直放站毕业设计.docx
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直放站毕业设计.docx
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直放站毕业设计
摘要
随着移动通信的飞速发展,移动用户数量的不断增加和话务量的飞速递增,对移动通信质量的要求也越来越高。
GSM和CDMA网络建设速度一再加快,网络的扩容、基站数量的增加,使得覆盖更加完整。
在人们大量使用移动电话的同时,也对网络的服务质量提出更高的要求。
因此网优在此就显得相当重要,网优工作是随着网络的发展而提出来的,它是解决通信质量的一大重要工作。
直放站的应用为网络优化提供了一个新的手段。
随着网络优化的不断深入,直放站设备的种类在不断增加,功能在不断扩充,可靠性稳定性也在提高,同时也使得安装更加方便。
它的出现的确是在覆盖上增加了新的手段,也解决了不少实际问题,但是,直放站应用之后也给网络带来了噪声和干扰,为了解决这一问题,我们还需要进一步对直放站的主要技术和参数做相应的处理,使其应用更加方便,提供和满足广大移动用户的需求。
其应用中的主要环节,主要还是工程应用,在工程中做一个优良的直放站设计并把好调测关,是用好直放站的关键。
本文分析讨论直放站应用中的存在的问题,给出相应的解决方案。
探讨了直放站覆盖网络规划及优化,并应用于实际的工程中。
解决一些实际的网络覆盖问题,提出些直放站未来的发展。
关键词:
网络优化,覆盖优化,直放站,移动通信
Abstract
Withtherapiddevelopmentofmobilecommunications,GSMandCDMAnetworkconstructionratehasaccelerated,networkexpansion,increaseinthenumberofbasestations,makingmorecompletecoverage,ithasalsobroughtthenumberofusersoftherapidincreaseintelephonetrafficandincremental.Peopleinlarge-scaleuseofmobilephones,butalsothequalityofservicesforthenetworktohigherrequirements.Youworkwiththenetworkisthedevelopmentofnetworksandraised,therepeaternetworkoptimizationapplicationtoprovideanewmeans.Withthecontinuousdeepeningofnetworkoptimization,thetypeofrepeaterequipmentontheincrease,theexpansioninfunction,reliability,stabilityisalsoimproving.Itisindeedtheemergenceofanincreaseinthecoverageofthenewtools,butalsosolvemanypracticalproblems,butalsototherepeaternetworkaftertheapplicationhasbroughtnoiseandinterference.Itsapplicationinthemainlinks,mainlyengineeringanddoagooddesignandgoodformeasuringtheCommissioner,isthekeytogooduseRepeater.Thispaperanalysesrepeaterintheapplicationoftheexistingproblems,coverageoftherepeaternetworkplanningandoptimization,andappliedtotheactualproject.
Keywords:
Networkoptimization,optimizecoverage,Repeater,mobilecommunication
第一章绪论
移动通信网建设中,网络优化一直是不可分割的重要内容。
移动网络的通信质量,要靠网络优化持续不断的工作来保证。
所有的移动通信网络,都采用了无线通信的方式传递信号,利用分布建设的基站构筑一个无线覆盖网络,使手机和基站间能够通畅的实施通信。
为了在一个区域内建立起无缝隙覆盖的网络,需要建设一定数量的基站,基站数量不易过多,也不能太少。
过多可能会导致信号重叠,相互之间干扰。
太少不能做到无缝隙覆盖。
建设基站需要大量的投入,基站的不断设立,又为网络增加了无线信号传播的复杂性,稍有不慎容易造成相互间的干扰。
因此,如何使网络资源合理的配置和应用,网络优化工作已经成为移动通信运营商提高服务水平,保障通信质量的重要工作内容。
在网络优化的多种手段中,直放站的应用是改善信号弱区盲区的有效方法。
在网络建设的过程中,虽然基站的密度一再增加,天线的方位一再调整,仍然还是有一些区域的信号拥塞或者是信号的盲区或弱区,这一方面是基站的话务量被一再突破,另一方面也是基站功率无法随意加大,同时,也还存在着一些特殊的地形难以覆盖以及要求室内信号的深度覆盖。
单纯的增加基站很难奏效,往往需要使用各种类型的直放站去添补盲区,扩大覆盖,直放站在网络中的引入,又出现了一系列新的矛盾如噪声、干扰等,这也同时向网络优化提出了新的要求。
1.1移动通信网络优化技术的现状
网络优化的目标是提高或保持网络质量,而网络质量是各种因素相互作用的结果,随着优化工作的深入开展和优化技术的提高,优化的范围也在不断扩大。
事实上优化的对象已不仅仅是当前的网络,它已经渗透到包括市场预测,网络规划,工程实施直至投入运营的整个循环过程的每个环节。
1.1.1网络优化内容
(1)、故障排除
GSM网络发展到一定规模,覆盖已经得到相当的改善,但网络质量仍然不能满足用户的要求,主要原因是:
扩容频繁,扩容期间网络监控和保障不利,因受到工期紧的影响,质量监控体系不完善,使得安装和开通过程中存在较多质量问题。
随着设备使用时间的增加,一些故障,特别是隐性故障逐渐增多,这类故障并未达到告警门限,但恶化了网络性能。
针对以上情况,许多运营商和供应商开展了以检查工程质量为主的清障排故工作,通过对用户投诉强烈、指标较差的小区进行上站检查和路测,发现并清除了安装开通差错和一些硬件问题,网络质量得到了初步改善。
(2)、无线优化
通过清障排故网络优化人员积累了一定的经验,优化人员和各种仪器设备有所增加,网络优化进入了发展阶段。
这个阶段是以降低掉话率和通话建立失败率等无线指标为主要目的,除了常用的设备检查和路测,对频率规划进行优化也是主要的方法,通过优化,无线指标有较大改善,用户对网络质量的主观评价也有所提高,隐性故障得到进一步清除,频率规划得到改进。
随着无线技术逐步成熟。
优化的重点逐渐转移到以提高接通率为标志的交换机指标上来。
(3)、有线优化
接通率指标如交换机接通率或长途来话接通率的提高不但意味着网络性能得到改善,而且直接意味着花费收入的增加。
但由于接通率受许多因素的影响,其中一些问题是本地移动通信运营商自身无法解决的,比如去话接通率和市话网及其他移动网有很大关系。
接通率反映一个地区的综合通信质量,与无线指标相比,接通率的提高需要更多的努力和时间。
一个常见的误区是将接通率不高盲目地归结为交换机问题,但接通率,特别是来话接通率与本地的无线网络质量有很大的关系,覆盖不好、话音、信令信道阻塞、频率干扰和硬件故障都是接通率不高的常见原因。
所以,只有以整体的眼光,综合无线和有线两方面的手段才能切实提高交换指标。
1.1.2网络优化的全过程
(1)、网络优化与工程建设
高质量的工程实施是网络质量的基本保障,也是优化活动开展的前提。
优化人员应积极参与工程质量规范的制定,并总结优化中发现的工程质量问题,及时反馈给工程部门。
(2)、网络优化与规划
用户数量的高速增长,用户流动性增加都将导致系统在高负荷状态下运行使网络产生阻塞,网络安全面临威胁。
网络优化能够通过各种手段减少不必要的系统开销,增加系统有效容量或调整负荷分布,缓解阻塞,保障网络安全。
但要从根本上解决这些问题,必须提高规划水平,加快规划速度,使扩容跟上市场发展的速度。
目前的优化技术已经能够帮助规划部门深入地了解现有设备的实际容量,资源利用率,负荷分布情况;建立更标准的话务模型并预测该话务模型下的系统容量和分布;根据给定的话务模型预测话务和信令的流向和流量,使网络结构设计更加合理。
(3)、网络优化与市场经营
网络质量的好坏将直接影响到运营商的经营业绩,所以网络优化人员必须倾听经营部门反馈并帮助经营部门更有效地提取用户信息。
另外,为了增加市场份额,满足用户需求,运营商不断地引入新业务,这些业务将对网络的负荷和性能带来影响,优化应该在新业务引入的初始阶段进行密切跟踪尽快做出判断并采取措施。
设计合理的费率政策也将给运营商带来更多的利益,在新的费率政策生效时,网络优化人员可以通过分析话务统计和借鉴以往的经验,了解其对网络性系统负荷和用户行为的影响,并帮助市场经营部门对费率政策是否有效进行科学的评估。
1.1.3移动通信网络优化的现状
现有的网络优化工具主要有以下三种类型:
(1)各系统供应商提供的OMC系统;
(2)无线网络及交换网络测试分析的仪器、软件,如路测软件和信令分析软件等;
(3)无线频率规划软件。
移动通信网络的优化是一项技术难度大、涉及范围广、人员素质要求较高的工作。
网络优化涉及的技术领域有交换技术、无线技术、频率配置、切换和信令、话务统计分析等。
同时,网络容量的不断发展,网络用户数量的不断增加,网络设备的多样化,对网络优化工程师的技术要求也相应地越来越高。
然而,目前的网络优化工作,主要还是依赖于个别技术人员的经验(这是目前所有的优化工具所不能代替的),而靠人来对繁杂的网络数据进行及时的分析和对比,得出正确的网络优化方案是不现实的。
另外,优化工程师往往借助于单一类型的网络数据来进行分析和对比,而不是根据所有与网络相关的数据(如话统数据,路测数据)得出网络优化方案,这显然有一定的缺陷性。
1.2移动通信网络优化技术的发展方向
1.2.1移动网络优化的意义
中国的两大移动通信运营商,中国移动和中国联通,所拥有的移动通信网络经过几年的网络投资建设,其网络规模已经达到世界上最大的移动通信网络,拥有了世界上最大数目的用户群,但是,网络的质量却远远没有跟上网络规模的发展。
随着中国加入WTO以及运营商之间竞争的加剧,运营商特别是中国联通要想保证其现有的用户数量并发展新的用户,它们的工作重心必须从网络建设转向了网络维护、管理。
这样,在庞大的、不断快速增长的用户群的基础上开展增值业务的的开拓,才能保证其健康发展。
事实上,中国移动早在前年开始,就因为其网络质量好,以"移动通信专家"自居,并因此在资费上优于中国联通,另外,其客户忠诚度也较联通高。
我们的结论是:
卓越的优化工作可以直接促进运营商的近期效益,对远期效益的贡献更大。
移动通信网络是一个动态的网络。
由于话务密度分布不均匀、频率资源紧张、网络配置未达最佳并且长期处于不断变化之中等因素,使得现有网络的服务质量不尽如人意,巨额的投资并没有得到最高的收益,所有这些都要求运营商应不断地准备对网络进行调整,以便优化资源配置,合理地调整网络的参数,使网络达到最佳的运行状态,这就是移动通信网络优化要达到的目标。
我们的结论是:
高速处理海量级数据是优化工作的必由之路,这样的优化必然是基于自动化、智能化软件工具的优化模式---智能优化。
1.2.2移动通信网络优化发展的趋势
(1)一体化处理和简单分析
目前,网络优化的工具比较多,针对不同的技术范畴,优化工程师采用不同的工具。
现有的第三方优化工具有:
路测数据分析软件、频率规划与优化软件、信令分析软件、话务统计数据处理软件、基于GIS的配置分析软件、话单分析、话务和信令负荷流向预测软件。
尽管这些工具给网络优化工程师完成优化工作带来了很大的方便,但由于它们往往只针对网络优化过程中的某个(些)特定领域,得出的优化方案显然不是最佳的,合并这些工具的输出,并与OMC系统的输出进行联合分析,其工作量仍然是人海战术,属于粗放阶段。
网络优化是一个涉及全网或局部网络的、有固定生命周期的过程(简称优化周期),一般来说:
首先是数据采集阶段,消耗大量人力将各种工具输出的数据进行例行整理;然后是数据分析阶段,由优化工程师对整理好的数据反映出来的问题或情况进行综合分析和判断,最后形成一个涉及不同地点、不同层次网元的优化调整方案;最后是实施阶段,实施调整方案中确定的网络调整操作;评估阶段,再次进行数据采集工作,观察调整方案是否达到了效果,如果没有达到预期的效果,整个过程再次重复,如果达到了效果,就再次设定新的、更高的优化目标,整个过程将再次在更高的层次重复。
在整个优化工作的生命周期中,难度最大的是数据分析阶段,工作量最大的是采集阶段、实施阶段和评估阶段。
为了将优化人员从工作量最大,但难度相对较低的采集阶段、实施阶段和评估阶段的工作中解放出来."一体化处理和简单分析"软件应该是最佳选择。
这类软件应该具备的特点是:
1)支持表格、图形和文本为表现方式;
2)表现方式之间可以快速切换;
3)表现方式最大程度的客户二次开发功能(自定义);
4)第三方软件和OMC系统数据的统一格式存储;
(2)数据挖掘、辅助智能决策
上面提到的一体化处理和简单分析功能仅仅是把现有的不同优化工具的功能集中起来,仅仅具有软件的复杂性,优化周期中,数据分析阶段最难,它体现在对不同技术领域的数据的综合分析和整理过程,这其中最大的工作量是寻找的数据间的内在关系,而不是像。
而解决这个问题的因此,具有自动化功能的软件必须能够使运营商网络优化人员能够在"弹指间"将分析门类的数据进行关联分析,因此,这个阶段的优化软件必须具备的特征是:
1)方便的二次数据处理功能,比如脚本化编程手段;
2)一系列基于数据挖掘、专家系统、模糊数学、神经网络等人工智能领域的信息处理算法模板和指南;
专家系统就是把现实工作中解决问题的过程用可编程语言描述下来,作为专家系统中的解决问题的规则(专家知识库),优化工具借用专家知识来对采集的数据进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,处理网络优化工作中遇到的各种问题。
数据挖掘技术就是利用机器学习的方法从数据库中提取有价值知识的过程,是数据库技术、统计学和机器学习等学科的交叉学科。
数据库技术侧重于对数据存储处理的高效率方法的研究,统计学提供了数据过滤、分析和表现的手段,而机器学习则侧重于设计新的方法从数据中提取知识。
将数据挖掘技术与网络优化技术相结合,可以解决许多以前我们想解决却缺乏解决办法的问题,如话务分析、话务变迁预测以及网络资源瓶颈的分析等,也可以直接给出优化的建议。
模糊数学用来对工具输出有歧义和重叠的地方进行归一化,提升各种分析手段的输出内容的统一性。
神经网络是和自动学习分不开的,通过采集网络参数调整前后的OMC系统输出和第3方软件输出的差异性,优化软件可以自动建立起一系列数据集之间的联系,为优化工程师作出判断找到最全面的依据。
在上述功能完善之后,优化工程师可以自主建立起适合自己和团队特点的数据分析体系,一旦成功,优化软件就具备了辅助决策的功能。
(3)自动网络参数调整
在优化工具进化到具有辅助决策功能的高度后,面对被无数次证明是正确的、有效的数据分析体系,有必要将软件再往前推进一步,将优化软件的输出直接作用于OMC系统的配置功能模块上,通过OMC系统直接"指挥"网络调整自己的系统参数,以适应网络环境参数的动态变化。
因此,这个阶段的优化软件必须具备的特征是:
1)适应OMC系统配置功能模块的输出方式;
2)环境数据和系统数据收集的实时性;
第二章直放站概述
2.1直放站的定义
直放站(中继器)属于同频放大设备,是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。
直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。
直放站在下行链路中,由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号,通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离,将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。
在上行链接路径中,覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式由上行放大链路处理后发射到相应基站,从而达到基地站与手机的信号传递。
直放站是一种中继产品,衡量直放站好坏的指标主要有,智能化程度(如远程监控等)、低IP3(无委规定小于-36dBm)、低噪声系数(NF)、整机可靠性、良好的技术服务等。
使用直放站作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一,主要是由于使用直放站一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖,二是其造价远远低于有同样效果的微蜂窝系统。
直放站是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案。
它与基站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点,可广泛用于难于覆盖的盲区和弱区,如商场、宾馆、机场、码头、车站、体育馆、娱乐厅、地铁、隧道、高速公路、海岛等各种场所,提高通信质量,解决掉话等问题。
2.2直放站的种类与类型
2.2.1移动通信直放站的种类
---从传输信号分有GSM直放站和CDMA直放站;
---从安装场所来分有室外型机和室内型机;
---从传输带宽来分有宽带直放站和选频(选信道)直放站;
---从传输方式来分有直放式直放站、光纤传输直放站和移频传输直放站。
2.2.2移动通信直放站的类型
GSM移动通信直放站
GSM移动通信直放站是解决基站覆盖而存在信号盲区的一种方式。
通过架设直放站不但能改善覆盖效果,同时能大大减少投资基站之成本。
GSM直放站是为消除GSM900MHz/1800MHz频段移动通信网的小范围信号盲区或弱信号区而设计生产的通信设备。
被广泛应用于地下商场、停车场、地铁、隧道、高层建筑的办公室、娱乐场所、电梯或私人住宅等基站信号所无法到达的信号盲区,同时对于消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区或边远郊区个别村镇的弱信号区也具有相当好的覆盖效果。
CDMA移动通信直放站
CDMA直放站可以扩大CDMA基站的覆盖范围,大大节省CDMA网络建设的投资(一个CDMA直放站的投资约为一个CDMA基站的十分之一)。
特别是在高层楼宇、地下(如地铁)、以及盲区等特殊环境下,CDMA直放站将充分发挥它的优势。
由于各种地理环境和用户的要求不同,所需的CDMA直放站的类型也不同。
CDMA直放站是为了消除移动通信网覆盖盲区或弱信号,延伸基站信号覆盖的一种中继设备,它能解决消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区,地下停车场、地下隧道、商场、电梯等基地无法到达信号的盲区,提高了覆盖范围增强了信号覆盖延伸。
GSM/CDMA光纤直放站
光纤中继移动通信直放站由靠近基站侧的近端机及覆盖区侧的远端机两部分组成,适用于在基站拟建直放站区有高山阻挡或两者相距甚远,同时基站和覆盖区之间具备光缆情况下建站。
光纤直放站兼备宽带、选带、选带、选频等功能。
传输距离可达20Km,由于空间隔离度好,不产生同频干扰,重发方向可采用全向天线覆盖,以提高覆盖效果。
应用波分复用事分光、分路技术、光纤直放机还可组成其它使用系统。
2.3移动通信直放站的构成
移动通信直放站的构成因种类而异。
(1)直放式直放机
下行从基站接收信号,经放大后向用户方向覆盖;上行从用户接收信号,经放大后发送给基站。
为了限带,加有带通滤波器。
(2)选频式直放站
为了选频,将上、下行频率下变频为中频,进行选频限带处理后,再上变频恢复上、下行频率。
(3)光纤传输直放站
将收到的信号,经光电变换变成光信号,传输后又经电光变换恢复电信号再发出。
(4)移频传输直放站
将收到的频率上变频为微波,传输后再下变频为原先收到的频率,放大后发送出去。
(5)室内直放站
室内直放站是一种简易型的设备,其要求与室外型机是不一样的。
2.4直放站的应用
2.4.1直放站的应用原则
根据直放站系列产品的特点和移动通信网络的需求,不同的地理环境及应用场合,系统的解决方案是不同的,这需要认真分析,区别对待。
对于无线直放站来说,信号的隔离显得尤为重要。
无线直放站是从空间接收信号,势必要求空间信号尽可能纯净;而在基站较为密集区域,分离不同基站或扇区信号的难度将大大增加,容易使直放站增加对基站干扰。
所以在基站较为密集区域,建议尽量采用有线信号的引入方式,比如光纤直放站。
在不具备使用光纤直放站条件的场所,只能采用无线直放站,但其施主天线必须具有足够的方向选择性。
针对各类地区及应用场所,由于基站的密集性、用户话务量等不同,建议采用如下直放站的应用原则:
城市密集区
由于用户量大,基站数量较多,一般不存在大范围的信号盲区,直放站只是用于解决小范围区域的补盲以及建筑物内的信号覆盖。
在光纤到楼尚未普及的情况下,需采用无线直放站。
随着建筑物的增多,所需的直放站数量也会随之增加,就会出现一个基站配置多台直放站的情况。
但直放站的引入必然对基站产生干扰,干扰会随着直放站数量的增多而加大,特别是大功率直放站的引入,会使系统干扰明显加剧。
因此,在城市密集区应当采用小功率(1W以下)直放站。
城市边缘
在CDMA网络建设初期,由于基站数量较少,可以采用大功率的无线或光纤直放站。
城市边缘地区,主要是解决信号覆盖问题。
在已铺设光纤的地区最好采用输出功率为10W的光纤直放站。
无光纤资源时,可利用无线直放站进行延伸覆盖。
采用方向性好的施主天线提取较为纯净的源信号,输出功率为5W/10W,等同于基站的输出,达到较好的覆盖效果率。
郊区、乡村
郊区、乡村主要是解决覆盖问题。
在铺设光纤的地区最好采用大功率光纤直放站(10W/20W)扩大覆盖范围。
对于无光纤资源但又能收到基站信号的地区,可采用无线直放站解决覆盖问题。
特殊情况下,还可采用移频直放站来增加覆盖距离。
2.4.2直放站的应用场合
GSM、CDMA和光纤直放站和室内覆盖系统为各种信号盲区可提供不同的详细解决方案,其适应范围如下:
扩大服务范围,消除覆盖盲区,如高山,建筑物,树林等阻挡物而形成的信号盲区;
在郊区增强场强,扩大郊区站的覆盖;
沿高速公路架设,增强覆盖效率;
解决室内覆盖,如大型建筑物内信号衰减信号盲区、地下商城、地铁、遂道等衰减信号盲区;
将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内,实现疏忙;
其它因屏蔽不能使信号直接穿透之区域等。
以下是直放站的几种典型应用:
在进行无线蜂窝系统设计时,由于基站的发射功率远大于手机,计算基站的覆盖距离时,往往是计算反向电路的传播衰耗。
但在直放站的实际安装调测中,为方便起见,我们仍以手机接收到的基站的信号强度加以估算。
(在下面的几个例子中,所涉及的电平值均为手机接收信号功率值。
)
●公路的覆盖
某郊区一基站东侧,有一主要交通干道,我们在基站东侧14km处安装一直放站,服务天线高度约55m。
直放站服务天线的输出口接一个3比1的功率分配器,分别接两个16dBi的板状天线,信号小的天线向西辐射(指向基站),信号大的天线向东辐射。
未装直放站时,直放站所在地信号在-100dBm左右,通信时通时断,效果非常不好。
直放站开通后,直
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