Resumen: este artículo presenta por primera vez el modelo de referencia de la red CDMA. Luego se presenta el método de planificación de la red de conmutación, incluida la organización de la red de conmutación, la organización de la red de señalización, el modo de señalización, el plan de numeración y los requisitos de sincronización. Finalmente, se presenta el método de planificación de la red inalámbrica, incluida la configuración de frecuencia y los pasos de planificación de la red.
1 Descripción general
En la actualidad, el sistema celular digital basado en la tecnología CDMA (Acceso múltiple por división de código) tiene las ventajas de gran capacidad, buena calidad de sonido y gran potencial de actualización. Con más de dos años de desarrollo, comercialmente ha logrado resultados notables en todo el mundo (especialmente Estados Unidos, Hong Kong y Corea del Sur). A nivel nacional, el antiguo Ministerio de Correos y Telecomunicaciones y el Departamento de Comunicaciones del Estado Mayor decidieron desarrollar conjuntamente comunicaciones móviles celulares digitales CDMA de 800 MHz en 1995, denominadas China Telecom Great Wall Network. A partir de 1996, se construyeron redes piloto en Beijing, Shanghai, Guangzhou y Xi'an. Actualmente, se han abierto estas cuatro redes experimentales y se han completado las pruebas de roaming. La red experimental de Beijing ha comenzado a eliminar las tarifas de acceso a Internet. China Unicom Co., Ltd. también comenzó a construir redes de prueba en Guangzhou, Tianjin y Shanghai en 1996, y se espera que comience pronto las pruebas de red. China Telecom y China Unicom han introducido especificaciones y sistemas técnicos relevantes. Se cree que en un futuro próximo, CDMA como estándar PLMN aumentará en el campo de las comunicaciones móviles de China.
2 Modelo de referencia de red
El modelo de referencia de red CDMA define las entidades funcionales y las interfaces en la red. El modelo de referencia de red CDMA es similar a la red GSM.
Centro de conmutación móvil MSC Registro de ubicación de inicio HLR
Registro de ubicación de visitantes VLR Centro de certificación AC
Centro MC SMS Entidad SMS PYME
Público Estación móvil de red telefónica conmutada
Sistema de estación base de registro de identificación de equipos EIR
Función de interconexión IWF del centro de operación y mantenimiento OMC
3 Planificación de red de conmutación
3.1 Organización de la red de conmutación
La red CDMA adopta una estructura de tres niveles, específicamente: establecer un centro tándem de servicio móvil de primer nivel en centros regionales (como Beijing, Shanghai, Guangzhou, Shenyang, Wuhan, etc.). ) y conectarlos en una malla; establecer un centro tándem de servicio móvil secundario en una capital de provincia o una gran ciudad y conectarlo al centro tándem de primer nivel correspondiente; establecer uno o más terminales móviles MSC en la red local de servicio móvil, y Configure uno o más MSC de oficina final móvil según el negocio. Un MSC también puede cubrir múltiples redes locales de servicios móviles. En principio, la red local de servicios móviles se divide en zonas de 2 y 3 dígitos en la zona de numeración de larga distancia de la red de telefonía fija.
3.2 Organización de la red de señalización
Actualmente, las redes de señalización de China Telecom y las redes de comunicaciones móviles de China Unicom están configuradas especialmente, porque no solo se deben transmitir los mensajes t up de los usuarios telefónicos. , También se transmiten mensajes MAP para aplicaciones móviles.
La red de señalización de la red CDMA corresponde a su estructura de red de conmutación y también se divide en tres niveles: punto de transferencia de señalización de alto nivel HSTP, punto de transferencia de señalización de bajo nivel LSTP y punto de señalización SP.
HSTP es responsable de transmitir los servicios de señalización dentro de esta área y entre esta área y otras áreas grandes. HSTP puede desempeñar el papel de LSTP. LSTP es responsable de transferir los servicios de señalización en esta área de servicio a su HSTP superior. SP es el origen y destino de los mensajes de señalización.
El punto de transferencia de señalización STP puede ser un dispositivo independiente o combinado con el centro tándem móvil.
La señalización China No. 7 se utiliza entre los nodos de la red de señalización.
3.3 Modo de señal
La "Especificación técnica de la interfaz aérea de la red de comunicación móvil celular digital CDMA de 800 MHz" especifica el proceso de señalización inalámbrica de la interfaz Um (también llamada interfaz aérea). China Telecom y China Unicom han introducido esta especificación. Esta especificación se basa en TIA/EIA/IS-95A: estándar de compatibilidad entre estaciones móviles y estaciones base para sistemas celulares de espectro ensanchado de modo dual de banda ancha.
El proceso de señalización de la interfaz A está estipulado en las "Especificaciones técnicas de señalización de la interfaz del subsistema de estación base y del centro de conmutación de servicios móviles de la red de comunicación móvil celular digital CDMA de 800MHz". China Telecom y China Unicom han introducido esta especificación.
La especificación de señalización de interfaz A publicada por China Unicom es básicamente compatible con la especificación de señalización EIA/TIA/IS-634 y es un subconjunto de ella.
Los procedimientos de señalización de las interfaces B, C, D, E, N y P se especifican en las especificaciones técnicas de la aplicación móvil de la red de comunicación móvil celular digital CDMA de 800 MHz. China Telecom y China Unicom han introducido esta especificación. Esta especificación se basa en TIA/EIA/IS-41C: estándar de interoperabilidad de sistemas de comunicaciones inalámbricas celulares. El mapa publicado por China Unicom es un subconjunto del IS-41C. La primera etapa utiliza 19 de las 51 operaciones en IS-41C, que se utiliza principalmente para autenticación, transferencia, registro, solicitud de enrutamiento y transmisión de mensajes cortos.
La especificación técnica para la interfaz entre la red de comunicación móvil celular digital CDMA de 800MHz y la red PSTN estipula el proceso de señalización de la interfaz Ai. China Telecom y China Unicom han introducido esta especificación. Este proceso de señalización también se llama MTUP. El MTUP publicado por China Unicom es un subconjunto de los procedimientos de señalización estipulados en las "Especificaciones técnicas para el método de señalización n.° 7 de la red telefónica nacional de China", es decir, MTUP no utiliza NNC, SSB, ANU, CHG, FOT y RAN. mensajes además, sólo se recibieron pero no enviaron cuatro Mensajes: el mensaje de dirección posterior SAM, la señal de mensaje de dirección posterior SAO, la señal de colgar del usuario llamante CCL y la señal de ocupado local del usuario SLB;
3.4 Plan de numeración
(1) Número de teléfono del usuario móvil DN
Al marcar el número llamado para un usuario móvil, el usuario que llama debe marcar este número . DN consta del código de país, código de acceso móvil, código de identificación HLR y número de abonado móvil***12 dígitos. El código de país para China es 86, que se puede omitir al marcar desde China. El código de acceso móvil adopta el esquema de número de red, 133 para Great Wall Network y 132 para China Unicom. La diferencia entre la red CDMA y la red GSM DN radica en el código de acceso móvil.
(2) Identidad de suscriptor móvil internacional IMSI e identidad de estación móvil MIN
IMSI es el número que identifica de forma única a los usuarios móviles en la red CDMA. Consta de tres partes: código de país móvil. , el código de red móvil y el ID de suscriptor móvil tienen 15 dígitos. El código de país móvil de China es 460 y el código de red móvil de Great Wall Network y China Unicom es 03.
El código mínimo está definido por el estándar AMPS para garantizar el funcionamiento en modo dual CDMA/AMPS. Great Wall Network y China Unicom tienen diferentes definiciones de MIN. Great Wall Network se define como 3H1H2H3××××año×mes×día×mes×día×mes×día×mes×día×mes×día×mes×día×mes×día×mes×día×mes×día×mes. ×día ×mes×día×mes×día×mes×día×mes×día×mes×día×mes×día×mes×día×mes×día×mes×día
(3) Serie electrónica número ESN
ESN es un número de 32 bits que identifica de forma única el equipo de la estación móvil, y a cada estación móvil de modo dual se le asigna un número de serie electrónico único, que consta del número de fabricante y el número de serie del equipo. . Los mensajes de señalización de la interfaz aérea, la interfaz A y el MAP utilizan ESN.
(4) Código de identificación del sistema SID y código de identificación de red NID
SID es un número único en la red CDMA que identifica la red local del servicio móvil. Los SID se asignan por provincia. NID es un número único que identifica la red en la red local del servicio móvil y puede usarse para distinguir diferentes MSC. La estación móvil puede determinar su estado de itinerancia basándose en SID y NID.
3.5 Requisitos de sincronización
(1) Requisitos de sincronización inalámbrica
Los sistemas CDMA tienen requisitos estrictos para la temporización inalámbrica. IS-95 estipula que el error de tiempo entre la secuencia PN piloto y todas las secuencias Walsh del mismo canal CDMA directo debe ser inferior a 50 ns; el tiempo de transmisión de diferentes canales CDMA de la misma estación base debe estar dentro de 1 μs; de todas las estaciones base El tiempo de transmisión de la secuencia debe estar dentro de los 10 μs, por lo que cada estación base debe utilizar GPS como fuente de referencia de tiempo.
(2) Requisitos de sincronización de la red
El propósito de la sincronización de la red es sincronizar las tramas de los flujos de información digital entre los nodos de la red para garantizar la transmisión normal de voz, señalización y datos de gestión de la red. .
Los sistemas técnicos de Great Wall Network y la red CDMA de China Unicom estipulan que la red CDMA utiliza el sistema GPS como referencia de reloj y la referencia de sincronización de la red pública de sincronización digital como referencia de reloj de respaldo.
La referencia de sincronización del centro tándem de servicios móviles de primer nivel y el centro tándem de servicios móviles de segundo nivel proviene de los bits Clase A de segundo nivel. Los estándares de sincronización para MSC, VLR, HLR y AC se derivan de bits de Clase B. El BSC extrae el reloj del flujo de datos procedente del MSC. El BTS extrae el reloj del flujo de datos del BSC.
4 Planificación de la red inalámbrica
4.1 Configuración de frecuencia
Las bandas de frecuencia operativas de la red CDMA de China Unicom son 835 MHz ~ 839 MHz (recepción de estación base) y 880 MHz ~ 884 MHz (transmisión de estación base), es decir, 4 MHz de frecuencia disponible, y el intervalo de frecuencia de enlace ascendente y descendente es de 45 MHz. El canal CDMA básico es el canal AMPS 384 (836,52 MHz) y el segundo canal CDMA es el 425 (837,75 MHz).
Las bandas de frecuencia de trabajo de Great Wall Network son 825 MHz ~ 835 MHz (recepción de estación base) y 870 MHz ~ 880 MHz (transmisión de estación base), es decir, 10 MHz de frecuencia disponible, y el intervalo de frecuencia de enlace ascendente y descendente es 45 MHz. El canal CDMA básico es el canal AMPS 283 (833,49 MHz) y el segundo canal CDMA es el canal 242 (832,26 MHz). Los canales CDMA extendidos son 201 (831.03MHz), 160 (829.80MHz), 119 (828.57MHz), 78 (827.34MHz) y 37 (827.34 MHz). Great Wall Network* * * tiene 7 canales CDMA disponibles.
4.2 Pasos de la planificación de la red inalámbrica
El objetivo de la planificación de la red inalámbrica es diseñar la red de forma económica y al mismo tiempo cumplir con los requisitos de cobertura, capacidad y calidad del servicio. En realidad, está planeando un proceso complicado. Lo que sigue es un proceso de planificación simplificado.
(1) Definir requisitos de cobertura, requisitos de capacidad y requisitos de calidad del servicio.
Los requisitos de cobertura incluyen el área a cubrir. Según el terreno, el área de cobertura se puede dividir en áreas urbanas de alta densidad, áreas urbanas generales, suburbios, áreas rurales y carreteras. Al mismo tiempo, es necesario proponer atracciones turísticas, aeropuertos y bulliciosos distritos comerciales que deben ser cubiertos.
Los requisitos de calidad del servicio incluyen la tasa de error de trama FER, la pérdida de llamadas del canal inalámbrico, la tasa de traspaso, la confiabilidad del borde de la celda, la confiabilidad del área de la celda, etc. Los requisitos de capacidad se pueden proponer basándose en los datos de distribución de tráfico existentes (como GSM) y los datos de previsión de crecimiento.
(2) Estimar el número de estaciones base que cumplen con los requisitos de capacidad.
La capacidad última de un sector se puede calcular según la siguiente fórmula simplificada (1).
Donde: NMAX es la capacidad límite; W/r es la ganancia de procesamiento; Eb/io es la relación entre la energía del bit y la densidad de potencia de interferencia; VAF es el factor de activación del sonido; sectores en el factor de interferencia del sector actual.
Generalmente, cuando VAF es 0,4, EB/IO es 7 dB (correspondiente a FER de 1), F es 0,85 (para tres sectores) y NMAX es aproximadamente 36.
La capacidad límite en la fórmula (1) es la capacidad cuando la distancia entre la estación móvil y la torre de la estación base es 0. La capacidad real debe tener en cuenta la carga del sector. Los valores típicos para la carga del sector son 40 ~ 75.
En función de la capacidad máxima y la carga del sector, se puede calcular el número máximo de canales de servicio cuando una estación base omnidireccional o de tres sectores está configurada con capacidad total. Luego, en función de la pérdida de llamadas del canal inalámbrico y del tráfico ocupado de cada usuario, se puede estimar el número de estaciones base necesarias para alcanzar una capacidad determinada.
(3) Estimar el número de estaciones base que cumplen con los requisitos de cobertura.
Utilizando presupuestos de enlace y modelos de propagación apropiados para estimar el radio de cobertura de las estaciones base, se puede estimar el número de estaciones base necesarias para un área de cobertura determinada. La Tabla 1 muestra presupuestos de enlace típicos.
Tabla 1 Tabla de presupuesto de contacto Unidad de proyecto Área urbana de alta densidad Área urbana general Aldea suburbana
(a) Potencia máxima de transmisión de la estación móvil
(b) Ganancia de la antena de la estación móvil
(c) Pérdida de personal
La potencia radiada efectiva EIRP de la estación móvil.
(e) Ganancia de la antena receptora de la estación base
(f) Pérdida del alimentador receptor de la estación base
(g) Figura de ruido del receptor de la estación base
(h) Densidad de ruido del receptor de la estación base
(1) Tasa de información (10log9.6k)
(j)Eb/Io
(k ) Sensibilidad de recepción de la estación base
(l) Tolerancia a interferencias (correspondiente a una carga de celda de 60)
(m) Ganancia de conmutación suave
(n ) Diversidad de estaciones base Ganancia
Margen de desvanecimiento
(p) Pérdida de penetración en edificios
Pérdida de trayectoria máxima (d-k e-f-l m n-o-p)
dBm
Decibel
Decibel
dBm
dBi
Decibel
Decibel
dBm/Hz
dBHz
Decibel
dBm
Decibel
Decibel
Decibel
Decibel
Decibel
Decibel
23
Tres
20
15,5
Tres
Cinco
-174
39,82
Siete
-122,2
3,98
3,5
5,5
28
120,7
23
Tres
20
15,5
Tres
Cinco
-174
39,82
Siete
-122,2
3,98
3,5
5,5
20
128,7
23
Tres
20
15,5
Tres
Cinco
-174
39,82
Siete
-122,2
3,98
3,5
5,5
15
133,7
23
Tres
20
15,5
Tres
Cinco
-174
39.82
Siete
-122.2
3.98
3.5
5.5
10
138.7
Cuando se selecciona el modelo HATA como modelo de propagación, la pérdida de propagación urbana se muestra en la fórmula (2).
PL área urbana = 69,55 26,16×log(F)-13,82×log(HB)-A(HM) (44,9-6,55×log(HB))×logr(2).
Entre ellos, PL es la pérdida de trayectoria (dB)
f es la frecuencia (MHz)
Hb es la altura de la antena de la estación base (m )
Hm es la altura de la antena de la estación móvil (m)
r es la distancia desde la estación base a la estación móvil (km)
A (hm) es el factor de corrección de la altura de la antena de la estación móvil.
Para ciudades pequeñas y medianas, a(hm)=(1,1×log(f)-0,7)×hm-(1,56×log(f)-0,8).
Para ciudades grandes, a(hm)= 3,2×(log(11,775×hm))2-4,97.
Para áreas suburbanas, la fórmula de corrección para la pérdida de propagación es PL área suburbana = PL área urbana-2× (log (f/28)) 2-5.4.
Para áreas rurales, la fórmula de corrección para la pérdida de propagación es PL área rural = PL área urbana-4,78×(logf)2-18,33×logf-40,94.
(4) Los pasos (2) y (3) pueden estimar rápidamente el número de estaciones base en las primeras etapas del diseño. Seleccione el valor máximo entre los dos para determinar inicialmente la ubicación de la estación base.
(5) Utilizar herramientas de simulación para simular y diseñar cada estación base.
Una vez determinada la selección del sitio, utilice herramientas de simulación (como NetPlan de Motorola, CE4 de Lucent y PlaNet de Nortel) para iniciar la simulación.
La entrada a la herramienta de simulación es:
. Parámetros del sistema. Por ejemplo, velocidad de chip, velocidad de paginación, etc. ;
. Parámetros de la estación móvil. Como figura de ruido, EB/IO requerido, etc.
. Parámetros de celda/sector. Por ejemplo, potencia del piloto, canales de sincronización y localización, índice de compensación de PN del piloto, umbral de detección del piloto T-add/T-drop, ventana de búsqueda de piloto, etc.
La herramienta de simulación utiliza mapas digitales. Los resultados comunes después de la simulación son:
Mapa de intensidad de la señal piloto. Esta imagen es el gráfico de análisis de intensidad de la señal piloto de pérdida de propagación;
El gráfico piloto EC/IO más potente. Este diagrama puede analizar el efecto de cobertura del enlace directo;
Diagrama de potencia de transmisión de la estación móvil. La estación móvil puede analizar el efecto de cobertura del enlace inverso para cumplir con el mapa de potencia de transmisión mínimo requerido para el EB/IO objetivo.
. Mapa del área de conmutación suave. La estación móvil puede realizar un mapeo del área de transferencia suave y analizar simultáneamente el alcance de la contaminación del piloto.
A partir de los resultados de salida, se puede juzgar si el diseño cumple con los requisitos de cobertura, capacidad y rendimiento, por lo que se pueden realizar ajustes desde los siguientes aspectos:
Agregar o reducir estaciones base;
Cambiar la dirección de la estación base;
Ajustar el acimut y la inclinación de la antena de la estación base;
Ajustar la potencia de transmisión de la estación base estación;
Ajusta el parámetro de celda/sector.
5 Conclusión
La planificación de la red de comunicación móvil celular digital implica múltiples tecnologías de comunicación, como comunicación inalámbrica, conmutación, señalización, sincronización, facturación y gestión de red. proyecto. La planificación de la red científica sentará una base sólida para su posterior operación, mantenimiento y gestión.
Este artículo presenta brevemente varios aspectos importantes del diseño de ingeniería de redes CDMA para acumular tecnología para futuros diseños de ingeniería.