(yùn)中心區(qū) 覆蓋 容量 干擾

2008年北京奧運(yùn)會(huì)是一項(xiàng)具有重大政治意義、經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)效益的體育盛事，為北京奧運(yùn)會(huì)提供3G移動(dòng)通信服務(wù)是中國(guó)政府的鄭重承諾；而應(yīng)用具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA技術(shù)不僅可以為用戶提供高質(zhì)量的3G體驗(yàn)，同時(shí)也突出了“科技奧運(yùn)”的亮點(diǎn)，實(shí)踐了“自主創(chuàng)新”的科學(xué)發(fā)展觀精神。

1 奧運(yùn)中心區(qū)室外公共區(qū)介紹

北京奧林匹克公園地處城市中軸線北端，包括森林公園和奧運(yùn)中心區(qū)等區(qū)域。其中奧運(yùn)中心區(qū)指的是北四環(huán)路、北辰東路、北辰西路和科薈路之間的區(qū)域，長(zhǎng)約2.4km，寬約1.4km。在中心區(qū)內(nèi)，集中了國(guó)家體育場(chǎng)、國(guó)家體育館、國(guó)家游泳中心等重量級(jí)競(jìng)賽場(chǎng)館和國(guó)家會(huì)議中心等非競(jìng)賽場(chǎng)館，另外還有中國(guó)科技館、文物資料館等文化設(shè)施，龍形水系和綠化廣場(chǎng)等景觀設(shè)施，空間開闊、環(huán)境優(yōu)美。

按照建筑物或室外空間區(qū)分，中心區(qū)又分為室內(nèi)和室外兩大類場(chǎng)景：室內(nèi)部分包括場(chǎng)館、辦公、會(huì)議、商業(yè)和運(yùn)營(yíng)建筑；室外公共區(qū)包括廣場(chǎng)、停車場(chǎng)、交通樞紐和景區(qū)，擔(dān)負(fù)著重要的人群集散和流動(dòng)通路的任務(wù)，并且兼具景觀和休閑的作用，其規(guī)劃設(shè)計(jì)的合理性對(duì)整體方案的銜接貫通起著舉足輕重的作用。

2 規(guī)劃目標(biāo)

由于奧運(yùn)中心區(qū)的重要性，加上其具有高話務(wù)密度（預(yù)測(cè)賽時(shí)日峰值觀眾達(dá)到26萬人次，短時(shí)間內(nèi)可能大量聚集）、高流動(dòng)性的話務(wù)特征，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需要同時(shí)兼顧覆蓋和容量需求，建設(shè)一個(gè)容量充足、質(zhì)量?jī)?yōu)良、功能豐富的網(wǎng)絡(luò)，在提供完善覆蓋的基礎(chǔ)上最大程度地滿足容量需求。

根據(jù)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)的明確要求，奧運(yùn)中心區(qū)總體規(guī)劃目標(biāo)如下：

覆蓋目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)中心區(qū)室外區(qū)域的全覆蓋；

容量目標(biāo)：盡可能利用所有可爭(zhēng)取資源，使用當(dāng)前技術(shù)所能達(dá)到的極限容量進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。

3 規(guī)劃重點(diǎn)考慮的問題

奧運(yùn)中心區(qū)室外公共區(qū)規(guī)劃時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下問題：

（1）注意和場(chǎng)館覆蓋區(qū)域的銜接

各場(chǎng)館內(nèi)均需建設(shè)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，場(chǎng)館出入口等鄰近區(qū)域的規(guī)劃策略是由室內(nèi)信號(hào)進(jìn)行覆蓋，采用這樣的設(shè)計(jì)可以避免在場(chǎng)館出入口出現(xiàn)頻繁切換的情況，并且可以充分共享場(chǎng)內(nèi)的資源。因此，室外公共區(qū)的覆蓋范圍應(yīng)以到達(dá)場(chǎng)館外圍一定區(qū)域?yàn)橐恕?/p>

（2）避免室外信號(hào)對(duì)室內(nèi)的影響

當(dāng)使用室外宏基站實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋時(shí)，對(duì)室內(nèi)會(huì)形成較強(qiáng)滲透，其頻率設(shè)置需與室內(nèi)異頻，以避免干擾；在中軸廣場(chǎng)這樣容量需求大而空間較開闊的區(qū)域，天線設(shè)置形式盡量以小范圍覆蓋為主，以精確地控制覆蓋，減少對(duì)室內(nèi)的干擾，提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和容量。

（3）充分考慮網(wǎng)絡(luò)的靈活調(diào)整性

由于話務(wù)量預(yù)測(cè)存在風(fēng)險(xiǎn)（設(shè)備容量有可能調(diào)整），網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)應(yīng)提供快速調(diào)整無線資源的可能性，對(duì)話務(wù)模型估算偏差進(jìn)行補(bǔ)救；另外應(yīng)考慮到奧運(yùn)賽時(shí)與賽后覆蓋、容量方案的靈活調(diào)整，當(dāng)賽后容量變少時(shí)，小區(qū)可以重組以便基站的容量解放出來用于其它途徑或移走。

4 規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

為保證規(guī)劃目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，綜合考慮以上重點(diǎn)問題，同時(shí)結(jié)合中心區(qū)可利用的資源和建設(shè)情況，對(duì)奧運(yùn)中心區(qū)室外公共區(qū)的TD設(shè)計(jì)方案進(jìn)行如下分析。

4.1 單獨(dú)應(yīng)用宏基站方案可行性分析

即利用景觀信息柱建設(shè)宏基站，同時(shí)結(jié)合中心區(qū)周邊宏基站共同進(jìn)行覆蓋。TD宏基站可以通過使用智能天線，有效地減少用戶間干擾，提高上行和下行的接收靈敏度，增加系統(tǒng)的覆蓋和容量；加之頻率規(guī)劃較為簡(jiǎn)單，直接使用N頻點(diǎn)組網(wǎng)方式即可。但由于受資源限制，站址選擇受限，中心區(qū)內(nèi)只能利用呈“一”字型分布的信息柱建設(shè)宏站，有別于常規(guī)組網(wǎng)；而且外圍宏站選址也異常困難，較難選到理想位置，因此部分區(qū)域可能覆蓋不足，而部分區(qū)域由于無線環(huán)境的復(fù)雜性，可能出現(xiàn)宏小區(qū)越區(qū)覆蓋而導(dǎo)致信號(hào)雜亂、存在導(dǎo)頻污染以致影響網(wǎng)絡(luò)性能的情況。

在單獨(dú)應(yīng)用宏基站方案條件下所作的仿真如圖1所示：

可以看出，雖主干道覆蓋較好，但高建筑物周圍或建筑物之間的小路上信號(hào)強(qiáng)度較弱，并且中心區(qū)東、西兩側(cè)區(qū)域弱覆蓋較多。

另外由于美化要求，信息柱宏站只能應(yīng)用小尺寸的雙極化智能天線；而當(dāng)時(shí)雙極化天線正處于測(cè)試驗(yàn)證階段，在高密度高話務(wù)場(chǎng)景下賦形效果和干擾抑制能力還有待檢驗(yàn)，容量能否能達(dá)到理想狀況也有待考證。并且景觀大道、中心區(qū)西南主出入口及中心區(qū)東面等區(qū)域?yàn)楦咴拕?wù)區(qū)，容量壓力較大，需重點(diǎn)保障；而當(dāng)時(shí)受設(shè)備能力及頻率資源限制，單小區(qū)的最大容量?jī)H為3載波，即僅靠單層宏站小區(qū)難以滿足容量需求。

從覆蓋和容量角度可見單獨(dú)實(shí)施宏基站方案無法滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 單獨(dú)應(yīng)用微分布方案可行性分析

即利用相關(guān)的信息柱及燈桿將TD RRU和2G光遠(yuǎn)端機(jī)合路后饋入到微分布系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋。覆蓋示意圖見圖2：

本方案規(guī)劃較為靈活，可在宏站覆蓋難以達(dá)到的地區(qū)進(jìn)行補(bǔ)盲，同時(shí)對(duì)容量需求高的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)熱。另外多小區(qū)共BBU設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)載頻池的功能，通過調(diào)配BBU和RRU的連接方式，實(shí)現(xiàn)靈活的小區(qū)分裂或重組，以控制網(wǎng)絡(luò)容量。但本方案在實(shí)施過程中，由于部分燈桿設(shè)備安裝空間有限，不足以加裝RRU設(shè)備，即只能選擇有條件的燈桿安裝TD RRU和合路設(shè)備；另外由于分布系統(tǒng)采用的是普通室分板狀天線，無法使用TD賦形天線，因此若微分布小區(qū)按照連續(xù)覆蓋形式設(shè)置，則無法滿足同頻干擾的要求，即某些區(qū)域必須通過適當(dāng)收縮小區(qū)范圍來避免同頻干擾。

該方案只能定位于作宏基站覆蓋的補(bǔ)充，進(jìn)行重點(diǎn)區(qū)域的補(bǔ)盲和補(bǔ)熱。

4.3 宏基站和微分布混合組網(wǎng)方案分析

根據(jù)以上分析，宏基站方案和微分布方案獨(dú)立實(shí)施均存在較大問題，因此必須將二者結(jié)合起來，互為補(bǔ)充，才能最大程度地保障中心區(qū)TD網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和容量需求。

最終室外公共區(qū)采用了三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案，以實(shí)現(xiàn)整體全面的保障：

宏基站層。利用信息柱宏站和中心區(qū)周邊宏站共同進(jìn)行“傘型覆蓋”，以滿足中心區(qū)的基本覆蓋和通信需求。

微分布層。建設(shè)微分布小區(qū)，滿足部分區(qū)域補(bǔ)盲需求和重點(diǎn)區(qū)域容量需求。

應(yīng)急層。利用TD應(yīng)急車做后備，對(duì)可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)中斷、突發(fā)大話務(wù)量區(qū)域進(jìn)行應(yīng)急保障。

本方案綜合利用了宏基站和微分布方案的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)容量可等效為多個(gè)微小區(qū)和宏小區(qū)容量的疊加，如能理想實(shí)施則可以全面保證奧運(yùn)中心區(qū)的覆蓋質(zhì)量并有效提高重點(diǎn)區(qū)域的通信容量。但兩個(gè)方案的同時(shí)存在也帶來了一些問題，如要順利實(shí)施則必須解決以下難點(diǎn)：

（1）高、低兩層網(wǎng)的話務(wù)分擔(dān)問題。雖然當(dāng)時(shí)主設(shè)備已支持HCS（兩層網(wǎng)并存時(shí)的話務(wù)調(diào)度策略）功能，但基于前期測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)終端支持還有問題，因此中心區(qū)尚無法開啟HCS功能。只能通過分別對(duì)宏站和微站設(shè)置一定場(chǎng)強(qiáng)偏置的重選和切換偏移，讓用戶優(yōu)先駐留在微站，再通過負(fù)荷均衡策略，在微站容量達(dá)到一定門限后，將部分用戶均衡到宏站上。

（2）需要進(jìn)行周密的頻率規(guī)劃。本方案室外宏基站使用3個(gè)頻點(diǎn)，微分布小區(qū)和場(chǎng)館室分系統(tǒng)共同使用其余的6個(gè)頻點(diǎn)，因此相鄰微分布小區(qū)間必須異頻設(shè)置以避免干擾；同時(shí)加上國(guó)家體育場(chǎng)和水立方膜結(jié)構(gòu)對(duì)無線信號(hào)傳播的通透性，在人群密集的慶典廣場(chǎng)等地必須進(jìn)行精細(xì)的頻率規(guī)劃。

（3）由于TD和2G微分布系統(tǒng)采用合路和共用天線方式，因此調(diào)整天線方位角、下傾角時(shí)必須同時(shí)兼顧兩個(gè)系統(tǒng)的性能，需盡量保證兩個(gè)系統(tǒng)均能達(dá)到最優(yōu)。

（4）需要合理控制各宏站小區(qū)的覆蓋范圍，避免越區(qū)覆蓋、切換過于頻繁等問題。

這些難點(diǎn)還需要在后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)通過反復(fù)調(diào)整解決。

5 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

5.1 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前測(cè)試指標(biāo)

5.2 存在問題分析

（1）部分區(qū)域C/I較差

主要是有些站點(diǎn)頻率規(guī)劃有問題，使部分地區(qū)存在同頻干擾現(xiàn)象。

（2）部分區(qū)域越區(qū)覆蓋現(xiàn)象嚴(yán)重，個(gè)別區(qū)域切換頻繁、有導(dǎo)頻污染

主要是由于測(cè)試時(shí)有些外圍站點(diǎn)尚未調(diào)整方向角、下傾角等，在中心區(qū)范圍內(nèi)覆蓋比較混亂；另外部分站點(diǎn)的鄰區(qū)關(guān)系配置不夠合理，還需進(jìn)一步調(diào)整。

5.3 優(yōu)化措施

（1）調(diào)整中心區(qū)周圍宏站天線的方向角和下傾角，同時(shí)個(gè)別站點(diǎn)降低發(fā)射功率，以達(dá)到消除宏站越區(qū)覆蓋的現(xiàn)象。

（2）合理配置鄰區(qū)，減少終端的切換次數(shù)。

（3）修改個(gè)別站點(diǎn)頻點(diǎn)配置減少同頻干擾。

5.4 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后測(cè)試指標(biāo)

6 總結(jié)

經(jīng)過全面系統(tǒng)的規(guī)劃和適當(dāng)有效的優(yōu)化，本規(guī)劃設(shè)計(jì)為奧運(yùn)中心區(qū)室外公共區(qū)的TD網(wǎng)絡(luò)提供了完善的設(shè)計(jì)解決方案，極好地滿足了中心區(qū)覆蓋要求高、話務(wù)容量大等需求。根據(jù)奧運(yùn)會(huì)期間的網(wǎng)絡(luò)性能統(tǒng)計(jì)，中心區(qū)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況良好，各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)正常，用戶體驗(yàn)認(rèn)可度高，實(shí)現(xiàn)了原定的奧運(yùn)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)，支持了國(guó)家TD-SCDMA擴(kuò)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)網(wǎng)工程，并為我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA技術(shù)走向世界提供了極佳的展示平臺(tái)。