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杭州湾大桥TD-SCDMA组网解决方案

2009-08-21
作者:全球IP通信联盟

    杭州湾大桥横跨中国杭州湾海域,北起嘉兴,南至宁波,全长36公里,是世界上最长的跨海大桥。大唐移动与中国移动浙江省公司和宁波市公司携手合作,采用领先的设备和工艺,优化的物理层算法和RRM算法,创新的规划设计和组网方案不断挑战极限,在这座世界上跨度最长的跨海大桥上成功实现了TD-SCDMA网络的无缝覆盖,全力打造TD-SCDMA精品网络。  

    一、概述

  杭州湾大桥横跨中国杭州湾海域,北起嘉兴,南至宁波,全长36公里,是世界上最长的跨海大桥。大唐移动与中国移动浙江省公司和宁波市公司携手合作,采用领先的设备和工艺,优化的物理层算法和RRM算法,创新的规划设计和组网方案不断挑战极限,在这座世界上跨度最长的跨海大桥上成功实现了TD-SCDMA网络的无缝覆盖,全力打造TD-SCDMA精品网络。

  二、杭州湾大桥特殊场景提出诸多挑战

  1. 传播环境特殊

  无线移动通信中最显著的特点就是其信道的复杂性和时变性。杭州湾大桥传播环境特殊场景,其不同于普通大桥的特别之处是杭州湾跨海大桥在设计中引入了景观设计,结合杭州湾复杂的水文环境特点,考虑桥下船舶航行安全因素,保证桥梁各段的桥轴线与涨潮和落潮的主流垂直以减少桥梁建设对水流的影响;兼顾高速公路的行车安全,避免较长的直行路段,大桥在海面上有4个转折点,从空中鸟瞰,平面上呈“S”形蜿蜒跨越杭州湾。从立面上看,大桥也并不是一条水平线,而是上下起伏,在南北航道的通航孔桥处各呈一拱形,使大桥具有了起伏跌宕的立面形状。无线电波在海面传播时,传播路径主要是通过空气传播的直射波和经过海面反射的反射波,还需要考虑地球曲率将对信号传播产生影响。大桥的景观设计使得跨越杭州湾天堑的这条东方巨龙更加迷人;但也给桥上的网络覆盖带来了更大的挑战。

  2. 共站址带来的难题

  杭州湾大桥已于2008年5月1日运营通车。在杭州湾跨海大桥上目前设有6个GSM基站,基站位置根据大桥LED显示屏的龙门架位置而定,其中大桥5与大桥6两个站点间最大直线站间距达5.5km。

    TD-SCDMA网络和GSM网络的站间距的差异直接关系到两个系统是否能够实现共用站址。一般来说,由于受运营频段的影响,GSM的工作频率是900MHz频段,TD-SCDMA的工作频率是2000MHz频段,在同样的传播路径下,TD-SCDMA路径损耗比GSM大7dB左右;另外由于用户主要位于大桥上的车内,必须要考虑车体穿透损耗,车体的穿透损耗依赖于不同的车型和车体以及乘客所处车内的位置存在较大差异,TD-SCDMA穿透损耗比GSM大。所以TD-SCDMA基站的部署密度通常要大于GSM,以保证高质量的网络覆盖。

  由于杭州湾大桥已经正式通车,在运营的大桥上重新进行TD-SCDMA基站选址和站点建设几乎不可能。TD-SCDMA网络和GSM网络的覆盖存在一定的差异,如何基于已有的GSM站址、天面和传输等资源,在不影响原有GSM网络覆盖的基础上,实现TD-SCDMA网络的良好覆盖面临着巨大的挑战。

  3. 终端高速移动

  在大桥上,终端位于高速运行的车内,桥面设计时速为100km/h,最高时速可达120km/h,终端处于高速移动状态。终端空闲状态下,到达小区的边缘如果不能很快重选到目标小区的话,此时服务小区信号强度比较差,容易引起脱网或者起呼失败;而正在使用业务的用户在服务小区的边缘如果不能很快切换到目标小区的话,容易引起误码率升高而导致掉话。终端的高速移动对网络的覆盖提出了挑战。

  4. 设备性能要求高

  杭州湾气象复杂多变,台风、龙卷风、雷暴及突发性小范围灾害性天气时有发生。这里海域宽阔,台风多、潮差大、流速急,大桥的建设创造了多项世界或国内第一。同样,在杭州湾跨海大桥上进行完美的网络覆盖也有相当的难度,既要满足特殊场景对网络建设的需要,也要对各种可能出现的恶劣环境进行预防和抵御,RRU与天线等设备需要安装在大桥的龙门架上,设备的安装和更换相对非常困难;所以对产品的性能、安装和工程实施等提出了更高的要求。
   三、挑战极限实现杭州湾大桥无缝覆盖

  基于杭州湾大桥特殊场景提出了诸多挑战,大唐移动携手浙江省移动和宁波市移动,采用了各种先进的设备和创新的技术挑战极限,实现杭州湾大桥的无缝覆盖。

  1. 进行设计创新

  由于龙门架上布线和施工非常困难,需要进行技术创新,充分利用现有资源完成相应的安装和改造。大唐移动以创新的设计解决了大桥龙门架上RRU的供电难题;通过设计创新和严格的测试验证,在杭州湾大桥的设计中使用了特殊的光模块,能够实现最长40Km距离的数据传输,解决了RRU超远距离拉远的难题;通过创新的天线改造设计解决了GSM和TD-SCDMA共天面的难题。

  2. 先进的设备和工艺

  杭州湾跨海大桥采用大唐移动双极化智能天线+多通道RRU的覆盖解决方案,天线与RRU安装在大桥龙门架天线栅格栏内,可以与GSM现网天线并排放置,实现了共站址安装。主设备选择大唐移动TDB18AE,放置在大桥南端的两个宏蜂窝自建机房内,与现网GSM主设备共址。TDB18AE单机柜标准容量配置18载扇,最大可支持24载扇。通过基带拉远技术,既可以支持本地覆盖,也可以支持远端覆盖。在有限的空间可以实现灵活安装,充分体现了其设备具有的“零占地、零承重”的优良特性,可以满足桥上用户的各种业务应用需求。

  针对根据跨海大桥特殊的盐碱性场景,对设备进行防腐在蚀特殊处理。

  大唐移动多通道TDRRU03068 RRU已经通过了盐雾测试,满足特殊场景的需求:

  测试标准:国家标准GB2424.10-81;

  测试时间:连续72小时交变盐雾。

  光纤接头和射频电缆接头防护等级为IP67,并且也通过了《信息产业部光通信产品质量监督检验中心》盐雾测试:

  测试标准:GB/T 18310.26;

  测试时间:连续48小时。

  测试完毕后插入附加损耗≤0.2dB,外观无机械损伤,如变形、龟裂、脱落(离)、松弛等现象。

  如上所述:在大桥上架设的大唐移动的远端拉远单元RRU设备通过了国家标准的盐雾测试,包括光纤接头和射频电缆接头的防护等级均可满足杭州湾大桥特殊的气候环境需求,,充分体现了大唐移动TD-SCDMA设备良好的环境适应能力和其对于产品质量的苛求。

  3. 采用增加技术

  (1)小区合并(宏分集)

  小区合并技术通过将室外多个多通道RRU带的智能天线合并成一个小区,从而可以不需要预留切换带,主要用于解决向杭州湾大桥这类话务密度不高,但覆盖要求比较高的区域的覆盖问题。

  (2)Up Shifting

  当陆地基站大规模开通后,必然会对桥面站的信号质量产生干扰。UpPCH Shifting方案可以根据干扰的强度和分布自适应地调整上行同步码的发送位置;例如如下图所示,将UpPCH检测窗位置放到原来的TS1时隙上,从而能减少远距离基站站的干扰。

  作用:规避远端基站的干扰、提升TD单站的覆盖距离;大桥上的站点开通该特性,以保证业务的质量。

  (3)定向切换

  为了降低因切换对小区重叠区域的要求,设置更低的切换电平比较门限和切换滞后时间,使得切换门限更低,切换速度更快。但是这样可能会带来乒乓切换,因此在容易出现乒乓切换的区域可以根据需要适当的使用定向切换技术。定向切换技术降低了切换执行和测量时间,同时简化了邻区配置以及切换判决。

  通过定向切换算法的应用,可以在一定程度上减少切换交叠覆盖区的要求,降低切换掉话率。

  4. 切换设置

  在高速环境下,切换时延是影响切换成功率的关键因素,除了为了提高切换速度,还需要减少切换滞后时间以及降低切换相对门限,因此可以采用定向切换的算法,即根据不同用户的移动方向,确定该用户今后所有可能的移动位置,据此来设置针对该用户特定的邻区关系,既简化了邻区关系,又可以避免了不必要的乒乓切换,防止切换掉话,提高了切换成功率,提高了用户的使用感受。

  5. 杭州湾大桥网络实测结果

  (1)PCCPCH 覆盖

  实测结果显示整个桥面PCCPCH RSCP大于-95dBm的覆盖率为99.22%,PCCPCH CIR大于-3dB的覆盖率为98.87%,大桥路段整体覆盖情况良好。

  (2)业务覆盖

  拨打CS12.2K MMC长保测试,一直保持通话,直至测试完全程,全程没有一次掉话,通话语音清晰,整个桥面PCCPCH RSCP大于-95dBm的覆盖率为99.23%,PCCPCH CIR大于-3dB的覆盖率为98.13%,与idle状态效果相当 。

  拨打VP视频电话长保测试,一直保持通话,直至测试完全程,全程没有一次掉话,通话过程语音和图象都比较清晰,整个桥面PCCPCH-RSCP大于-95dBm的覆盖率为99.86%,PCCPCH-CIR大于-3dB的覆盖率为97.2%,整体覆盖效果比较好。

  测试中也进行了拨打测试和切换测试等一系列测试,均业务流畅,效果较好。

  四、综述

  本文介绍了杭州湾跨海大桥特殊场景特点,通过采用先进的设备,超远距离RRU拉远,普通馈线转电源线,小区合并等创新的设计和组网方案,实现了杭州挽跨海大桥的无缝覆盖,为用户带来更加流畅的业务体验,填补了TD-SCDMA在长距离跨海大桥组网方面的空白。大唐移动的TD-SCDMA特殊场景覆盖解决方案和稳定可靠的产品再次获得了实际应用的验证,标志着TD-SCDMA产业日益成熟。

 

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