深圳市应急指挥无线网络规划

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TETRA为欧洲电信标准协会（ETSI）推荐的数字集群标准，与iDEN、GT800、GOTA并列，为我国四大数字集群标准之一。TETRA标准采用TDMA与FDD技术，将一个载频的25kHz带宽分为4个时隙（信道），可用于承载话音/数据业务、控制信令。TETRA除了具有一般数字集群系统频率效率较高的特点外，在话音功能、数据服务、直通模式、系统容量、市场规模等方面具有比较明显的优势，加上其强大的调度功能，TETRA在国内外得到广泛应用。TETRA也是我国已建的数字集群共网系统普通采用的技术标准。

目前我国已建的TETRA数字集群网络主要有：北京正通政务网、上海电信集群网、深圳公安数字集群网络、广州800M数字集群共网、全国多个城市地铁、机场数字集群专网。随着政府管理水平的提升，对统一的应急通信指挥调度需求日益迫切，TETRA集群业务市场前景广阔，对TETRA无线网络规划技术研究、探讨，具有实际意义。

2 TETRA数字集群网络的服务指标

进行TETRA数字集群网络规划之前，应首先明确相关的网络服务指标，例如：网络接通率、覆盖率、排队等待概率等。这些网络服务指标指出了网络的建设目标，是网络规划的重要输入条件，各参数取值的不同也会直接影响网络规划的结果。表1列出了TETRA数字集群网络的一些主要网络指标。

　　表1 TETRA常用的网络服务指标

3 TETRA覆盖规划

无线覆盖规划，主要针对不同区域类型的基站进行链路预算，得到相应的链路允许最大损耗以及基站覆盖半径，以此为依据进行下一步的无线基站规划及选点。

在TETRA网络规划设计之前，一般要先进行传播模型调校工作，使得最终的模型参数与实际测试结果更加吻合，增加覆盖预测的准确度。考虑到Hata理论模型不大适合直接应用到仿真软件的覆盖预测中，建议采用在国内得到广泛应用的仿真软件ASSET标准传播模型“Standard MacroCell Model”。该模型以Hata模型为基础进行扩展，能方便地利用测试数据进行模型校准，且考虑了地貌及无线信号衍射情况，从而增强了模型的灵活性和精确性，适用于150MHz到2GHz的频率范围。在该标准模型中：

　　其中：

　　Prx为接收信号强度（dBm）；

　　Ptx为发射信号强度（dBm）；

　　Ploss为传播路径损耗（dB）；

　　并且：

　　其中：

　　K1为衰减常数；

　　K2为距离衰减系数；

　　K3和K4为移动台天线高度修正系数；

　　K5和K6为基站天线高度修正系数；

　　K7为绕射修正系数；

　　Kclutters为地物衰减修正值；

　　dkm为测试基站与移动台之间的距离（km）；

　　Heff为测试基站天线的有效高度（m）；

　　Hmeff为移动台天线的有效高度（m）。

进行基站链路预算时，上行和下行链路有各自不同的发射功率损耗和路径衰落。链路预算可分为前向链路预算和反向链路预算，与其他常见无线移动通信系统类似，TETRA数字集群通信系统的覆盖能力主要也是受限于反向链路预算，故工程上一般通过反向链路预算对TETRA基站的覆盖能力进行估算。

采用上述的ASSET标准模型公式，结合某城市的经过调校后的密集市区、普通市区和郊区农村传播模型，得到TETRA集群基站的典型链路预算结果如表2所示。要指出的是，表2中的分析针对的是800MHz TETRA系统，对350MHz或其它频段的TETRA系统，分析方法一致，主要区别在于传播模型参数的取值。

　　表2 TETRA基站链路预算表

4 TETRA容量规划

进行容量规划之前，首先需明确网络的话务模型。数字集群通信网络主要有调度、电话和数据传输三种功能，各自所占比例不同，用户忙时话务量差别很大。参考国外的统计资料和国内已建数字集群网络的运营经验，取定话务模型如下：

　　◆用户分配比例：调度呼叫90%；电话呼叫5%；数据呼叫5%。

　　◆调度用户忙时话务量：0.01Erl/户。

　　◆电话互联忙时话务量：0.02Erl/户。

　　◆数据用户忙时话务量：0.04Erl/户。

　　◆综合取定每用户忙时平均话务量为0.012Erl/户。

　　◆集群用户忙时排队概率：≤5%。

容量规划一般在用户预测与用户分布分析的基础上进行，具体步骤为：首先根据用户总数和各类区域的话务分布，得到各区域的话务量；然后结合区域内的基站数量和各基站的覆盖范围，估算出各基站需要承载的话务量，并根据话务热点进行权衡调整；最后根据用户需要的服务等级，并考虑一定的冗余，查询Erlang C表得到承载相应话务量时各基站的载波配置。TETRA容量规划的流程如图1所示：

TETRA集群基站支持1~8载波配置，每个载波有4个时隙（信道），其中第一个载波的第一个信道为主控信道。

按上述取定的话务模型，查Erlang C表得到不同载波配置的TETRA基站容量，如表3所示：

　　表3 TETRA基站容量表

根据上述容量表，按照图1的容量规划流程，即可计算出各基站的载波配置信息。

5 TETRA无线网络规划实例

图2为某城市的中心市区，属于高密集市区传播环境，人口密集，且有火车站、重要体育场及武警等场所或机关，为该城市TETRA数字集群网络最重要的保障区域之一。

根据前面的链路预算及覆盖规划，该区域集群基站的覆盖半径为1.5km、站间距为2.6km左右。以此为基础，得到该区域集群基站的理想规划位置。在选点阶段，根据现场楼宇的实际情况以及物业情况等，部分站点在允许的搜索半径内对规划的位置进行了调整，图2为调整后的实际站点位置图。

根据前期相关调研结果，该区域每平方公里的数字集群用户数为120~160户左右。基站覆盖半径按1.5km考虑，各基站按理想蜂窝计算得到的覆盖面积为5.8km2。各基站覆盖范围的集群用户数为160*5.8=928户。若基站容量按照20%的冗余，各基站需支持的用户数为928*1.2=1114户。根据前述的集群话务模型及基站容量表，该区域基站的典型配置为6载波。另外，考虑到D基站靠近大型体育场，比赛期间有大量的安保、竞赛组织集群用户；F基站靠近火车站，在重要活动期间同样集群用户密集，这两个站点调整至8载波。也即该区域范围内：A、B、C、E、G基站按规划计算的6载波配置；D、F基站根据实际情况调整为8载波配置。

综上，实际进行TETRA网络规划时，站点位置、基站配置均要在理想规划的基础上，根据实际情况对部分站点进行适当的调整。

6 结束语

无线网络规划为TETRA数字集群网络建设过程中最重要的环节之一。采取合理、科学的无线网络规划方法，将为建设高质量、低成本TETRA集群网络奠定坚实的基础。