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TD网络工程设计开题报告分析

毕业设计（论文）开题报告

理工类

题目:

连云港市TD-SCDMA工程网络规划设计

学院：

电子工程学院

专业班级：

学生姓名：

指导教师：

2015年4月3日

淮海工学院毕业设计（论文）开题报告

1.课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势

课题研究的意义：

TD-SCDMA是由中国提出的第三代移动通信标准（简称3G），它与欧洲主导的宽带码分多址WCDMA标准和美洲主导的码分多址2000CDMA2000标准并称为3G三大技术标本[1]。

文献[2]指出，从2009年6月移动正式启动TD-SCDMA的商业化运营开始到2015年初，TD-SCDMA的用户数从最初实验网的41.9万增长到2.46亿。

随着社会经济的发展，人们物质生活水平的提高，我国的网民数已将达6.32亿。

随着移动通信用户逐渐增多，业务宽带需求也随之加大，拥有话音服务和低速率的数据业务的第二代通信系统已经难以满足广大用户的需求，人们更多地需要高速数据业务。

目前，TD-SCDMA网络可以向用户提供包括增强数据卡业务、手机电视与可视电话等3G特色业务在内的许多业务[3]。

总的来说，人们在生活的方方面面都离不开TD-SCDMA，并切它将用户带入了一个更加便捷、智能化的移动通信时代。

文献[4]提到，TD-SCDMA网络规划设计与其他技术体制的网络规划设计既有相同之处，也有自己的独特之处，更值得一提的是，TD-SCDMA组网能够满足人们对移动通信各种增值业务和更高服务质量的需求。

TD-SCDMA在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面有独特优势。

TD-SCDMA由于采用时分双工，上行和下行信道特性基本一致，因此，基站根据接收信号估计上行和下行信道特性比较容易。

因此，TD-SCDMA使用智能天线技术有先天的优势，而智能天线技术的使用又引入了SDMA的优点，可以减少用户间干扰，从而提高频谱利用率。

文献[5]提出，TD-SCDMA还具有TDMA的优点，可以灵活设置上行和下行时隙的比例而调整上行和下行的数据速率的比例，特别适合因特网业务中上行数据少而下行数据多的场合。

虽然从TD-SCDMA问世到现在已经有16年，但是中国TD-SCDMA及其它3G的户用数仍然不及第二代移动通信用户数的三分之一。

仍然有许多地区没有覆盖到TD-SCDMA网络或者覆盖质量差，所以增加TD-SCDMA的网络建设仍然拥有重要意义。

国内外研究现状、水平

自2001年3月3GPPR4发布后，TD-SCDMA标准规范的实质性工作主要在3GPP体系下完成。

在R4标准发布之后的两年多时间里，大唐与其他众多的业界运营商、设备制造商一起，又经过无数次会议讨论、邮件组讨论，通过提交的大量文稿，对TD-SCDMA标准规范的物理层处理、高层协议栈消息、网络和接口信令消息、射频指标和参数、一致性测试等部分的内容进行了一次次的修订和

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完善，使得到目前为止的TD-SCDMA，R4规范达到了相当稳定和成熟的程度。

TD-SCDMA标准不同程度地引入了新的技术特性，用以进一步提高系统的性能，其中主要包括：

通过空中接口实现基站之间的同步，作为基站同步的另一个备用方案，尤其适用于紧急情况下对于通信网可靠性的保证；终端定位功能，可以通过智能天线，利用信号到达角对终端用户位置定位，以便更好地提供基于位置的服务；高速下行分组接入，采用混合自动重传、自适应调制编码，实现高速率下行分组业务支持；多天线输入输出技术（MIMO），采用基站和终端多天线技术和信号处理，提高无线系统性能；上行增强技术，采用自适应调制和编码、混合ARQ技术、对专用/共享资源的快速分配以及相应的物理层和高层信令支持的机制，增强上行信道和业务能力[6]。

文献[7]研究了TD-SCDMA网络规划设计的概念、基本原理以及网络规划设计的基本流程等理论知识，在对自然环境及移动发展预测分析的基础之上，对TD-SCDMA无线网络规划设计。

它还对各种失败的案例进行分析，成功解决地解决了失败问题。

发展趋势：

我们已经不满足于简单的网页浏览、流畅普清的视频浏览，更向往一些高清超清视频、在线互动游戏、高清视频会议等丰富多彩的体验。

TD-SCDMA的数据传输速率已经很难满足我们的这些体验，然而TD-LTE（4G）的到来为我们解决了这些问题。

文献[8]指出，目前我们所讲的4G事实上只是3GPP的长期演进（LTE）最接近4G的技术，曾经我们把它称做3.9G。

TD-LTE指TD-SCDMA的长期演进，被认为是未来10年内最具有竞争力的技术之一。

文献[9]提出，TD-SCDMA的发展主要可以分为四个阶段第一阶段：

TD-SCDMA基础版本为3GPPR4，主要是以实现话音和中低速数据业务为主。

第二阶段：

增强版本：

指TD-SCDMA的3GPPR5/R6/R7。

增强技术以HSDPA、HSUPA、MBMS（包含优化的MBMS）、HSPA+为代表。

第三阶段：

TD-LTE为长期演进阶段TD-LTE在基本多址接入技术的基础上引入OFDM，取代CDMA。

在智能天线（SA）基础上进一步引入MIMO技术，形成SA+MIMO的先进多天线技术；使性能获得5~6倍（3GPPR6）版本的提升。

同时确保平滑演进。

第四阶段：

4G（IMT-Advanced）TDD标准在技术上基于OFDM，并进一步增强。

确保后向兼容，使TD产业平滑演进。

针对NGMN和4G的需求，相对TD-LTE功能和性能有明显的提升。

针对TDD特点在无线接口进行独立优化，TDD/FDD采用统一的网络架构和分层。

4G-TDD系统满足独立大规模组网的需求。

文献[10]指出，从去年开始我国已经开始将TD-LTE投入试点，如今已经开

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始了商业化运营截止到今年3月底我国4G用户总数已达1.62亿户。

参考文献

[1]万斌.TD-SCDMA无线网络评估与优化[M].北京：

人民邮电出版社,2010.

[2]吴涛.三大运营商2014年12月运营数据[N].信息产业报，2015-01-25.

[3]李世鹤.杨运年.TD-SCDMA第三代移动通信系统[M].北京：

人民邮电出版社，2010.

[4]高峰.TD-SCDMA网络规划设计[M].四川：

电子科技大学,2008.

[5]左飞.大话TD-SCDMA[M].北京：

人民邮电出版社,2010.

[6]王亚峰.TD-SCDMA及其增强和演进技术[M].北京：

人民邮电出版社,2012.

[7]殷红光、毕敏、肖理兵、郑建宏.TD-SCDMA网络规划优化算法与案例[M].北京：

人民邮电出版社,2008.

[8]李军.TD-SCDMAHSDPA系统设计与组网技术[M].北京：

电子工业出版社,2010.

[9]于璐、李波、张玉凤.3G移动通信系统多用户检测技术标准化与应用研究[M].北京：

现代电子科技，2010.

[10]章芳.工信部:

我国4G用户总数已经达到1.62亿[N].消费日报网2015-4-2.

[11]罗建迪、汪丁鼎.TD-SCDMA无线网络规划设计与优化[M].北京：

人民邮电出版社.2009

[12]黄宇宏.TD-LTE应用与实践系统设计与组网技术[M].北京：

人民邮电出版社,2013.

[13]百科科学词条编写组.TD-SCDMA[R].XX百科，2015.

[14]李成、郭俊强.移动通信[M].北京：

北京大学出版社,2012.

[15]穆维新.现代通信工程设计[M].北京：

人民邮电出版社,2010.

[16]AliK.Marzook·A.Ismail·B.M.Ali·A.Sali·MohannadH.Khalaf·S.Khatun.ReducedRankTechniqueforJointChannelEstimationandJointDataDetectioninTD-SCDMASystems[J].WirelessPersCommun，2013，6（9）:

1629-1646.

[17]SoniaGoyal·ManjeetSinghPatterh.WirelessSensorNetworkLocalizationBasedonCuckooSearchAlgorithm[J].WirelessPersCommun，2014，7（9）:

223-234

.

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2.课题的基本内容，可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施

课题基本内容：

本课题以连云港市地形地貌特征、实际覆盖环境及相应的话务模型为背景，模拟设计一个TD-SCDMA工程网络规划设计方案。

通过实地调研，图书馆以及网上查找相关资料，设计系统功能块及提出具体可执行的解决方案。

整个网络规划设计主要包括四个部分：

无线网络勘测部分、网络规划设计部分、无线网络覆盖规划部分以及设备选型与配置部分。

1、无线网络勘测模块

无线网络勘测主要是为网络建设提供科学依据。

无线网络勘测可以为网络规划提供详细的建设方案，以指导备货。

工程施工、安装调测等网络建设环节[1]。

（1）连云港市地形和人口分布勘测

截止至2015年4月，连云港下辖3个市辖区：

海州区、连云区、赣榆区。

海州区总面积749.51平方千米，人口总数为76.98万人。

下辖18个街道，三个农场：

海州街道、幸福路街道、朐阳街道、洪门街道、新坝镇、锦屏镇、板浦镇、宁海街道、浦东街道、浦西街道、新东街道、新南街道、路南街道、新海街道、花果山街道、南城街道、云台街道、浦南镇；云台农场、南云台林场、岗埠农场。

连云区总面积881.493平方千米，人口总数为59.52万人。

下辖12个街道一个盐场，墟沟街道、海州湾街道、连云街道、连岛街道、板桥街道、徐圩街道、朝阳街道、云山街道、宿城街道、高公岛街道、中云街道、猴嘴街道、青口盐场。

赣榆区总面积1400.66平方千米，人口总数126.76万人。

下辖15个乡镇青口镇、柘汪镇、石桥镇、金山镇、黑林镇、厉庄镇、海头镇、塔山镇、赣马镇、班庄镇、城头镇、城西镇、宋庄镇、沙河镇、墩尚镇。

各区的占地面积和人口统计如下：

表2-1连云区各镇占地面积和人口数统计

地名

占地面积

（平方公里）

人口

（万人）

地名

占地面积

（平方公里）

人口

（万人）

墟沟街道

12.15

5.58

云山街道

19.36

1.20

海州湾街道

12.013

19.96

宿城街道

21.39

4.71

连云街道

15.57

2.42

高公岛街道

10.93

0.31

连岛街道

7.57

5.44

中云街道

80

3.09

板桥街道

78.7

7.72

猴嘴街道

102.1

2.11

徐圩街道

247.6

0.69

东辛农场

202

3.72

朝阳街道

31.4

2.05

青口盐场

40.67

0.52

总计

881.453

59.52

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表2-2海州区各镇占地面积和人口数统计

地名

占地面积

（平方公里）

人口

（万人）

地名

占地面积

（平方公里）

人口

（万人）

海州街道

4.5

2

路南街道

2.5

3.77

朐阳街道

17.9

2.2

新海街道

4.5

4.27

洪门街道

8.85

7

花果山街道

39.7

2.08

新坝镇

75

3.2

南城街道

4.8

1.09

锦屏镇

52.35

3.1

云台街道

59.5

3.2

板浦镇

80.64

7.1

浦南镇

104

5.6

宁海街道

46

2

云台农场

53.3

0.55

浦东街道

13.37

4.19

南云台林场

43.3

0.4

浦西街道

10

5.66

岗埠农场

90

3

新东街道

20

10

幸福路街道

15

1.57

新南街道

4.3

5

总计

749.51

76.98

表2-3赣榆区各镇占地面积和人口数统计

地名

占地面积

（平方公里）

人口

（万人）

地名

占地面积

（平方公里）

人口

（万人）

青口镇

92.8

20.2

赣马镇

87.93

8.23

柘汪镇

72.3

5.13

班庄镇

175.61

10

石桥镇

79

7

城头镇

117.5

8.8

金山镇

68.76

4.7

城西镇

45.3

4.3

黑林镇

96.6

18.1

宋庄镇

76

2.6

厉庄镇

63.7

3.5

沙河镇

130

12

海头镇

84

8.2

墩尚镇

128.55

7.7

塔山镇

82.61

6.3

总计

1400.66

126.76

（2）覆盖分析

表2-4区域划分与特征描述

区域覆盖模型

特征描述

密集城区

多为商业密集区。

连云港市属于该区域类型的有新东街道，路南街道。

一般城区

一般为城区和部分县城。

在连云港市主要体现在海州街道，浦西街道，浦东街道，新南街道，新海街道，幸福路街道、朐阳街道、洪门街道、宁海街道、浦东街道、浦西街道、新东街道、新南街道、路南街道、新海街道、花果山街道、南城街道、墟沟街道、海州湾街道、连云街道、连岛街道、板桥街道、徐圩街道、朝阳街道、云山街道、宿城街道、高公岛街道、中云街道。

郊区乡镇

城市边缘地区，建筑物较稀少，以低层建筑为主，经济普通，有一定建筑物的小镇，连云港市属于该区域的城镇有浦南镇、新坝镇、锦屏镇、板浦镇、柘汪镇、石桥镇、金山镇、黑林镇、厉庄镇、海头镇、塔山镇、赣马镇、班庄镇、城头镇、城西镇、宋庄镇、沙河镇、墩尚镇、猴嘴街道，云台街道。

农村

孤立村庄或管理区，人口相对比较少，建筑物较少，经济有待发展，话务量较少，满足覆盖需求。

风景区

人口会出现集中或激增现象，地形多是山、湖泊和海边，建筑物稀少，道路不规则，如孔望山风景区，石棚山风景区，桃花涧风景区，花果山风景区，云龙涧风景区，孔雀沟风景区，苏马湾风景区，世外桃源风景区，抗日山红色风景区。

室内覆盖

人口密度大所需覆盖范围小，如医院、政府单、图书馆等

高速公路

车流量大，车速快，覆盖时重点考虑，连云港市境内的高速公路主要有沈连高速G15，连霍G30，长深高速G25以及其他国道诸如G204、G228、G310和省道S242、S323、S73。

根据以上分析，结合采集的数据，连云港市市政府、淮海工学院、步行街、市第一人民医院和大润发、乐天玛特等大型超市等集中分布在新东街道与路南街道。

因此新东街道与路南街道属于密集城区模型，此类型区域的基站覆盖站型多选用S4/4/4与S3/3/3。

海州街道、浦西街道、新南街道、新海街道，等属于一般城区，在基站覆盖选型上主要选用S2/2/2或S3/3/3。

浦南镇、新坝镇、锦屏镇等属于郊区乡镇，在这种区域的基站覆盖选型上主要以S1/1/1与S2/2/2为主。

其余地方按农村覆盖模型布置，以S1/1/1、O

（1）和O

（2）覆盖为主。

连云港市的高速公路主要有沈连高速G15，连霍G30，长深高速G25以及其他主要干线国道诸如G204、G228、G310和省道S242、S323、S73对这些地方则采用独立定向基站S1/1来覆盖。

对于连云港市的风景区，如花果山风景区，云龙涧风景区等地方，采用O

（1）和O

（2）的全向基站即可满足覆盖要求。

（3）用户数量和话务模型

相较于2G网络，TD-SCDMA网络最显著的特点就是除承载传统的语音业务外，能够提供种类繁多的数据业务。

由于不同业务各自具有的特性会给系统带来不同的业务负荷，从而影响整个系统性能的评估；另一方面，移动通信系统工作于各种复杂的无线环境中，满足用户随时随地的自由接入、提供可靠的服务质量至关重要。

在各种应用场景中，由于用户分布、对具体的业务需求不同，必须使用不同的模式来满足不同环境的应用需求，因此，建立科学适用的话务模型在TD-SCDMA网络规划中具有重要的意义[3]。

根据运营商长期项目经验值可得：

市区忙时平均话务量为0.025Erl，农村忙时话务量为0.02Erl。

根据江苏省通信管理局的数据统计可得[4]：

江苏省苏北地区市区TD-SCDMA设备持有率为25%，农村TD-SCDMA设备持有率为21%。

那么，连云港市各镇TD-SCDMA用户数和话务量统计如下表所示：

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表2-5海州区各镇TD-SCDMA用户数和话务量统计

地名

人口数

（万人）

TD-SCDMA设备持有率

用户数

（万人）

忙时平均话务量（Erl）

总话务量（Erl）

海州街道

2

25%

0.5

0.025

125

朐阳街道

2.2

25%

0.55

0.025

137.5

洪门街道

7

25%

1.75

0.025

437.5

幸福路街道

1.57

25%

0.3925

0.025

98.125

宁海街道

2

25%

0.5

0.025

125

浦东街道

4.19

25%

1.0475

0.025

261.875

浦西街道

5.66

25%

1.415

0.025

353.75

新东街道

10

25%

2.5

0.025

625

新南街道

5

25%

1.25

0.025

312.5

路南街道

3.77

25%

0.9425

0.025

235.625

新海街道

4.27

25%

1.0675

0.025

266.875

花果山街道

2.08

25%

0.52

0.025

130

南城街道

1.09

25%

0.2725

0.025

68.125

云台街道

3.2

21%

0.672

0.02

134.4

浦南镇

5.6

21%

1.176

0.02

235.2

云台农场

0.55

21%

0.1155

0.02

23.1

南云台林场

0.4

21%

0.084

0.02

16.8

岗埠农场

3

21%

0.63

0.02

126

新坝镇

3.2

21%

0.672

0.02

134.4

锦屏镇

3.1

21%

0.651

0.02

130.2

板浦镇

7.1

21%

1.491

0.02

298.2

总计

76.98

-

18.199

-

4275.175

表2-6赣榆区各镇TD-SCDMA用户数和话务量统计

地名

人口数

（万人）

TD-SCDMA设备持有率

用户数

（万人）

忙时平均话务量（Erl）

总话务量（Erl）

青口镇

20.2

25%

5.05

0.025

1262.5

柘汪镇

5.13

21%

1.0773

0.02

215.46

石桥镇

7

21%

1.47

0.02

294

金山镇

4.7

21%

0.987

0.02

197.4

黑林镇

18.1

21%

3.801

0.02

760.2

厉庄镇

3.5

21%

0.735

0.02

147

海头镇

8.2

21%

1.722

0.02

344.4

塔山镇

6.3

21%

1.323

0.02

264.6

赣马镇

8.23

21%

1.7283

0.02

345.66

班庄镇

10

21%

2.1

0.02

420

城头镇

8.8

21%

1.848

0.02

369.6

城西镇

4.3

21%

0.903

0.02

180.6

宋庄镇

2.6

21%

0.546

0.02

109.2

沙河镇

12

21%

2.52

0.02

504

墩尚镇

7.7

21%

1.617

0.02

323.4

总计

126.76

-

27.4276

-

5738.02

表2-7连云区各镇TD-SCDMA用户数和话务量统计

地名

人口数

（万人）

TD-SCDMA设备持有率

用户数

（万人）

忙时平均话务量（Erl）

总话务量（Erl）

墟沟街道

5.58

25%

1.395

0.025

348.75

海州湾街道

1.99

25%

0.4975

0.025

124.375

连云街道

2.42

25%

0.605

0.025

151.25

连岛街道

5.44

25%

1.36

0.025

340

板桥街道

7.72

25%

1.93

0.025

482.5

徐圩街道

0.69

25%

0.1725

0.025

43.125

朝阳街道

2.05

25%

0.5125

0.025

128.125

云山街道

1.2

25%

0.3

0.025

75

宿城街道

4.71

25%

1.1775

0.025

294.375

高公岛街道

0.31

25%

0.0775

0.025

19.375

中云街道

3.09

25%

0.7725

0.025

193.125

猴嘴街道

2.11

21%

0.4431

0.02

88.62

东辛农场

3.72

21%

0.7812

0.02

156.24

青口盐场

0.52

21%

0.1092

0.02

21.84

总计

41.55

10.1335

2466.7

表2-8连云港市各区TD-SCDMA用户数和话务量统计

地名

人口数

（万人）

用户数

（万人）

总话务量（Erl）

赣榆区

126.76

27.4276

5738.02

海州区

76.98

18.199

4275.175

连云区

41.55

10.1335

2466.7

总计

245.29

55.7601

12479.895

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2、网络设计模块

（1）核心网（CN）设计

图2.1连云港市TD-SCDMA系统网络结构图

MSC/VLR设计：

MSC构成了无线系统和固定网络之间的接口，执行处理电路交换业务的所有必要的功能。

MSC/VLR功能单元负责处理电路交换连接管理、移动性管理（MM），如地址更新、地址登记、呼叫和安全事务等功能[5]。

由表2-8得出，连云港市TD-SCDMA无线手机用户数约是55.76万，全市忙时用户总话务量为12479.895Erl。

考虑到以后网络的优化和扩容，预留出20%的余量，那么连云港市TD-SCDMA设备用户数是66.9万，取67万人，全市忙时用户总话务量为14344.224Erl，取14345Erl。

本次设计选用华为MSC/VLR设备，多个SM最大化话务量为7200Erl[2]，除以人均话务量25mErl，可得设备容量是28.8万，而连云港TD-SCDMA用户数有67万，所以选用三个MSC就可以控制整个连云港市。

因为赣榆区与海州区在地理位置上相连，所以在连云港市中心路南街道布置MSC1，控制RNC1，主要控制海州区及赣榆区部分地区。

布置的MSC2，控