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武汉市城市管理局无线通信指挥调度系统扩容建设方案(2)

时间:2012-07-01 来源:中国集群通信网 作者:陈晓亮 点击:
4.2 区级系统建设

城管局下属有10个主城区局,分别为江岸区、江汉区、江汉区、汉阳区、武昌区、洪山区、青山区、东湖风景区、东湖高新开发区、经济开发区;6个远城区局,分别为东西湖、蔡甸、汉南、江夏、新洲、黄陂。由于覆盖全市的通信网络信道数量有限,主要用于市级调度,不能满足区级单位日常的通信使用,并且远城区地理位置偏远,主城区基站不能完全满足远城区的信号覆盖要求。因此需要在全市范围内,为每个区局架设1个独立中继台基站,提供2路话音供区局日常使用。
基站选址原则是该区局所管辖的范围来选择能够覆盖该区域的高层建筑为基站站址,同时需要考虑到机房供电,避雷等因素。区城管局目前还有部分模拟中继系统,因而基站选址时可以参考原先的模拟中继台的架设站址,同时也可以参考现有站址位置。
建议站址选择参考如下配置,其中图中各基站位置为其实际地理情况下的相对位置。例如青山区局的中继台可以架设在现有青山基站站址。具体基站组合如图所示,然后需要在项目前期与用户协调基站选址事宜,最后确定每个区局的基站架设位置。
区局基站为独立基站,能够同时容纳2路通话,通过合理的频率分组规划,能够实现各单位内部各个部门的独立通讯而不会互相受到影响。 同时在日后有需要的时候,能够通过IP联网实现区局基站的联网。
由于洪山区局,东湖高新区局,沌口区局管辖的范围较大,单个基站将只能保证以基站为中心车台10公里,手台5公里的覆盖半径范围,无法满足区局内车载台在覆盖率达95%,手持机在覆盖率达90%的覆盖要求。如果这些区局需要达到全区覆盖需求,那么需要在全区选址架设2至3个数字中继台基站并进行IP联网。

5 频率规划

MOTOTRBO系统采用12.5k间隔的频率,每对频率上可以中继两路话音信号。考虑到系统规模及后期系统规划,总计需要20对频点,其中无委会已经分配了4对频点,其余16对频点需要继续向无委会进行申请,在当前频率资源紧张的情况下,所能申请到的频率可能无法满足每个载波一对频率的分配需求,因而采用蜂窝理论来进行区域的频率划分。依据蜂窝通信理论,如下图A区、D区、H区可用同一频率,B区、E区、F区可用同一频率,C区、G区可用同一频率。依此类推,扩大到整个覆盖区域,此方式能够有效解决常规通讯网中不同地区使用相同频率而带来的同频干扰问题,并且提高了频率资源的利用率。


下图是武汉市地图,各个数字及区域表示武汉市的各个区,江岸区(07)、江汉区(08)、硚口区(09)、汉阳区(10)、武昌区(11)、青山区(12)、洪山区(06)、东西湖区(02)、蔡甸区(03)、江夏区(05)、黄陂区(01)、新洲区(13)、汉南区(04)。在频率规划当中,对不相邻的区域采取频率复用的办法来解决频率资源紧张的问题。

6 覆盖区域分析

基站覆盖范围的预估是无线通信网总体设计的重要内容之一。基站的地点、天线架设高度、天线有效辐射功率、接收机的灵敏度以及移动设备有关的技术参数等,直接影响无线通信网的覆盖范围与用户服务区的大小。但是移动通信用户电台使用的环境复杂多变,加之信号场强分布的不确定性,使无线覆盖区很难精确预估,何况目前用来做覆盖的数学模型又有多种,计算结果也不尽相同。通常先根据无线基站与移动台的有关参数选用某种数学模  型作初步估算,然后作实际基地台--移动台通信测试,以决定用户服务区的大小。
这里选用Okumura模型,它以准平滑地形为基础,是在70年代依据多个城市的实际测试资料进行统计分析出的。后经Hata进行公式化,使用起来比较方便,它详细的考虑了各种地形地物的影响(如城市或旷野,频段,天线高等)引入了一系列修正系数。Okumura-Hata模型适用于频率为100-1500Mhz,基站天线为30-200米,移动台天线高度为1-10米的情况,这种模型以被很多国家采用,并列入了CCIR567-2号报告。
Okumura-Hat模型的基本传输路径损耗经验公式为:
L0(dB)=69.55+26.16logf-13.82loghb-α(hm)+(44.9-6.55loghb)logd
其中f为工作频率(MHz),hb为基站天线有效高度(m),α(hm)为为移动台天线高度校正因子,hm为移动台天线高度(m),d为收发天线之间的距离(km)。
α(hm)=3.2(lg11.75hm)2-4.97 (f≥300MHz,大城市)
选用信道机发射功率40W,天线增益为8.5dBi,架设有效高度150m,馈线选用RF 1/2″-50型射频电缆,在450MHz时百米损耗为4.2dB,移动台天线高度1m,发射天馈部分及馈线接头损耗8dB,无线覆盖边缘场强要求大于等于-107dBm。
由功率公式dBm = 10 x log(P mW)
信道机发射功率40W等于46dBm,则从天线发射出去的功率为
46dBm-4.2dB-8dB+8.5dBi=42.3dBm。
则满足场强要求的传输损耗L0(dB)=42.24+107=149.3 dB。
移动台天线高度校正因子α(hm)=3.2(lg11.75hm)2-4.97=3.2(lg11.75) 2-4.97=﹣1.31
L0(dB)=69.55+26.16logf-13.82loghb-α(hm)+(44.9-6.55loghb)logd=149.3
代入其他参数得出基站天线与移动台天线之间距离d≈20km,则由理论计算得出满足无线覆盖边缘场强要求大于等于-107dBm的区域半径为20km。
以上计算的是车台的覆盖范围,手持电台因为发射功率小,天线增益低,故要达到理想的通话效果边缘场强以-104dBm进行计算。


下表是各个基站架设高度的理论覆盖范围。
根据前期项目建设的基站的实际覆盖情况测试,基站的实际覆盖范围接近或小于以上理论值。
(中国集群通信网 | 责任编辑:陈晓亮)
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