基站-卫星定位（精选7篇）
基站-卫星定位 篇1
随著数据业务和多媒体业务的快速增加, 人们对定位与导航的需求日益增大, 尤其在复杂的室内环境, 如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中, 常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制, 比较完善的定位技术目前还无法很好地利用。
手机定位技术是利用卫星信号对手机位置进行准确定位的一种通信技术。这有赖于无线通信技术的飞速发展, 无线通信实时性和稳定性的提高。基于无线通信的移动定位应用技术也随之成熟。手机定位技术在企业信息化上的应用也很广泛。
1 目前室内定位的几种主流方法或技术概述
目前, 已经出现了多种多样的室内定位技术, 它们主要包括:蓝牙技术、红外线技术、光跟踪定位技术、射频识别技术、全球导航卫星系统定位技术、超声波定位技术、超宽带技术、无线局域网路, 以及图像分析、信标定位、电脑视觉定位技术等等。从总体上来说, 可以将这些室内定位技术分为下面几种:即GNSS (全球导航卫星系统, Global Navigation Sate llite Sys te m) , 无线通信信号、射频无线标签、超声波、光跟踪、无线感测器定位技术、电脑视觉、航位推算、A-GPS (辅助GPS) 或A-GNSS (辅助全球导航卫星系统, Assisted Global Navigation Sate llite Sys te m) 。另外, 也包括基于光跟踪定位、基于图像分析、电脑视觉、磁场以及信标定位等。与此同时, 也存在许多基于图像分析的定位技术、信标定位、三角定位等。
当前的GPS定位技术等等多种室内定位技术并不是非常成熟的, 它们都具备各自的优缺点, 仍然有待进行深入的研究。比如A-GPS的优点是可同时满足不同需求的用户在实时性方面的差异, 能同时提供RTK、DGPS、静态或动态后处理及现场高精度准实时定位的数据服务。缺点是室内墙壁的遮挡, 阻碍了手机的GPS模块接收卫星讯号, 因此即使室内有GPRS网络, 依然无法完成定位。另外, A-GPS的定位实现必须通过多次网络传输 (最多可达六次单向传输) , 这对运营商来说是被认为大量的占用了空中资源。GNSS的优点是综合利用其他系统成果提高了定位精度、抗干扰能力, 增强了整个系统的可用性、完好性等, 并可为惯性导航系统提供载体位置, 速度等导航信息做组合导航应用。缺点是单北斗定位可用性、可靠性差、精度差。光跟踪的优点是能兼顾不同层次的用户对定位精度指标的要求, 提供覆盖米级、分米级、厘米级的数据。缺点是抗干扰能力较差。本文主要研究通过移动基站进行室内定位。
2 使用移动基站实现室内定位的方法
通常情况下, 基站定位主要被手机用户所使用, 使用移动基站实现室内定位, 也可以称为LBS (移动位置服务, Location Based Service) , 它是为用户提供服务的一种增值业务, 该技术通过像GSM (全球移动通信系统, GlobalSystem for Mobile Communications) 这样的电信移动运营商的网络来得到移动终端用户的经纬度坐标等方面的位置信息, 该技术受到目前中国移动动感地带提供的动感位置查询服务等电子地图平台的支持。
使用移动基站实现室内定位要求较高的覆盖率。首先应该最大限度的扩大覆盖的范围, 其次, 要求覆盖的范围涵盖室内范围。大部分时间, 用户是在室内使用移动基站实现室内定位, 从高层建筑和地下设施都应该使每个角落都被覆盖。按照覆盖率的范围, 使用移动基站实现室内定位主要包括三种覆盖率的定位服务:覆盖部分本地网类型、在整个本地网类型和提供漫游网络服务类型。不仅要考虑覆盖率, 网络结构和动态变化的环境因素也会导致一个电信运营商无法保证在本地网络或漫游网络中的服务。
在终端里面装有中国移动或者中国电信的CDMA卡后, 就能够通过中国移动或者中国电信基站进行定位了, 这种定位具有非常大的误差, 但是并未出现盲区, 只要有电话信号的地方, 都能够使用移动基站实现室内定位。因此, 为了实现相对精度更高的定位模式, 终端可以使用GPS卫星定位加基站定位双模。用户终端无线接入到移动基站, , 具体方式如下所示。
2.1 TO A定位技术
1) 把需要定位的手机发出一信号, 采用LMU进行接收;且定位方式需要附加硬件 (LMU) , 以达到精确计算突发信号到达时间的目的。实现方式有多种:LMU既可集成在BTS内, 也可作为单独设备。LMU作为单独设备时, 既可有单独的天线, 也可与BTS共享天线, 通过空中接口实现网络间通信。2) 当每个LMU都收到GPS后, 通过收到的绝对时间, 推算出相对时间差。3) 采用SMLC进行两两比较, 得到突发信号到达时间差, 即可推算出精确位置。
2.2 E-O TD定位技术
1) 手机可以接收到基站发送的信号, 可以得到TOA、LMU参数
2) 手机将此参数发送至GSM网;
3) OTD测量需要用同步、标准且模拟的脉冲。当BTS发送的帧未被同步时, 网络需要测量BTS之间的RTD。为了进行精确的三角测量, OTD测量和RTD测量 (非同步BTS时) 均需要BTS。获得OTD参数后, 手机位置既可在网络中计算, 也可在终端计算 (要求手机具备各种必要信息) 。前者称为手机辅助方式, 后者称为手机自主方式。
2.3 A-GPS原理
该方式需要天线、RF单元和数据处理器等设备。GSM网向手机发送一串极短的辅助信息, 包括时间、可视卫星清单、卫星信号多普勒参数和码相位搜索窗口。这些参数有助于内置GPS模块减少GPS信号获得时间。A-GPS (Assisted GPS) 即辅助GPS技术, 它可以提高GPS卫星定位系统的性能。通过移动通信运营基站它可以快速地定位, 广泛用于含有GPS功能的手机上。例如在一座城市, 这些信号可能会被许多不规则的建筑物、墙壁或树木削弱。在这样的条件下, 非A-GPS导航设备可能无法快速定位, 而A-GPS系统可以通过运营商基站信息来进行快速定位。
3 结语
本文探讨了如何用移动基站实现室内定位的方法。比较了各种现存方法的一些优劣势, 希望通过本文的分析和阐述, 给予同行们一点综述性的研究价值, 能够抛砖引玉, 引起国内外专家学者对于通过移动基站进行室内定位的方法的进一步的重视。
参考文献
[1]朱镜钊, 宋宜明.车辆导航定位技术的研究[A].华东六省一市测绘学会第十一次学术交流会论文集[C], 2009.
[2]韩钢.[C]哈尔滨工业大学, 2009.
[3]张立立.无线室内定位技术[A]中国地理信息系统协会第八届年会论文集, 2004.
基站-卫星定位 篇2
随着人们生活水平的不断提高，人们对健康和环保越来月关注，这客观上使得无线蜂窝网络的运营商寻找合适的蜂窝站址变得越来越困难，
移动基站：软基站介绍
。对移动运营商尤其是新的移动运营商来说，在一个网络的铺设前期，希望采用广覆盖、低容量密度的设备进行建网，以达到用最少的成本实现最大的覆盖目的，使广大用户享受到精品网络的良好服务。但随着用户规模的不断增长和业务需求的不断丰富，网络也需要不断扩容和调整。由于技术上的原因，在网络扩容和调整过程当中，原先连续覆盖的网络，往往会出现一个个盲点甚至一片片盲区，或者正好相反，在某些区域形成话务量的热岛，造成话务量的溢出。同时，一些特殊的复杂地形的覆盖，如地铁、地下室、室内、城郊、公路等，也是令人头痛的问题。传统上，由于技术和设备的限制，运营商和网络设计部门往往采用普通基站加直放站的方式来解决这些问题。这种解决方式缺点是会带来干扰增加，掉话率高，维护困难等问题。如何使用一种技术手段使网络呈现“软”特性，使网络在规划和优化当中具有自适应能力，使扩容、网络规划和优化、业务提供等变得更加容易是人们一直在思考的问题。为解决这些问题，最近人们提出了一种具有自适应能力解决方案的新型基站DD软基站(Soft Base Station)。
所谓软基站，是指在一片覆盖区域内，一个射频单元(称为子站)通过光纤或其他数字化传输介质与处在远端的大容量基带处理资源池(称为主单元)相连，并在射频单元间共享基带处理资源、主控时钟单元以及操作维护平台，从而实现对周围相邻地区覆盖的基站系统。(学电脑)
2 软基站的特点
2.1 分布式覆盖(distributed converge)
由于软基站的主单元通过数字光纤等数字化传输设备与子站相连，子站与主单元之间可以相距较大距离，在建网初期通过在主单元周围拉出的子站，可以形成大片区域的连续覆盖，尤可解决市区与城郊的连续覆盖问题，与相同容量的传统基站相比其覆盖面积可以增加几倍甚至几十倍。由于软基站的子站只包含射频部分，因而体积可以小型化，这使得软基站可以灵活适应象地铁、地下室以及高层建筑室内等复杂地形和恶劣环境条件下的覆盖。通过光纤形成基站的串联还可应用于高速公路、铁路等的覆盖。子站室外设计的特性可适应恶劣室外环境，可在-40～60℃的环境下正常工作。
2.2 更软切换(softer handover)
软基站的子站与主单元共享基带资源池，可以将子站视为主单元的一个扇区，同一基站不同扇区间的宏分集合并可以在基站内进行，不同扇区之间的切换为更软切换，因此子站之间以及子站与其主单元之间切换为更软切换的关系。更软切换宏分集采用最大比率合并，从而提高了系统容量，降低了RNC的负荷。
2.3 软规划(soft network deployment)
子站既可视为主单元的远端扇区，也可视为与主单元不同的逻辑基站，与其相邻基站统一进行PN码规划和载频规划，网络规划简单容易。
2.4 软站点 (soft site)
子站所覆盖的地区如果因为话务量增加，数据业务的增长或网络调整优化等原因需要建设大容量基站，只需在子站上增加基带处理板即可成为与主单元独立的小基站，灵活适应网络建设需要。
2.5 软业务能力 (soft service provision)
子站只是主单元的射频远端，系统的升级只需对主单元进行即可，可以适应网络的升级和业务的升级，是网络升级和业务升级变得非常简单。
2.6 软兼容 (soft compatibility)
软基站具有良好的多标准、多频段兼容能力，主单元通过调用不同的软件即可支持不同标准、不同频率和不同版本的用户;而射频远端通过配置不同的射频器件即可支持不同的标准和频率，能够充分满足网络升级的需要，保护用户投资。
2.7 软基带资源(soft capacity)
软基站的主单元侧的基带处理采用资源池设计，软基站系统的不同标准的子站之间以及同一标准不同频率的子站之间动态共享基带资源池。这样由于信道资源的统计复用使资源的利用率大为提高，这就意味着用比常规基站少的多的资源就能达到常规站的容量效果。对每个子站来说，主单元会根据其需求动态的给其分配硬件资源。因此每个子站的硬件资源都是随着时间动态的发生变化。因此对子站来说，基带资源呈现软特性。
3 软基站与常规基站+直放站方案相比的技术优势
与常规基站+直放站方案相比，软基站吸收了常规基站+直放站方案的优点，同时摒弃了其弊端。具体表现在以下几个方面：
(1)增加容量，扩大覆盖，降低干扰
直放站只是主基站覆盖的延伸，本身不提供额外的容量; 直放站采用同频
转发，互调、空间干扰严重，降低了施主基站的容量，同时带来掉话率高、话音
质量差、切换成功率低等弊端。
子站本身就是一个基站，与主单元连续覆盖时的更软切换关系，由于增益的提高，减少了干扰，增加了容量，扩大了覆盖面积。
(2)易于管理和维护
直放站需建立一套独立的维护系统，电源、环境以及设备告警信息无统一标准，无法与网上其他基站统一网管，直放站必须经常上站维护，导致后期维护工作量大。软基站的子站为逻辑基站，可与主单元统一维护，维护及环境监控信息通过主单元Iub接口上报网管中心。可免维护，掉电后自动重启。
(3)选址容易
为了避免干扰主基站，对直放站站址选择要求很高，选站困难，往往成为整个工程建设的瓶颈。
软基站的子站与常规基站的站址要求相同，同时由于其体积小，室外环境设计的特性，使选址相对容易。
(4)支持精确定位
由于直放站扩大的是主基站的覆盖范围，位置查询所获得的信息为主基站的经纬度，无法精确定位。软基站的子站的逻辑基站特性，位置查询所获得的信息为软基站子站的经纬度，因而支持精确定位。
(5)节省投资
直放站的投资并没有增加容量，平均每用户而言，增加了投资成本。软基站更软切换的特性增加了系统容量，平均每用户而言，减少了投资。同时由于子站之间以及子站与主单元之间共享基带处理资源池以及主控时钟单元，从而可以以更少的基带处理资源实现对相邻地区的覆盖，因而比直接新建基站投资更省。
(6)更高的资源利用率
由于在主单元基带处理资源在子站间动态共享，因而极大提高了资源利用率，变相降低了每个用户的设备成本。
4 UT的软基站方案
图5-1 UT斯达康软基站方案
UT斯达康是最早倡导并开发软基站的厂家之一。早在就开始软基站的研究，并在开始了软基站的产品设计。如上图所示：UT斯达康的软基站方案由三部分组成：负责设备控制，基带信号处理和时钟同步的主单元MU，负责射频信号处理的远端射频单元RRU和负责在RRU与MU之间进行数据传输的宽带传输网络。
UT斯达康的软基站方案的的主单元在设计时不但考虑支持对单一标准的基带信号的处理，而且考虑到未来一家运营商可能会采用多种技术标准(如采用WCDMA，TD-SCDMA建网和Wimax等)和多频段(如在1.9GHz、1.7GHz等)建网的需要，尽量采用软件化的处理平台，通过加载不同的软件即可支持不同标准和不同频段的基带信号处理，并且可以根据不同标准和不同频段用户对业务的需要动态分配硬件处理资源。UT斯达康将要推出的两款软基站NB8D24和NB8D48分别可带48个射频远端和96个射频远端。不但可支持WCDMA的不同版本，不同频段的射频远端，而且通过软件升级支持向TD-SCDMA，Wimax的射频单元。
UT斯达康的宽带传输网络设备在主单元MU与RRU之间不但支持类SDH光口传输，在没有光纤的地方还支持FSO传输。不管对于Iub口组网或基带射频端口组网，UT的基站都支持星型、链型和环型组网。主单元和RRU远端的最大传输距离可达100Km。(学电脑)
UT斯达康公司具有多种远端射频单元RRU产品。支持从一载一扇到三载一扇，功放20W/载扇和40W/载扇可选的室外型RRU-NB8R03，能够充分满足覆盖核心城区、城区、郊区和农村的需要，而室内型的NB8R01不但支持功率从100mW到1W可选，而且可接分布式天线系统，进行室内覆盖。
5、UT软基站的优势：
第一，网络方案由于射频RRU可以直接架在天线端，因此省去了机房，预计在全国范围内运营商在机房方面节省的成本可以占40%到50%以上。
第二，UT斯达康RRU靠近天线安装，节省购置塔放TMA的费用和60%的溃线费用。
第三，在接收方向可以避免溃线损耗3-4dB，可以使覆盖的范围增加48%，站点减少30%。
第四，在发射方向由于获得了这3-4dB的增益，可以采用更低功率的功放，消耗更少的电能，可以降低运营商的建设成本和网络的运营成本。
第五，由于不同地区忙时出现的时间不同，通过不同地区、不同标准对基带资源的统计复用，可以节省30-40%的基带处理资源，节省网络的建设成本。
第六，采用软基站方案，把RRU独立出来一个产品，就可以把RRU变为支持不同标准和不同频率的宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝产品。只对射频进行改造，就能生产出适合于不同标准，不同频段的射频单元，可进一步降低生产成本。通过更为灵活的、高质量的覆盖，完成精品网络的的建设。
第七，系统将成为一个透明的传输，设备具备了完全的监控，因此可以在主单元和远端射频之间实现非常好的监控，可以节省40%人力成本。
第八，建网速度快。由于采用软基站方案基站射频部分都已在工厂调好，在室外现场固定即可，所以安装非常方便。
第九，由于采用了基带池的方法，把部分的软切换变成“更软切换”，这样基站的覆盖，通话的质量、网络的指标比传统的方式会更好。
第十，由于采用软基站方案，所以整个设备的升级，只进行软件升级即可，升级非常简单方便，可以提高运营商的效率，更好地为客户服务。
总结整个运营成本，对两种城市进行比较，对小城市综合建网成本可以降低20%以上，对大城市会达到30%以上。在特大型城市，为了安全等等各方面，可以建多个软基站建网成本可以节省40%以上。
6、结束语
LTE基站卫星接入可行性研究 篇3
无线移动网络目前已进入4G LTE网络时代, LTE网络具有全I P化、高带宽、扁平化等特点, 并对基站传输网络提出了更高、更新的要求。以中国电信LT E网络为例, 采用I PR A N作为基站与核心网之间的传输承载网络, IPRAN组网方案可以满足LTE移动网络全IP化、高带宽等发展趋势。但在某些特殊应用场景下, 如在光纤资源无法到达的地方 (如应急保障、海岛地区等) 需要开通LTE网络的话, 还是需要借助卫星链路来解决基站的接入问题。但是由于卫星通信时延等固有缺点限制了其在4G基站接入方面的应用, 本文将重点介绍LTE基站基于卫星接入方式的可行性, 并对相关测试结果进行分析。
2 LTE基站传输需求分析
2.1 基站接口协议
LT E网络架构为扁平化结构, 取消了原有3G网络中的RNC单元, 基站直接与核心网相连, 原先由R NC承担的功能分别由EPC及基站来完成, 基站接口包括S1/X2两种接口, 如图1所示。
(1) S1接口
S1-U用户平面接口:S1-U接口用于基站与核心网S-GW单元之间的连接, 基于GTP传输协议, 提供基站和S-GW之间的非保障传输, GTP协议只对用户数据进行封装, 但不提供数据传输控制机制;
S1-M M E控制层接口:S1-M M E接口用于基站与核心网MME单元之间的连接, S1-MME接口采用流量传输协议SCTP, 确保控制信令数据的可靠传输。
(2) X2接口
X 2主要实现基站之间的互联, 同样包括X 2-C (控制层) 、X2-U (用户层) , 分别传送控制信令及部分用户数据。
LT E基站S1/X 2接口对于业务及信令数据传递采用不同的协议标准, 其中业务数据是基于GTP/U DP传输协议, 而信令数据是基于SCT P/I P协议, 这种业务与信令分离模式为后续实现卫星接入提供可能。
2.2 带宽分析
与3G网络相比, LTE网络对业务承载网络提出了更高的带宽要求, 以单基站单载扇为例, 基站承载带宽需求约为150Mb/s~200Mb/s, 其中用户层面S1-U接口业务量最大, 达到9 0%以上, 控制层接口业务量较小, 只占整个基站业务量的5%~10%。以下主要以用户层面S1-U带宽需求分析为例进行说明:
S1-U接口主要承担用户数据业务传输, 实际的传输带宽占用等于业务数据流量加上各类传输协议带来的包头开销。数据包的大小取决于不同业务类别, 其中语音业务数据包较小, 而数据业务包则较大, 对于不同协议所附加的包头开销则相对固定, 以S1-U接口为例, 所涉及到的各类协议包头开销见表1。
在包头开销相对固定的情况下, 其包头开销占比也各不相同:对于视频业务来说, 由于数据包较大, 因此包头开销占的比重较小;而对于语音业务来说, 数据包较小, 故包头开销占比也就较大。这点对于地面传输网络来说, 影响不大, 但当采用卫星接入方式时, 过大的包头冗余开销比率将大大降低卫星信道利用率。当LTE基站采用卫星接入方式时, 基站总带宽受限于卫星带宽, 卫星频谱资源与业务带宽有一定的对应关系, 这种对应关系取决于调制编码方式、滚降系数取值、载波叠加技术应用等因素, 如何进一步提高卫星频段资源利用率是卫星业务发展的关键问题之一。
2.3 时延分析
系统传输时延越大, 其有效吞吐量也就越小。3GPP对LTE传输时延有具体规定, 以S1接口为例, S1-U时延要求最高, 时延要求控制在5m s以内, S1-M M E时延要求较低, 一般要求小于10 0 ms。时延可分为空口时延、EPC时延和E2E时延三部分 (如图2所示) 。
在实践应用中, 传输时延测试可采用以下两种方法:
(1) Ping数据包测试法
最常见的时延测试方式是E2E时延测试法, 一般采用Ping数据包的方法进行测试, 在预调模式下E2E时延小于10ms, 但在实际工程项目中, E2E时延一般达到40ms~50ms。当基站与核心网之间引入卫星段的话, 由于卫星传输固有时延达到540ms左右, 故实际传输时延大大超出现有LTE网络时延规范要求。
(2) SCTP心跳应答测试法
如需更精确测试传输时延的话, 可采用SCTP心跳应答测试方法。当SCTP通路空闲时, 发送端发送心跳消息给接收端, 接收端收到心跳消息后通过心跳确认消息予以应答, 通过这种应答机制可确认SCTP通路是否正常。利用计算心跳消息及心跳确认消息两者之间的时间差, 可精确测量收发端传输时延值。
3 卫星接入影响分析
3.1 卫星时延影响
在LTE网络结构中, 若基站采用卫星接入时, 基站与核心网之间单向传输时延至少增加270ms, 这么大的传输时延, 会对LTE基站传输产生一定的影响, 具体分析如下:
3.1.1 对TCP协议影响
由于TCP/IP传输协议采用确认应答方式, 其数据吞吐量不仅取决于信道的传输速率, 还与数据往返时延RTT有关。在TCP/IP标准中, 最大数据吞吐量可用公式 (1) 表示:
在TCP/IP协议中最大接收窗口为64K字节, 最大吞吐量仅取决于RTT, 对于卫星信道来说来回时延越为540ms, 因此, 在卫星信道所支持的TCP/IP协议最大数据吞吐量为1Mb/s左右。在现有卫星通信中, 一般采用TCP/IP加速器, 通过欺骗协议等方式来实现提高数据吞吐量的目的。
3.1.2 对UDP协议影响
对于UDP协议来说, 由于数据流没有采用严格的应答确认机制, 因此不受卫星窗口时延限制, 在实际应用中不需要额外加速。
3.1.3 对S1接口的影响
(1) 用户层
在S1接口传输协议中, 以用户层接口S1-U的承载带宽需求最大, 其所需带宽占基站总承载带宽90%以上, 相应的时延要求小于5ms。从表面看卫星链路显然不满足S1-U协议传输要求, 但由于S1-U接口传输协议是基于GTP协议, 该协议只对用户数据进行包头封装, 而不进行数据交互控制, 因此, 可以认为S1-U传输协议不受卫星传输固有时延影响。
(2) 控制层
控制层接口S1-MME由于主要承担信令及控制等重要数据传输任务, 因此承载的数据吞吐量较小, 仅占基站总承载带宽的3%~5%。S1-MME采用SCTP传输协议, 与TCP/IP协议类似, SCTP协议也采用确认应答等控制机制, 从而确保数据可靠传输;其传输时延要求小于100ms。对于卫星传输来说, 虽然S1-MME接口协议承载带宽较小, 时延要求也低于S1-U时延要求, 但由于其采用交互应答确认机制, 其最大吞吐量会受卫星窗口时延要求限制。
如果仅为TCP/IP协议的话, 可通过采用卫星T C P/I P加速设备进行加速处理, 但由于目前卫星T C P/I P加速器设备无法识别及处理S C T P包头数据, 因此无法利用常规方式进行加速处理, 给SCTP数据加速工作带来一定难度。
3.2 卫星带宽影响
在实际应用中, 一方面受成本因素制约, 卫星链路所提供的带宽资源无法与地面网络相比;另一方面由于卫星接入一般用于应急或特殊情况下, 因此其业务规模小于公共业务。故2Mb/s~15Mb/s卫星带宽资源已基本满足应急场景接入需要。
另外, 考虑到应急情况下, 语音、数据等综合业务应用需求, 卫星接入方式应满足不同业务共享带宽资源的需求。
4 LTE基站卫星接入可行性测试
4.1 测试概述
在应急应用场景下, LTE基站卫星接入方式主要指LTE基站BBU设备与IPRAN边缘路由器之间引入卫星链路段, 其拓扑结构图如图3所示。当LTE基站采用光纤连接时, LTE基站与IPRAN边缘路由器之间一般采用Ge光口;而当采用卫星接入时, 卫星设备两端为FE电接口, 因此必须增加光电转换设备, 确保卫星接入设备与基站BBU及路由器之间接口匹配。
4.2 主要测试项目
4.2.1 时延抖动测试
(1) Ping数据包时延测试法
在光纤接入及卫星接入状态下的, 通过Ping数据包方式分别测试时延即抖动值, 测试数据如表2、图4、图5所示。
(2) SCTP心跳应答测试法
我们也可采用SCTP心跳应答测试法来测试传输时延值。首先, 在卫星接入状态下通过Wireshark抓包工具抓取S C T P协议中相关h e a r t b e a t及hea r tbeat-ack消息, 注意所提取的心跳消息与心跳确认消息必须是两个IP地址之间相对应的消息。其中, 由7.65.207.50发给7.65.152.102的heartbeat心跳消息如图6所示, 由7.65.152.102返回7.65.207.50的heartbeat-Ack心跳应答消息如图7所示。
计算两端之间的回路时延RTT值为:
该时延值为基站与核心网EPC之间的传输时延值, 小于Ping数据包所测到的时延值, 因为后者还包含应用服务器所需的时延。
4.2.2 数据包分析
为了更好分析卫星接入对LTE基站传输的影响, 本文利用抓包工具, 在卫星MODEM业务端口抓取相关数据包进行分析。
(1) GTP数据分析
LT E基站主要业务数据流 (例如视频业务等) 是通过S1-U接口, 采用GTP/UDP传输协议进行传送的, 由于GTP是基于UDP协议, 因此不存在吞吐量受限于卫星时延的问题。
在数据包传输过程中, 不同传输协议会在有效数据信息基础上附加各类包头开销, 包头开销占比将直接影响传输性能, 包头开销越大, 有效数据包的传输效率就越低, 这一点对于卫星通信来说较为突出。
以下以实测过程中捕获的GTP数据包为例进行分析, 其中NO.825数据包是一个典型的基于GTP传输协议的用户数据包, 整个包长1474字节, 其中包头开销共计106字节, 实际有效数据1368字节。其中包头开销主要来源两大部分:一部分是与业务相关的应用服务器所添加的包头信息, 另一部分是在LT E移动网络中新增的相关包头信息, 具体数据包如表3所示:
(2) SCTP数据分析
LT E基站信令数据是通过S1-M M E接口, 采用SCT P/I P协议进行传送的, SCT P/I P协议采用交互应答确认机制, 确保数据可靠传输。通过实时抓取SCT P数据包后进行分析, 本例中NO.785数据包是一条基于SCTP协议的heartbeat信令消息, 其整个数据包长142字节, 其中各类包头开销50字节 (详见表4) 。
SCTP详细包头结构如图10所示, 对于SCTP数据来说, 主要问题在于当其吞吐量增加后, 会由于交互应答机制对卫星传输造成一定影响;当然在卫星接入时, 鉴于卫星资源成本较高, LTE基站不大会大规模应用, 因此, SCTP数据量不会很大。
4.2.3 业务下载能力测试
为验证LTE基站在卫星接入条件下的业务下载能力, 通过LTE终端设备访问FTP应用服务器, 下载相关文件, 以此验证实际业务下载能力。当采用卫星接入方式时, 由于卫星转发器成本较高, 不可能像地面直联方式一样, 提供千兆带宽接入能力, 故只能提供有限带宽资源。
(1) 测试一:卫星接入条件下手机FTP下载速率测试
不同卫星资源条件下, 相对应的下载速率测试数据如表5所示:
在卫星接入条件下, 手机FTP下载可行, 单手机FT P下载速率达到相应卫星带宽资源的80%以上;多线程下载速率略高于单线程下载速率。
(2) 测试二:卫星接入条件下手机、PC机多任务下载速率测试
当采用卫星接入方式时, LTE基站多任务下载正常, 总下载速率与卫星资源情况相匹配;多线程下载速率基本高于单线程下载速率。
5 结束语
综合上述分析及测试结果, 可以得出以下几方面结论:
(1) 对LTE网络的影响
⊙卫星接入方式基本支持LTE基站与核心网之间的信令传递, 但由于目前卫星链路仍无法实现对SCTP等传输协议进行IP加速, 基站信令数据吞吐量受限于卫星带宽资源。
⊙卫星接入方式不支持与地面直联基站之间的切换模式, 只能作为单站使用。
(2) 对LTE业务影响
LT E基站有条件支持卫星接入方式, 能满足基本业务需求, 但鉴于卫星带宽及时延等因素影响, 无法提供与地面接入方式相比拟的业务体验, 对具体业务影响程度如下:
⊙互联网业务:基本满足高速互联网浏览业务需求, 但业务体验受限于卫星链路带宽资源。
⊙视频业务:基本满足实时视频业务需求, 但业务体验受限于卫星链路带宽资源。
⊙游戏类业务:该类业务受卫星时延即带宽资源限制, 无法很好满足其业务需求。
⊙语音业务:目前暂未进行语音业务测试, 但根据现有网络架构, 语音业务是由3G网络来承担的, 在3G网络中卫星接入支持语音业务需求。
(3) 提升卫星资源利用率方式
虽卫星接入满足LTE基站业务需求, 但由于卫星链路成本较高, 除应急及特殊场景需求外, 无法提供与地面光纤传输方式相比拟的业务体验, 故如何提高卫星频谱资源利用率, 降低卫星链路运行成本显得尤为重要, 具体提高卫星资源利用率的手段包括:在卫星链路中采用载波叠加、高阶调制等带宽压缩技术, 达到提高卫星资源利用率的目的;可利用未来KA频段卫星资源, 进一步提高卫星频谱利用率。
参考文献
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基站-卫星定位 篇4
随着中国移动TD-LTE网络向农村地区覆盖的深入, 这张全世界最大的4G网络不光是基站数量最大, 覆盖区域也勇夺全球之冠, 这也大大增加了基站回传网络的压力。根据GSM网络建设的经验, 卫星传输基于广覆盖、少维护的特点, 在边境、沙漠、高山等区域相对光传输网络具备一定的成本优势, 特别是对于海岛、机载、船载等应用场景, 卫星通信几乎是惟一的选择。此外, 随着应急通信场景下视频通信等实时宽带通信的需求日益增长, 应急通信也应提供4G业务, 在面对汶川地震这种重大灾害时, 4G应急尚需具备卫星回传的能力。
然而, 目前通信卫星大部分仍采用同步轨道 (GEO) 卫星, 这种时延大、带宽受限的传输方式恰恰与4G业务实时性强、业务速率高的特点相矛盾。本文从该矛盾出发, 结合实际测试和应用情况, 试议4G基站采用卫星回传需要考虑的因素, 希冀能为现网应用提出一些解决思路。
2 4G基站回传对于传输网络的要求
2.1 带宽要求
根据中国移动TD-LTE传输规划原则, 基站接入层带宽规划如表1所示。
2.2 时延要求
(1) 控制面时延。协议规定, 终端从空闲态到连接态的时延应控制在100ms以内。目前要求e NB至S-GW之间的S1接口时延为10ms, e NB之间的X2接口时延为20ms。
(2) 业务时延。LTE网络是一个多业务网络, 针对不同业务有不同的优先级、时延和传输质量要求。具体要求如表2所示。
3 卫星通信的限制
3.1 带宽限制
由于卫星通信天线物理尺寸较大, 为便于安装, 一般地用于基站回传的C频段天线不超过3米 (中心站可配置为15米) , Ku频段天线不超过2.4米 (中心站可配置为9米) 。采用目前在轨的优质卫星资源, C频段单站可达到20~30Mb/s的能力, Ku频段单站可达到30~40Mb/s的能力。可见, 一般的卫星远端站通信能力无法达到普通4G基站接入层传输网带宽规划的要求。此外, 在这种应用模式下, 单个基站即使用了将近1个36MHz转发器的全部资源, 这将带来很高的成本代价。
3.2 时延限制
当前通信卫星主要采用GEO卫星, GEO卫星位于赤道上空距地约35, 786km的惟一轨道上, 信号从地面发射至卫星再经卫星转发回传, 链路时延达到240ms, 加上信号处理时延则链路总时延约为260ms左右。该物理时延不能满足4G规范要求的基站回传的信令基本时延要求, 也不能满足大部分业务的时延要求。
由于GEO卫星轨道拥挤且时延较大, 当前卫星界也在研究中轨道 (MEO) 和低轨道 (LEO) 卫星提供宽带卫星传输。由于MEO和LEO卫星轨道不是对地静止, 因此一般采用星座的方式进行覆盖。以目前开始运营的O3B公司宽带卫星星座为例, 卫星位于赤道上空距地8, 063km的轨道上, 信号从地面发射至卫星再经卫星转发回传, 约需传递16, 126k m, 链路时延约为54ms, 加上信号处理时延约为70ms左右。虽然基本能够达到协议要求, 但仍大大超过地面光缆网络的时延。
4 4G基站采用卫星传输需要考虑的问题
4.1 卫星带宽分配方式
图1是一个典型的4G基站下行数据速率实时图, 其中蓝色为实时速率。可见, 由于多种IP业务并发的特点, 4G基站传输速率峰均比很高 (现网基站峰均比一般都超过2︰1) 。如果基于传统的固定分配卫星带宽的方式, 为保障基站传输在一定概率下不出现拥塞, 则需为这种概率分配较高的带宽 (如图1中灰色线所示) 。固定带宽即独享带宽, 剩余的带宽将无法与其他基站共享, 其结果将造成固定分配带宽在很多情况下处于空闲状态 (如图1中红色部分所示) , 而且在保障概率之外的时刻 (比如突发大速率业务) , 将会造成链路拥塞。因此, 此种应用场景下带宽必须动态分配, 且多个基站之间应能够共享带宽。
对于应急通信场景, 峰均比将比图1要小, 即便如此, 仍应采用动态的或者阶梯式的带宽分配方式。
此外, 考虑到采用卫星回传的4G基站应用场景的特殊性, 地面只能尽力而为提供业务能力, 一般地仅采用O1配置。在20M信道带宽、MIMO2×2、特殊子帧10︰2︰2、cat3终端条件下, 单小区下行理论峰值速率约为80Mb/s, 上行理论峰值速率约为10M b/s。在实际使用中, 单个O1配置基站平均下行速率在30Mb/s左右, 平均上行速率约为10Mb/s左右。因此, 卫星通信传输不应参照地面传输按照峰值配置80Mb/s以上的传输带宽, 应按照实际需求和传输能力, 按照多个站点的平均值进行统筹配置, 多个站点之间进行动态共享。
一般地, 4G基站仅需提供2Mb/s左右的带宽即可保障基站开站。从实际测试情况来看, 双向提供5M b/s左右的带宽即可实现流畅的Vo LT E、视频、FTP、HTTP等各种类型的业务。基于卫星传输带宽成本较高、能力受限的特点, 建议按照实际用户模型分配适合实际应用的带宽, 在Qo S控制下有优先级的、尽力而为的提供业务。
4.2 时延的影响及应对措施
LT E基站控制面具备一定的时延容忍度, 从实际测试情况看, 在往返传输时间 (RT T) 达到60 0 m s的情况下, 基站能够正常开站和进行远程操作, 未出现操作告警。卫星传输时延对于实时业务的影响主要体现在用户体验上, Vo LTE话音和视频通话主观感受会有一定的延迟, 话音质量无明显影响。影响较大的业务类型主要是TCP业务, 需要通过技术手段进行优化。
为了防止网络拥塞, TCP采用一系列的拥塞控制机制。拥塞控制主要采用拥塞窗口 (cwnd) , 窗口值的大小就代表能够发送出去的, 但还没有收到确认 (ACK) 的最大数据报文段, 窗口越大数据发送的速度也就越快, 但是越可能使得网络出现拥塞。新建TCP连接采用慢启动方式, cwnd初始化为1个最大报文段 (MSS) 大小, 发送端开始按照拥塞窗口大小发送数据, 每当有一个报文段被确认, cwnd就翻倍。因此, 虽然数据窗口起点比较低, 但cwnd的值随着RTT呈指数级增长, 可以很快速地达到网络最大能力。对于GEO卫星, RTT大约为600ms, 但是经过约6~8个RTT时间 (5秒钟左右) , 单进程即可达到2Mb/s以上的速率。因此, 慢启动对于卫星承载的TCP进程影响较小。
然而, cwnd不能一直指数增长, 因为这样将很快造成信道拥塞。所以, TCP还使用了慢启动门限 (ssth resh) , 当cw nd超过ssth resh后, 慢启动过程结束, 进入拥塞避免阶段。拥塞避免的主要思想是加法增大, 也就是cwnd的值不再指数级往上升, 改为加法增加。此时当窗口中所有的报文段都被确认时, cwnd的大小加1, cwnd的值就随着RTT开始线性增加, 从而避免速率增长过快导致网络拥塞。对于GEO卫星, 600ms左右的RTT将造成单个TCP进程的速率增长较慢。图2为实际测试的GEO卫星承载的4G单进程业务流量统计情况, 可见数据速率有明显的线性增加趋势, 从最低的500kb/s至最高的5Mb/s, 大概需要4分钟。对于小数据量的TCP进程, 在速率尚未达到最高点前可能进程已经执行完毕, 网络能力没有达到有效利用。
由于卫星信道容量有限, TCP进程不可避免地会出现拥塞。TCP对每一个报文段都有一个重传定时器 (RTO) , 当RTO超时且还没有得到数据确认, 那么TCP就会对该报文段进行重传, 此时TCP将认为网络进入拥塞状态。为避免拥塞, 一种典型的T C P应对方式是:把s s t h r e s h降低为c w n d值的一半;把cwnd重新设置为1 (普通方式) 或者设置为新的ssthresh (快速重传方式) ;重新进入慢启动过程 (普通方式) 或拥塞避免阶段 (快速重传方式) 。此时, TCP单进程数据速率将显著下降。
为解决上述问题, 采用MEO或LEO卫星星座降低RTT是较为有效的方式, 对于GEO卫星, 则需采用TCP加速。TCP加速一般采用透明代理的方式, 透明代理分别与TCP连接的两端进行交互, 两端的数据包都被缓存在TCP加速器上, TCP加速器之间的数据发送由TCP加速器进行控制, 无需反馈ACK。TCP加速器采用协议欺骗的方式, 在未收到一端的ACK之前即可提前向另一端发送ACK, 对用户终端而言, 减少了ACK的回传时间, 从而使得上述的速率线性增加速度加快。采用TCP加速后, TCP单进程将可以很快将速率提升至100Mb/s以上。图3为采用时延仿真器测试的不同RTT时延、不同TCP窗口条件下, TCP单进程速率。可见, 采用T C P加速之后, 速率能够迅速提升, 且与链路时延无关。当然, TCP透明代理的引入也不避免地会出现ACK误报、不再重传的情况, 从而造成链路质量会有一定程度的下降, 从测试结果看, 下降程度不明显。
4.3 如何支持Vo LTE
Vo LT E是中国移动LT E网络的目标语音解决方案, 从长远来看, 卫星传输也应支持Vo LTE业务。Vo LTE采用AMR-WB语音编码方式, 每帧为20 ms。从现网抓包分析, 码率为23.85kb/s的A M R-W B包每一包大小为61字节。Vo LT E数据包的封装方式如图4所示, 可见每一个61字节的AMR-WB数据包在IP层将增加为161字节, 约为64kb/s。该速率与现网测试平均值基本相符。
从上述分析可知, 由于AMR-WB数据包字节较少, 静载荷为23.85kb/s的数据流经过网络传输后需要64kb/s。通过包头压缩方式可以将最外层的IPv4和UDP包头共28个字节进行优化, 仅需2个字节即可进行信息传递, 则可将数据速率压缩为5 4 k b/s, 优化效率为16%。如果更进一步采用GT P压缩技术, 深入GTP数据包内部, 则还可将GTP报头、IPv6报头、UDP报头共60字节进行优化, 采用12个字节即可进行信息传递, 则可将数据速率压缩为34kb/s, 优化效率达到47%。
此外, 也可采用载荷压缩技术, 探测数据包的重复性, 并将重复数据进行压缩传递。由于同一通话过程中Vo LTE数据包的GTP报头、IPv6报头和U DP报头重复发送, 也能起到GT P压缩的作用。从网络实际测试结果看, 综合考虑对静音帧的处理, 每路Vo LTE话音的数据速率可优化至25~30kb/s, 对于卫星传输带宽节约效果相当可观。
此外, 由于Vo LTE话音终端起呼接续流程较短, 虽然卫星单跳传输时延达到260ms左右, 仍能将接续时间控制在5秒钟之内, 相当于通过地面传输的GSM网络的接续时延, 并大大优于卫星传输GSM网络所需的15秒左右的接续时延, 用户体验较好。
不管是从成本考虑还是从设备能力考虑, 现阶段的卫星传输尚无法提供能够比拟光传输网络的容量, 也无法满足4G基站回传的峰值速率, 因此, 基于卫星传输的4G回传将不可避免地遇到传输容量受限的问题。如表2所示, 4G基站回传包含信令、多种业务数据以及基站网管等数据, 当网络过载或拥塞时, 必须采用Qo S机制以保障重要业务量不受延迟或丢弃, 同时还能保证网络的高效运行。
4 G基站回传的Q o S机制主要应基于4 G系统自身的QCI参数, 这是一种主动式的Qo S方式。基站探测到链路拥塞后, 将会根据业务的QCI参数和优先级, 优先向传输通道发送高优先级的数据包。在实际测试过程中, 采用FTP传输将传输信道占满的情况下, 优先级较高的Vo LTE业务能够及时的抢占资源, 而同一优先级的HTTP等业务影响明显。因此, 如果在某些特殊应用场景下部分业务需要优先传输, 则须对这部分数据配置较高的优先级。
4 G基站回传的Q o S机制也可以利用卫星传输链路的Qo S。卫星传输的Qo S应用可以基于协议、VLAN ID、TOS值、源IP地址 (或子网) 、目的IP地址 (或子网) 、端口及DSCP (Diff Serv) 等方式。这种控制可独立于4G系统之外, 作为辅助Qo S方式并结合卫星带宽分配方式综合使用。然而这种方式也依赖于4G系统与卫星系统之间的协商和配合, 卫星系统需要根据Qo S规则提前了解各类业务优先级标签。
5 结束语
4 G业务的主要特点是高速率、低时延, 在受限于应用场景只能采用卫星传输这种容量受限、时延较大的基站回传通道时, 应综合采取动态带宽分配、TCP加速、包头压缩、载荷压缩等技术, 在控制成本的同时增强业务能力;同时也应充分考虑Qo S机制, 确保重要业务优先传递。
摘要：在山区、海域等光传输网络难于抵达的地区或者应急通信场景, 4G基站回传仍然需要使用卫星通信。然而, 4G业务实时性强、业务速率高的特点也放大了卫星通信带宽较小、时延较大的弱势。本文从这个矛盾出发, 结合实际测试和应用情况, 试从卫星带宽分配方式、TCP加速、包头压缩、Qo S等方面提出适合4G基站回传的卫星通信解决思路。
基站-卫星定位 篇5
这种犯罪行为主要是通过行为人利用"伪基站"设备收集手机用户资料,或者发送大量垃圾短信及发送诈骗短信,并以此来牟取利益的行为。
受到伪基站威胁的主要是2G通信中的GSM通信网络,由于的接入机制是单向认证,缺乏用户对网络的鉴权,导致用户容易受到伪基站的攻击。虽然在2011年以后,2G用户的数量在逐渐下滑,但是由于庞大的用户基数,在2G通信中占主导地位的GSM通信系统很难在短时间内退出历史舞台。另外,目前国内的3G和4G也是继续沿用的单向认证的机制,而且国内4G的业务主要集中在数据流量业务上,对于传统的短信和话音业务仍然采取的是回溯到2G机制的方式,因此3G和4G用户也存在潜在的通信安全问题。所以可以预见,在将来很长一段时间内,伪基站依然有较大的生存空间。
1非法伪基站对无线通信网络的影响
伪基站又被称为仿真基站,其组成为:一套仿真移动通信无线基站系统以及后台分析系统,其工作原理为:利用移动网络系统网号(MNC)、频率资源等,伪装成涌动基站的邻区,在信息获取点设置仿真移动基站,采用大功率的无线信号发射,强迫用户终端(手机)在仿真基站信号中进行登记,通过后台分析从而获得用户的信息,如IMSI、IMEI以及手机号码等。
(1)伪基站设立以后,手机用户进入伪基站辐射区域后,会从正常的移动网络强制重选进入伪基站系统,从而导致手机用户脱网,无法正常享用移动运营商提供的常规业务。一般手机用户暂时脱网8-12秒,部分手机用户必须开关机才能重新入网。
(2)同时该仿真移动系统盗用移动运营商的频率资源也会对周边无线环境引起强烈干扰。
(3)由于伪基站会导致手机用户频繁地进行位置更新,使得伪基站辐射区域内的无线网络资源紧张,并可能出现通信拥塞现象从而影响手机用户的正常通信业务。
(4)非法仿真系统还会伪装成任意设置的号码(如10086、95588等公用服务代码或冒用他人手机号码)向被强制重选入该系统的用户发送事先准备好内容的信息,内容常涉及广告、诈骗、反动信息等,对社会公众危害极大。
2技术原理
2.1伪基站工作原理
2.1.1位置更新流程
根据GSM规范,在GSM系统中MS、HLR(Home Location Registe,归属位置寄存器)、VLR(Visitor Location Register,拜访位置寄存器)都需要确定移动终端的位置信息,三者信息要保持一致。当移动终端位置区更新或重新开机(即移动终端在不同的LAC位置区注册)时,将启动位置更新流程,位置更新流程如图1所示。
2.1.2 IMSI/IMEI信息提取过程分析
IMSI号码将在以下情况被使用:用户第一次移动接入网络、用户开机;用户发生位置区更新,即移动终端移动前后分别与属于的基站通信。
移动终端在空闲状态时,可以通过建立伪基站的方式,使移动终端被迫从正常的移动网络转向伪基站进行通信,与此同时触发移动终端的位置更新程序,继而要求其将IMSI发给伪基站,以此获取用户身份。
2.2伪基站信令流程
在实际对伪基站监测的过程中,发现伪基站的LAC变换主要有以下几种方式:
(1)公安使用仿真基站:公安部门在实际工作中,有时会根据安全需求,设立仿真伪基站。当用户进入仿真伪基站后,位置更新拒绝的原因一般为:“cause value(13):Roaming not allowed in this location area”,按照规范手机收到拒绝原因一般为(11)、(12)或(13)时,会清除存储的LAI和TMSI,重回到移动网络时做“正常位置更新”,上报的LAC为非现网LAC,LAC值为0或者65534。
(2)流动非法伪基站工作模式一:发送垃圾短信后更换LAC。为了排除已接收过垃圾短信的手机,非法伪基站发送垃圾短信并变更自身LAC后,手机再次发起的位置更新请求就被拒绝,被拒绝原因为:“cause value(34):Service option temporarily out of order”,此时手机脱网重新回到移动网络时做“正常位置更新”,上报的LAC为存储的流动伪基站LAC=19999(流动伪基站的LAC,非现网LAC)。如图2、图3、图4所示。
(3)流动非法伪基站工作模式二:发送垃圾短信后不变更LAC。
非法伪基站在发送垃圾短信后也有不再变换LAC值的情况,手机移动终端也未再发起位置更新,而是直至手机用户远离伪基站后脱网回到移动网络,在“正常位置更新”后,上报的LAC值并非现网LAC值,而是存储流动伪基站LAC=24990数值,如图5、图6。
(4)伪基站信令分析总结:
用户无论是进入公安使用仿真基站还是流动非法伪基站,脱网回到移动网络时的位置更新类型均为“正常位置更新”;
该位置更新消息中上报的LAC非现网LAC,其中公安使用仿真基站对应的为0或65534,而流动非法伪基站对应的是其自身LAC。即通过LAC值可筛选疑似伪基站,并区分是公安的还是非法的。
发送垃圾短信后不变换LAC的流动伪基站对用户影响时间更长,更易被用户察觉。
基于上述分析,通过采集location updating request消息,解析该消息中携带的位置更新类型及源LAC值,即可判断是否为伪基站触发:同时满足LUT(Location Updating Type)=“Normal Location Updating”,且LAC非现网LAC两个条件,判断为伪基站导致的异常位置更新。
3设计方法、实验过程及结果
3.1系统设计步骤
(1)设计算法,对全网MC口信令进行运算符处理,找出全省所有可疑的非法伪基站的LAC信息。
(2)创建江苏邻省网元信息数据库,在获得江苏全省所有可疑的非法伪基站的LAC信息中,去除江苏边漫LAC小区信息。
(3)设计算法对位置在多个LAC交接区域的非法伪基站进行定位。将多邻区非法伪基站的信息筛选出来,并将所有非法伪基站的相邻小区信息,以及位置更新的信息进行统计。
(4)综合显示该非法伪基站相邻小区的信息以及发生位置更新的次数,并设计参数支持对发生位置更新次数门限值的灵活设置。
3.2实现过程
非法伪基站数据处理流程如图7所示。
(1)伪基站定位算法
1)首先进行MC口信令流程的详细解码,对发生位置更新的(Location_Update)的信令流程进行过滤,如图8所示。
2)对1)中的信令进行updating type类型的判断,过滤出updating type为normal即发生的为正常位置更新的信令,如图9所示。
3)获取相关位置更新的信令中,发生位置更新的用户的源LAC的信息,与MC平台现网LAC数据库进行对比,如果数据库中不存在该LAC做作为目标数据保留。
4)对3)步中获取的LAC信息进行切换/话务/短信业务的查询,如果该LAC不存在这些业务那么该LAC信息作为疑似全省的伪基站信息。
(2)收集江苏相邻省市的网元信息创建江苏邻省网元信息库
上海、安徽、浙江、山东GSM网元信息表,TD网元信息表。
(3)删除相邻省区LAC信息处理流程,如图10所示。
(4)伪基站定位算法更新
将系统过滤出的没有发生业务的伪基站与江苏边漫LAC信息比较,过滤掉江苏边漫LAC信息,确定伪基站信息。
1)建立江苏邻省边漫LAC信息库。
第二步:将去掉没有发生业务的LAC信息与江苏邻省LAC信息进行对比,保留不是邻省LAC的数据作为伪基站信息。
2)对邻区信息以及目标LAC的位置更新进行汇总,得到位置更新邻区关系表
如表1所示。
(5)更新目标LAC数据库
之前算法中将last_lac跟全网2G所有LAC进行比对,如果不在其中才会判断为疑似伪基站。该算法未考虑到位置更新发生时的实际地理位置,有可能last_lac虽然是全网2G LAC中的某一个,但不应该出现在发生位置更新的区域,可能导致疑似伪基站漏判。
改进后:考虑位置更新发生时的实际地理区域,last_lac仅和位置更新目标小区相邻LAC进行对比,只要不在其中就判断为疑似伪基站,可以减少漏判。MC口解析位置更新信令时,除了可获取last_lac,同样可获取目标LAC和目标CI。而有可能向目标LAC发起位置更新的应该是与其相邻的1圈或2圈LAC,判断last_lac是否在这1圈或2圈的LAC内,如果不在则可能是伪基站。算法改进的核心就是需要创建每个LAC其相邻LAC信息库,last_lac与目标lac的相邻lac信息库对比。
(6)更新位置次数设置
综合显示该伪基站相邻小区的信息以及发生位置更新的次数,并设计参数支持对发生位置更新次数门限值的灵活设置,如图11所示。
4结语
在后期工作中,还可以将伪基站监测定位技术与高德地图相结合,在地图上直观地显示设备的位置信息和状态信息,当一个设备附近出现伪基站时,用数字标出伪基站的数量,并以设备位置为中心画一个红色的圆,圆的半径越大,表明离该站的距离越远;除此以外,还可以根据已有数据,研究记录设备的运动轨迹,在地图上标出设备的行进路线,完成数据回放的要求,可以查询出设备在某个时间段的数据,同时在地图上回放。
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基站-卫星定位 篇6
移动通信技术的发展离不开同步技术的支持,移动通信系统正常工作的前提是同步系统正常,同步质量的好坏对移动通信系统的性能指标起作至关重要的作用。3GPP25.402定义了同步要求,其中对采用时分双工(TDD)的系统特别要求严格基站间时间同步,采用频分双工(FDD)的系统需要频率同步。【2】TD-SCDMA,Wi MAX,TDD LTE三种制式都采用TDD方式,为了避免收发干扰,基站必须严格时间同步;CDMA制式虽然采用FDD方式,但CDMA的长码短码都是m序列,不同的m序列通过不同的相位来区别,所以各基站必须严格实现时间同步。【5】
目前,有高精度时间同步需求的移动通信系统主要利用卫星导航与定位系统的授时功能实现同步。目前全球主要有6大卫星导航定位系统,分别为北斗卫星导航系统、GPS系统、GLONASS系统、Galileo卫星导航系统、日本准天顶卫星导航系统、印度区域卫星导航系统等。在移动通信相关工作开展过程中,有可能只需要GPS系统提供的授时信号,也有可能同时需要GPS系统、北斗卫星导航系统、GLONASS等系统提供的信号。【4】
移动通信基站局点需要引入卫星同步信号,只有在基站局点能够接收到良好的卫星信号时,相关工作才能正常开展。但是,传统卫星天线对安装环境要求严格,需要安装在较开阔的位置,需要保证周围无较大的遮挡物,对天线的遮挡不应超过30度,为避免反射波的影响,天线需尽可能远离周围尺寸大于20 cm的金属物2 m以上,这些原因导致处于室内的基站局点难以接收卫星信号;同时,传统卫星同步系统采用射频电缆线进行信号传输,射频电缆线径较粗且韧性很差、不易弯曲,如果为每个基站布设线缆,将导致施工成本高、资源耗费大,同时导致工作开展不灵活、工作环境不美观。【3】
为了解决上述问题,实现处于室内的移动通信基站局点能够接收到良好的卫星同步信号,需要寻求可行的方法,为移动通信基站局点科学、合理地引入卫星信号,以满足工作开展过程中能够随时、随地、随意使用卫星信号的需求。
2 移动通信基站局点引入卫星同步信号的方案分析
2.1 可行性分析及方法描述
为了实现处于室内的移动通信基站局点能够接收到良好的卫星信号,需要寻求可行的方法,为局点科学、合理地引入卫星信号,以满足工作开展过程中能够随时、随地、随意使用卫星信号的需求。
为了实现该目标,需要从以下3个方面进行思考和准备:首先,需要构建一个统一的卫星信号覆盖系统,使移动通信局点能够通过该系统被卫星信号全面覆盖;其次,需要合理选取卫星信号引入点、合理规划机房内卫星信号接入点布局、合理规划施工线路;第三、需要考虑如何解决安全和信号衰减等问题。
在明确了实验室卫星信号覆盖系统的构建思路之后,接下来,需要明确构建该系统需要使用的器件,因为需要接收、转发、放大、发射卫星信号,需要考虑安全措施,所以,搭建卫星信号覆盖系统需要使用的主要器件有:接收天线、发射天线、信号转发器、信号放大器、功分器、避雷器等,它们的功能分别如表1所示。
在需求、思路、方案明确之后,就可以以此为依据进行系统设计、施工了。
2.2 实例分析说明
以某集团移动通信基站局点的GPS系统建设为例,说明如何为一个室内大型基站局点构建卫星信号覆盖系统,引入卫星同步信号。【1】
首先,由于该局点分布在A层、B层两个不同楼层,且楼层位置较低,受到高楼遮挡影响,把基站天线置于窗边、或引到阳台都难以接收到良好的卫星信号,所以,需要合理选取卫星信号引入点,通过卫星信号覆盖系统将卫星信号引入室内区域。经勘测环境,依据前面所述卫星天线安装环境要求,最终将卫星信号引入点选址在大楼楼顶,将GPS接收天线选址、安装在高楼楼顶,从楼顶将卫星信号引入A层机房的信号转发器,再从信号转发器将卫星信号引入A层、B层各机房。系统连接示意图如下图1所示。
其次,根据项目开展、设备配置需求,合理规划机房内信号传送方式和连接点布局。在该基站局点,从信号转发器输出端将信号连接、传送到每一个机房之后,采用了如下方式进行信号分配:
接入一分四功分器、然后从一分四功分器接入一分八功分器,再从一分八功分器将信号接入发射天线或室内基站,基站既可以通过有线线缆连接方式获取卫星信号,也可以利用安装在室内的发射天线通过无线方式获取卫星信号,信号连接及分配方式如图2所示。
也可以采用先接入一分二功分器、然后从一分二功分器接入一分四功分器、再从一分四功分器接入一分八功分器,再从一分八功分器将信号接入室内发射天线或基站等连接、分配方式。
第三、处理信号衰减问题、安全问题,解决系统功能升级等需求。从大楼楼顶到A层机房经过了10余层楼,加上横向的线缆铺设,信号损耗较大,所以,需要在信号转发器的输入端、输出端设置信号放大器,以确保机房引入的信号强度能够满足项目需求;同时,必须合理考虑系统的安全问题,该局点的GPS系统专门安装了避雷器以确保系统安全(参见图1);该局点第一阶段的卫星信号引入系统只考虑了对GPS信号的引入,后续工作提出了北斗信号需求,所以,在该局点卫星信号覆盖系统二期扩容项目中,从设备和组网等方面进行了改造,使该系统能够同时为局点引入GPS信号和北斗信号。如果工作开展还同时需要GLONASS、Galileo卫星导航系统等信号,也可以在系统建设或扩容时统一考虑。
表2为该局点卫星信号引入系统建设的基本设备明细表(设备参数根据系统设计需求不同存在差异):
因为经过了充分的需求分析、细致的环境勘测、详细的方案探讨、认真且高水平的设计和施工,该移动通信基站局点的卫星信号覆盖系统建设非常成功,在该局点工作最繁忙的阶段以及后期工作中,卫星信号覆盖系统都顺利支撑了相关工作开展。
2.3 拓展思路分析
在前面,我们探讨了如何为移动通信基站局点建设独立的卫星信号引入系统,通过建设独立的卫星信号覆盖系统,可成功解决处于室内的移动通信基站局点难以接收卫星信号的问题。但是,单独建设卫星信号室内覆盖系统需要一定的成本、资源、时间。所以,可以寻求更省时、省力、省钱的方法,更有创造性地为移动通信基站局点引入卫星信号。
现有的移动通信室内分布系统是可以利用的良好资源:采用TDD LTE、TD-SCDMA、CDMA等移动通信技术标准的室内分布系统需要使用卫星同步信号,已有布设好的、性能优良的卫星信号接收天线,已有成熟的室内分布网络,但是,移动通信室内分布系统引入的卫星信号目前只用于辅助移动信号同步,可以利用现有条件,采用创新方案,将卫星信号和移动信号同时覆盖到处于室内的移动通信基站局点。
可以采用如下创新方案,使卫星信号与移动信号同时覆盖室内:首先,将原有移动通信室内分布系统的卫星接收天线接收的卫星信号分为两路,一路卫星信号仍然用作原有室分系统信源的同步信号,另一路卫星信号用于传送到合路器进行卫星信号合路;第二,将用于传统室内分布系统的合路器改造为有卫星信号合路输入端口、可合路卫星频段的合路器;第三,在室分系统的发射天线端,采用支持所需卫星频段的室内多频发射天线,使卫星信号和移动信号可以同时覆盖室内。
为实现该创新方案,需对传统移动通信室内分布系统的合路器进行改造,采用新型合路器,新型合路器在支持原有移动信号合路的基础上,增设卫星信号合路输入端口,支持所需卫星频段合路,使卫星信号能够合路到室分系统中;同时,需采用多频发射天线,多频发射天线在支持移动信号覆盖的同时,可支持所需卫星频段,支持在室内同时覆盖卫星信号、移动信号。
改造方案可利用原有移动通信室内分布系统的网络和资源,为移动通信基站局点引入移动信号的同时也引入卫星信号,采用该方案,不但省时、省力、省成本,而且可借助室分系统的广泛部署得到广泛应用。
3 结语
通过建设移动通信基站局点卫星信号覆盖系统,可成功解决位于室内的移动通信局点难以接收卫星信号的问题,使工作人员在室内即可完成以前需在室外完成的工作,为项目开展提供良好的工作环境。该系统建设方法可以被推广到科研教育、业务演示、生产制造、交通运输等室内场所,为我们的工作、生活提供更多的便捷和更高的效率。同时,可以对移动通信基站局点卫星信号覆盖系统的建设思路、建设方法进行拓展提升,为我们的工作、生活带来更多、更好的创新和改变。
参考文献
[1]中国电信移动通信实验室GPS分配系统实验方案
[2]张阳.TD-SCDMA网络同步问题浅析.信息通信技术,2011,4:67-72
[3]移动通信一体化卫星授时系统解决方案.http://www.afzhan.com/tech_news/detail/34113.html
[4]全球六大GNSS介绍.http://www.wendangdaquan.com/Wdshow.asp?id=72d498fbf90f76c661371a0c
基站-卫星定位 篇7
鉴于地级市层面目前存在测试、优化工具短缺的现象, 加上数据分析、信息更新、指标统计及效果评估等方面的实时受限原因, 给优化工作带来一定的挑战性及不确定性。因此, 对于定位优化, 需加深对定位之星相关技术的学习研究, 深入分析目前定位业务相关信息存在的不足, 同时加强与省级层面的沟通协调, 才能明确正确的优化方向, 梳理可行的优化方法, 把握适当的优化尺度, 最终实现“保障良好的用户感受、提高定位性能指标”的目标。
1 定位之星原理分析
1.1 定位技术分析
中国电信定位之星支持的定位技术主要有以下方式:
(1) 基于CELLID的定位
由网络侧获取用户当前所在的Cell信息以获取用户当前位置。该方式实现简单, 无需用到GPS, 无需修改手机软硬件, 只需要在网络侧进行软件升级。但精度低, 无法实现高级的应用, 可以利用RTT (Round trip time, 指一个信号在基站和手机之间的往返时间, 基站通过测量这个值, 可以估计出手机的大致距离) 、手机功率级别、接收到的信号强度等参数来提高定位精度。
(2) 基于AFLT (增强型前向链路三角算法) 的定位
AFLT (Advanced Forward Link Trilateration) 是CDMA独有的技术。在定位操作时, 手机同时监听多个基站的导频信息, 利用码片时延来确定手机到附近基站的距离, 最后用三角定位法算出用户的位置。基于网络侧的定位技术, 不需要GPS, 手机只需要软件升级。同时, 手机和网络侧都需要支持IS-801协议;定位算法可以放在手机上或者网络侧。定位精度一般, 影响精度的主要因素是基站密度与地形环境。如在大城市基站密集的地方, 定位精度相对高。
(3) 基于AGPS (无线网络辅助GPS技术) 的定位
该定位方式精度高, 大约在几米到几十米范围内, 可适应高端业务的需求。需要GPS (全球卫星定位) 、手机 (gpsone) 及软件支持, 网络侧需要软件升级。定位算法可以放在手机上或者网络侧。适用范围较小, 不利于在室内或者障碍严重的地方工作。在没有网络辅助时, 采集时间长, 耗电量大。
(4) 混合型无线辅助GPS定位
混合定位技术结合了基于网络的非GPS定位技术和基于GPS的网络辅助定位技术的优点。在野外, 可以利用GPS定位提供高精度的位置信息, 同时网络侧可以提供辅助信息来缩短定位时间和提高定位精度。在城市, 可以利用基站密集的优势, 提供基于基站信号, 或者GPS、基站信号混合的方式定位。实现在复杂环境下 (如室内) 的精确定位。利用智能化算法可以获取更佳的定位效果。如:当移动台只能接收到两个基站的信号时, 通常无法定位手机, 但是网络可以根据过去移动台的方向和速度, 结合基站信号来唯一确定移动台的位置。利用来自无线网络的重要信息加快了处理进程, 缩短了卫星数据采集时间。利用网络的定位服务器如PDE更快帮助手机定位, 同时也提高了精度和灵敏度。提高了可用性, 即使在室内、城市高楼之间等苛刻的无线环境中也能保持较好的性能。便于在现有的网络基础设施和各种移动终端上实施, 升级容易。
1.2 无线侧协议
IS-801:Position Determination Service Standardfor Dual Mode Spread Spectrum Systems。协议基础:TIA/EIA-IS95B、TIA/EIA-IS2000-5。协议定义了采用移动台辅助的定位技术时, 移动台与网络实体PDE之间应当传送的应用层信息, 包括传输方式、信息格式和具体的内容以及这些信息在空中接口的传送方法。应用灵活, 支持多种定位技术。
1.3 网络结构 (如图1所示)
定位业务的网络结构中, 在CDMA网络结构的基础上增加了PDE、MPC、LCS等功能实体来实现定位功能。
(1) PDE (Position Determining Entity)
(1) PDE (位置计算实体) 是负责具体定位和计算的网络实体
(2) PDE服务于一个特定区域, 多个PDE可以同时服务于某个区域, 提供不同的定位服务。
(3) PDE需要支持IS-801协议, 可以通过短消息和MS交互。
(4) PDE需要支持一种或多种定位算法, 可以依据MS的定位信息计算手机的位置。
(5) PDE需要以SS7信令方式与MPC和MSC相连。
(6) 对AGPS技术, PDE需要了解GPS导航信息。
(2) MPC (Mobile Position Center)
MPC是定位操作流程的控制管理中心和位置信息的控制管理中心。负责位置信息的获取、传递、存储及控制。接收来自SCP、SC、ESME或LCS Client等使用位置信息的应用实体的定位请求, 进行必要的处理后将请求发送给PDE;接收PDE提供的定位结果, 再将定位结果发送给SCP、SC、ESME或LCS Client等应用实体。
(3) LCS Client
(1) 通过SS7信令网或TCP/IP的方式与MPC相连
(2) 负责接收用户的位置请求, 或者根据业务需要主动发起请求
(3) 负责对请求用户进行身份验证, 并向MPC提供自己的身份信息与计费信息
(4) 实现位置坐标的转换, 将用户的经纬度转换为文字、电子地图、语音提示等
(5) SCP、SC、ESME或者其它外部实体都可以作为LCS Client。
1.4 定位过程
(1) 初步定位 (Prefix)
(1) 手机通过测量将服务小区和相邻小区的系统信息和前向导频相位测量信息报告给位置确定服务器 (PDE) 。
(2) PDE根据手机上报的信息确定手机的大致位置。
(2) 最终定位 (Final Fix)
(1) PDE系统根据手机提供的信息计算手机所需的GPS卫星灵敏度辅助数据并提供给手机手机根据系统提供的辅助信息有目标的进行卫星搜索和测量。
(2) PDE根据手机的卫星测量信息 (PRM) 和导频相位测量信息 (PPM) 进行最终位置计算。
2 定位之星的考核指标
(1) 数据缺失率
该项指标主要是指当终端在发起定位时候, 系统在定位数据库的BSA表中未找到服务小区信息次数占总查找次数的比例, 该指标对应联通时期为服务小区查找成功率。该项指标要求缺失率低于1%。
(2) PN查找成功率
PN要查找成功, 就是该PN具有唯一性, 没有或多个相同的PN都认为是查找失败, 影响到PN查找成功率包括BSA表中的相关关键参数值。目前该项指标要求在85%以上。
(3) 定位成功率
根据“集团20100320粗定位和精定位启动会”最新的《GPSone定位能力优化实施方案》中的要求, 有效定位成功率要达到80%以上的水平。
3 BSA参数优化的重要性
BSA数据是PDE定位引擎内最重要的数据, 其数据的差错、不全、多余, 以及参数填写的不规范都会造成定位计算的失败, 影响定位考核指标及定位用户的使用感知度, 因此, 对BSA数据的优化是定位业务优化工作中既基础又重要的工作。
4 定位之星BSA参数优化思路
4.1 影响指标的原因分析
影响指标的因素主要有定位数据库BSA的完整性和准确性、PN (伪随机噪声, 本文中特指扇区标识即导频号) 复用距离、用户终端及环境影响等方面。
(1) PN复用距离
PN查找成功与否, 首先是保证目标PN的唯一性, 而影响PN唯一性的关键是PN的复用距离, 这涉及到PN的规划层面。
(2) BSA数据库参数取值
BSA数据库参数取值即保证现网所有已开通基站的信息都在BSA表内, 确保BSA表中参数的准确性及有效性。以下参数最为关键。
(1) SID (系统识别号) 、NID (网络识别号) 、TxPN (基站导频) 、PN_INC (导频增量) 、ANT_LAT (天线纬度) 及ANT_LONG (天线经度) 等参数直接跟后台导出的信息相关, 一般准确性较高, 而且相对固定, 若有新开站、更改站址、更改PN等情况, 则需对TxPN、ANT_LAT及ANT_LONG等参数进行及时更新。
(2) ANT_ORIENT (天线方位角) 及ANT_OPENING (天线张角) 取值
ANT_ORIENT及ANT_OPENING的取值互相对应, 可参照无线蜂窝网络规划规范书中的相关说明, 根据现网中的实际情况, 对新增及发生调整的扇区信息进行及时更新。
(3) MAR (最大天线覆盖范围) 取值
在BSA数据库信息表中, MAR的取值对PN的查找成功率关系最为密切, 因为在PDE计算经纬度时, 首先是以SRV_BS的扇区中心为圆点, 以MAR的一半为半径作圆, 再根据这个圆中手机上报给PDE最强的导频的扇区的扇区中心为圆点, 同样该扇区MAR值的一半作圆, 如此的PN LOOK UP下去, 产生的3个圆的交集的中心点就是PDE最可能计算出的测试点的位置。如图2所示。
(4) FLC (前向链路校正) 取值
FLC与AFLT测量精度相关, 按实际天馈线长度进行换算得出, 跟FLC_ACC可以利用snapcell工具进行优化。
(3) PN查找的采样点数量
采样点数量的多少与PN查找成功率高低具有相关性。
(4) 环境因素的影响
环境的影响在目前来说, 可控性较差。
4.2 优化流程 (如图3所示)
4.3 定位日志分析
通过对定位日志进行分析, 获取相关的数据缺失、定位失败、PN查找失败原因及误差方向、误差范围等信息, 并针对相应的信息进行优化。
4.4 原BSA信息表分析
对原BSA信息表进行分析, 以发现其中的不足并有针对性地进行优化。
5 现网BSA优化实例
下面对广东汕头最近的定位之星BSA优化实例进行简单介绍。
5.1 总体情况
随着汕头C网覆盖的日益完善, 汕头的定位之星PN Lookup成功率却处于较低的水平, 全省排名垫后。而且, 市场前端已有“平安南海——物流e.海信”等业务发展的需求, 加上集团“粗定位业务测试和精定位整治项目”的开展, “数据缺失率、PN查找成功率、定位成功率”等指标将纳入考核范围。因此, 汕头定位之星急需进行“深入优化、提升性能”, 以致能够“服务市场、满足考核”。汕头中心领导对此高度重视, 于2010年3月8日下达优化任务, 并设定4月中旬前提升PN查找成功率及全省排名中间以上的优化目标。根据上面分析的“优化思路”, 广东汕头于2010年3月开始, 启动了“汕头定位之星BSA优化专项”, 取得了显著的优化效果。PN查找成功率由58%提升到92.33%, 提前实现了优化目标, 下面作简单介绍。
5.2 原BSA信息表分析结果
通过对原BSA信息表分析, 发现至少存在以下不足:
(1) SEC_ALT (扇区中心高度) 相对于ANT_ALT需进行修改, 特别是涉及室分系统及室外分布系统的扇区;
(2) ANT_ORIENT及ANT_OPENING存在个别错误;
(3) 通过分析, 汕头之前提交信息表中的MAR值基本上都为初期采用的缺省值, 即市区城郊为2000至3000米、城市以外4000至5000米、微蜂窝=500米。而且还忽略了对某些特殊覆盖区域的具体设置, 如对海扇区、下卦直放站扇区等情况。另外, 随着网络建设的深入开展, 目前扇区密度较以前已大大加大, 启用的RRU也有室分及室外等不同的类型;再者, 经过RF专项优化后, 部分扇区的下倾角也较以前有较大的调整。但对于以上几方面, 原BSA信息表中的MAR值并没有根据具体情况进行相应的修改。
5.3 定位日志分析
通过对定位日志进行分析, 获取相关的PN查找失败点的误差方向、误差范围等信息, 做到对BSA参数有针对性、有目标值的修改。
5.4 基于RF资料的精细优化——BSA参数优化
基于对RF (射频) 资料的准确分析基础上, 对ANT_ALT、SEC_ALT、ANT_ORIENT、ANT_OPENING、MAR等参数进行修改。在优化过程中, 针对MAR参数的优化, 因涉及的点多、面广、MAR取值的准确评估计算及修改幅度的合理控制, 下面作为专题介绍。
在对RF资料的准确校对基础上, 综合资料中的天线方位角、天线挂高、天线下倾、周围物理环境等基础信息, MAR参数的取值作出初步评估, 同时考虑扇区的功率设置及扇区覆盖范围因功率控制引起的变动作好合理的预留空间。
(1) PN查找失败点优化
根据上面“定位日志分析与PN查找失败点优化方法”, 对其中发生PN查找失败的点进行深入分析并修改相关扇区的MAR参数取值。共完成148个失败点的分析及与之相关的503个扇区MAR值的修改。
(2) 对海/临海扇区优化
分析对海/临海扇区的目标覆盖区域, 结合RF资料及周边物理环境, 对有远距离覆盖需求的扇区进行MAR参数修改, 此项修改的幅度较大, 范围在3000米至7000米之间, 共完成97扇区MAR值的修改。
(3) 临边界扇区优化
在对临边界扇区的覆盖特性分析及RF资料校对的基础上, 修改了部分广覆盖扇区的MAR取值。共计修改84载扇。
(4) 广覆盖扇区优化
针对处于临大路、开阔区域内涉及广覆盖特性的扇区进行分析, 结合RF资料及MAR模型, 对MAR取值进行修改。共修改96载扇。
(5) 密集城区覆盖优化
对于基站密度较大的区域, 通过筛选出无下挂直放站/室分的扇区, 结合RF资料及MAR模型, 对MAR取值进行修改。此项基本为缩小原MAR值, 幅度在500米至2000米之间, 主要是控制范围, 减少因MAR过大而引起搜索PN混淆的问题。共计修改354载扇。
(6) 下挂直放站的扇区优化
针对有下挂直放站的扇区, 在原MAR值的基础上增加了其下挂直放站的覆盖范围, 避免因MAR过小而引起PN查找错漏导致失败。共计修改103载扇。
(7) RRU (射频拉远) 扇区优化
目前的RRU有室内覆盖及室外覆盖等不同类型, 原BSA信息表中的MAR取值均为500米, 因此, 在进行覆盖特性分析的基础上, 增加某些RRU的MAR值, 避免因MAR过小而引起PN查找错漏导致失败。共计修改32载扇。
5.5 优化举例
(1) 对海扇区&PN查找失败点优化举例
(1) 以莱芜至南澳长山尾码头途中海面9公里处的失败点为例。经过对该点的定位分析日志进行分析, 该失败点Init position:23.42167/116.85733, Raw position:23.356723/116.909992, 涉及扇区为莱芜48PN扇区, 误差为为HEPE:6621.9 m。至此, 则可以结合原BSA信息表, 对MAR参数进行有目标的优化。具体信息如图4所示: (金黄色标示为关注信息)
(2) 通过查找原BSA信息表, 莱芜PN48扇区的原MAR值为3130米;校对RF资料, 该扇区天线挂高55米, 总下倾角4度, 方向角110度, 为正方向打海扇区。经过估算并结合日志分析中的误差“HEPE:6621.9”信息, 同时考虑功率配置及功率控制引起的覆盖变动因素, MAR值修改为“3130 (原取值) +6621.9 (误差) + (20%～25%的余量) ”=11810 (米) 。
(2) 下卦直放站的扇区优化举例
以南澳后宅-0扇区为例, 其扇区及下挂直放站如下图红色圈所示, 其中直放站主要为覆盖环岛公路及临近海面。通过查找原BSA信息表, 南澳后宅-0扇区的原MAR值为3130米, 需增加其下挂直放站的覆盖范围。经过估算并结合功率配置及功率控制引起的覆盖变动因素, MAR值修改为“3900 (估算值) +1100 (直放站海面覆盖范围) + (20%～25%的余量) ”=6000 (米) 。
(3) RRU扇区优化举例
以泰山电信拉远2为例, 泰山电信拉远2主要覆盖阳光海岸住宅小区。通过查找原BSA信息表, 泰山电信拉远2的原MAR值为500米, 因阳光海岸住宅小区区域较大, 对角距离超过1100米, 同时考虑预留余量因素, 因此将MAR值由500米修改为2000米。
5.6 优化效果评估
汕头本次优化效果评估涉及省无线中心接口及集团PDE平台层面。通过2010-3-29日优化后最新的指标统计, 汕头定位之星的PN查找成功率及定位成功率两项指标都取得了突破性的优化效果, PN查找成功率92.33%, 定位成功率86.85%, BS查找成功率100.00%。提前实现了预定的优化目标。
6 经验总结
客观地说, 本次汕头的定位之星优化工作确实取得了可喜的优化效果, 但随着定位业务的拓展、新建站的开启及各类调整的实施, 定位业务的各项指标任然存在一定的不确定性, 我们还需要有忧患意识, 特别是随着集团关于“粗定位业务测试和精定位整治项目”的开展, “数据缺失率、PN查找成功率、定位成功率”等指标将纳入考核范围, 所以, 要“保住优化成果, 继续深入优化”, 首先是要维护优化好BSA信息表, 做到及时更新、定期优化。
7 结束语
定位之星是CDMA系统中的新兴业务, 目前正处于发展初期, 需要我们的网优团队在接下来的工作中群策群力, “精细网优、积极探索”, 才能保障定位之星的各项性能指标及用户感知。
参考文献
[1]高通定位培训材料.CT BSA Optimization Training Presentation.pdf, 2009
[2]高通定位培训材料.BSA Maintenance Advanced Training.pdf, 200905