面向城鎮化發展的TD-LTE無線網絡規劃建設

陳卜江

（海南中京南方信息工程有限公司，海南 ?？?571100）

面向城鎮化發展的TD-LTE無線網絡規劃建設

陳卜江

（海南中京南方信息工程有限公司，海南 海口 571100）

針對我國城鎮化發展拉動GDP增長明顯且潛力巨大的契機，以海南國際先行試驗區為例，通過從總體策略、頻率規劃、規劃仿真以及面臨與鐵塔公司共建共享帶來的挑戰4個方面，詳細探討了在城鎮化建設中TD-LTE的規劃思路與解決方法。

城鎮化 TD-LTE 無線網絡規劃 覆蓋率

1 城鎮化現狀及發展特點

雖然我國城鎮化發展速度快，但與國際水平相比仍落后很多，這主要是城市化水平和經濟發展水平高度有關而產生的結果。據測算，從貢獻率上看，我國的城鎮化在經濟增長率中貢獻約3個百分點；從投資上分析，我國今后每年在城鎮基礎設施建設和住房建設的投資相當于年均GDP的24%；從消費上看，城鎮化每增加1個百分點，產生的直接消費將拉動GDP增長1.5個百分點。通過數據量化對比，我國的城鎮化發展潛力巨大，主要呈現以下特點：

（1）總體規劃建設時間跨度長，城鎮化發展穩定性受政策性影響大；

（2）當地基礎設施建設和建筑物環境變化大而快；

（3）居民就業及消費受城鎮化經濟結構影響大。

與此同時，TD-LTE正處于全力以赴建設的發展階段，特別是在基于互聯網的新型信息消費以及基于電子商務、云計算等信息平臺的消費快速增長的背景下，如何針對城鎮化發展特點抓到由此帶來的契機，實現從“追趕”到“引領”的重大跨越，當前TD-LTE無線網絡規劃需有所轉變?；诖?，本文將選取海南國際旅游島先行試驗區為例進行詳細說明。

2 海南國際旅游島先行試驗區規劃簡介

2.1 規劃范圍

海南國際旅游島先行試驗區（下稱“試驗區”）位于海南省陵水黎族自治縣，試驗區規劃范圍確定為北至東高嶺、東至黎安外海、南至南灣自然保護區、西至高速公路，包括3個鎮、8個行政村、19個自然村，總面積為114.88km2。其中，試驗區規劃控制范圍為64.72km2，建設用地面積為39.6km2，人口為29 969人，約7 300戶。

2.2 規劃期限

根據《海南國際旅游島先行試驗區市政規劃（2013—2030）》的建設進度安排，按照“三年成勢、五年成形、十年成城”的總體要求，試驗區的規劃期限將跨越以下3個階段：

（1）2013—2015年全面完成基礎設施建設；

（2）2016—2020年進一步完善城市功能和交通設施；

（3）2021—2030年試驗區城市功能配套體系全面完善。

2.3 功能用地布局

規劃用地分為四大類，即居住用地、公共服務設施用地、商業服務業設施用地、工業用地等，建設用地面積為47.82km2，試驗區建設用地面積為31.09km2。具體如表1所示。

3 規劃方案

3.1 規劃總體策略

由于目前國內TD-LTE商用時間較短，參考價值不大，因此可以把視角轉向在3G時期與中國移動發展非常相似的Verizon運營商，其都是在3G競爭中處于下風，都是由于終端（如iPhone）與其他運營商合作使得高端用戶大量流失，都是希望借助LTE的激進建設扭轉3G市場上的劣勢。

Verizon在2010年12月正式宣布LTE商用，因此數據起點是2010年Q4季度。以Verizon的每季度財報為基礎，通過采用“直接法”，將同一季度的業務發展指標與覆蓋因子分別作為一張圖的x軸和y軸，利用Matlab數學工具進行數據擬合，兩者關系如圖1所示：

表1 用地功能表

圖1 TD-LTE actived devices數與覆蓋因子的模型關系

（1）人口覆蓋率小于65%左右，為緩慢發展階段；

（2）人口覆蓋率超過6 5%左右，為快速發展階段；

（3）人口覆蓋率超過90%左右，為井噴式發展階段。

根據對Verizon發展的分析，其3年激進的LTE網絡覆蓋策略得到了很好的回報效果。因此，在試驗區的TD-LTE建設，建議進行快速實現廣覆蓋，達到或超過人口覆蓋率90%，迅速占領市場高地，具體策略如下：

（1）推進覆蓋：完成規劃區內人口覆蓋率達到90%的目標。

（2）優化結構：在人口覆蓋率達到90%的基礎上進行拉網測試，以較高標準進行網絡架構和網絡規模規劃工作，通過多種小型化建設方式來解決弱覆蓋或盲區區域，實現人口覆蓋率100%的目標。

總體思路1：堅持2G/3G/TD-LTE/WLAN網絡“統籌需求、統一規劃、整體布局、協同建設、規范管理”的多網合一室內覆蓋系統規劃建設管理要求；

總體思路2：開拓思路，鼓勵創新，盡可能采用新方法、新技術、新手段，以提高資源利用效率，降低建設成本，從而確保投資的長期性和有效性。

從無線網絡演進以及信息技術產業化摩爾定律的角度出發，建議優選總體思路2，重點關注高價值區域室內深度覆蓋，建設方式可參考以下方案：

A.靈活采用基站信源直接覆蓋或分布系統覆蓋方式（見圖2）

圖2 室內覆蓋方式

B.引進小基站等新型設備

◆未來小站與異廠商宏站同頻組網場景下存在應用風險，與宏站間的干擾協調及負載均衡等需進一步研究；

◆小站產品在解決室內深度覆蓋應用中，存在2G/3G/TD-LTE多模的需求，目前設備還僅支持TDLTE；

◆使用Micro（微蜂窩）、Pico（微微蜂窩）、Femto（家庭基站）、Relay（中繼站）等新型基站用于補充宏蜂窩覆蓋，改善室內深度覆蓋，增加網絡容量，提升用戶感知。

需在網絡已建設區域積極開展網絡測試工作，進行網絡優化工作。通過網絡排除，建立網絡補盲補熱區域需求庫。結合小型化基站設備成熟情況，制定小型化基站建設目標。各類基站適用類型如表2所示：

表2 各類基站適用類型

（3）提升容量：試驗區網絡建成后，網絡可初具規模效應，隨著用戶增長和業務習慣的培養，網絡流量將幅度增長，隨之而來的是部分熱點基站的容量不足，因此在規劃期需對網絡擴容需求及其建設規模進行分析估算。根據試驗區內業務發展情況，基于業務預測，制定分年度的容量建設目標。

3.2 頻率規劃方案

頻率規劃需在自有資源的前提下，重點考慮各大運營商在FDD牌照的發放時間和頻段以及中國鐵塔公司的共建共享原則。

目前，中國移動的TD-LTE分別支持頻段38、39、40，中國電信已獲準在全國7個城市（不包含海南省），將用于第三代移動通信系統（CDMA2000）使用的1 920—1 935MHz/2 110—2 125MHz（即頻段1），改變頻率使用的技術體制，調整用于LTE混合組網試驗中LTE FDD制式。因此，在綜合配套鐵塔系統必須共建共享的前提下，提前規劃布署1 880—1 920MHz（即頻段39）。

3.3 規劃仿真方案

（1）傳播模型選取方案

當前，全球LTE網絡所選用的傳播模型主要包括COST231-Hata Model、擴展的Hata（SDR）Model、SUI Model、COST231-Walfish-Ikegami Model、SPM Model、SUI Model等6種，這些模型的應用主要是通過當前網絡所廣泛應用的統計經驗模型或半經驗模型，同時結合不同網絡的建設經驗與當地獨有的覆蓋場景的基礎上，通過擬合最大限度地呈現出現實場景下的信號傳播特性。因此，需結合先行試驗區所規劃建設的各類場景，選取地物類型中Hight_Building和Building這2個參考指標，其中Building包括Ordinary_ Building、Parallel_Regular_Building、Irregular_ Large_Building、Irregular_Building這4個指標。將Hight_Building作為橫坐標、Building作為縱坐標，與所選用軟件仿真模型庫中的模型進行近似匹配，可以得到相對準確的傳播模型。

（2）站點規劃及仿真結果

為確保仿真結果更準確地指導規劃建設，站點分布需依據先行試驗區四大類規劃用地劃分站間距，調整站高以及設定覆蓋指標，具體如下：

◆站間距：居住區為300～400m、公共服務設施為400～500m、商業服務業設施用地為200～300m、工業用地為500～600m；

◆站高：居住區為15～30m、公共服務設施為20～30m、商業服務業設施用地為15～20m、工業用地為25～35m；

◆覆蓋指標：F頻段95%連續覆蓋的區域指標需滿足RSRP大于-105dBm、RS-SINR大于-3dB。

根據以上原則，共規劃46個宏站，站點分布及仿真結果如圖3和圖4所示。

由于試驗區的建設進度受多方面影響，同時考慮TD-LTE保持領先，因此試驗區的建設規模需每年進行滾動規劃，堅持小步快跑，分建設批次適當超前的建設節奏。

3.4 面臨鐵塔公司的挑戰與措施

根據工信部和國資委聯合發文《關于2015年推進電信基礎設施共建共享的實施意見》，對鐵塔公司和運營商分工界面進行了明確。

（1）宏基站分工界面

◆運營商部分：光線接入、傳輸設備、傳輸配套、無線主設備及其天饋線系統、傳輸設備與無線主設備的電源連接，天線采用樓頂抱桿安裝或美化天線時，負責樓頂抱桿、美化天線外罩的安裝；

◆鐵塔公司部分：機房建設及附屬設備、市電引入、機房配套、鐵塔及天面配套。

（2）面臨挑戰

◆網絡規劃蜂窩架構間博弈，主要體現為運營商間滾動規劃戰略及側重點均有差異，導致站點分布、站距高度等方面的需求不一致，并影響各運營商總體網絡發展；

◆網絡建設進度挑戰，若鐵塔公司進度與運營商建設進度不一致，將推遲廣覆蓋區域深度覆蓋的推進，進而嚴重影響總體網絡的優化，降低用戶感知。

（3）應對措施

◆以終為始，動態調整網絡站點規劃以應對與友商間博弈；

◆根據2G、3G建設經驗，通過多類站型方式，同步對高價值室內覆蓋區域進行深度覆蓋。

圖3 RSRP仿真結果

圖4 RS-SINR仿真結果

4 結束語

本文首先分析了城鎮化的發展及特點，并指出正處于發展階段的TD-LTE抓住城鎮化發展帶來的契機的重要性，并以海南國際旅游島先行試驗區為例進行研究論證；然后結合先行試驗區規劃期限及特點，通過對比分析國外運營商Verizon的成功經驗，提出了試驗區快速完成90%覆蓋率的規劃策略；在總體策略的前提下，再依據無線網的演進趨勢，提出了相應的頻率及仿真方案，并得出了初期具體的建設規模；最后分析與中國鐵塔公司共建共享的過程以及可能面臨的挑戰，并提出針對性的措施建議。

總體來說，TD-LTE網絡建設對內是一個非常復雜的系統工程，對外面臨著以配套工程建設為主導鐵塔公司以及友商間的博弈。雖然通過規模試驗總結出了很多好的經驗和做法，但仍然有很多問題有待在規模建設中進一步加以解決。

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TD-LTE Wireless Network Planning and Construction Oriented to Urbanization Development

CHEN Bu-jiang
(Hainan Zhongjing South Information Engineering Co., Ltd., Haikou 571100, China)

According to signifi cant GDP growth and great potential of China’s urbanization, taking Hainan International fi rst pilot area as an example, TD-LTE planning thought and its solution in urbanization construction were discussed in detail from four aspects, including overall strategy, frequency planning, planning simulation, sharing and coconstruction with Tower company.

urbanization TD-LTE wireless network planning coverage rate

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.14.004

TN915.02

A

1006-1010(2015)14-0019-05

陳卜江. 面向城鎮化發展的TD-LTE無線網絡規劃建設[J]. 移動通信, 2015,39(14): 19-23.

2015-04-09

責任編輯：袁婷 yuanting@mbcom.cn

陳卜江：碩士畢業于海南大學電子與通信工程專業，現任海南中京南方信息工程有限公司傳輸與接入工程師，主要從事通信運營商無線網絡規劃及相關建設方案支撐工程工作。