昆明PAS系统扩容技术建议方案24页.docx
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昆明PAS系统扩容技术建议方案24页
第一章
S-ATC升级方案
1.网络总体结构
1.1系统现状
1.1.1现有系统结构
目前昆明PAS系统采用2级ATC结构,其中包括16个RT、6个RATC、4个MATC,分布在5个局向。
使用131个RPC覆盖30平方公里的范围,设计网络容量为12,0000用户。
目前网络结构如图1所示。
图1昆明PAS系统网络结构图
根据网调计划,拟订在81局和51局各增加一套RT,用于提供西市区与北市区的覆盖。
1.1.2目前网络资源使用情况
A.RT部分
根据PAS系统网络结构,RT通过E1分别与LE、RPC、COT、RATC相连,每个RT拥有60E1的资源。
具体使用情况如表1所示:
表1RTE1使用情况统计
局向
31局
36局
35局
51局
41局
RT1
RT2
RT3
RT4
RT5
RT6
RT7
RT8
RT9
RT10
RT11
RT12
RT13
RT14
RT15
RT16
合计
V5接口
24
24
24
24
24
24
24
16
16
16
16
16
16
16
16
16
312
COT
0
0
0
2
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
9
ATC
12
12
12
12
12
11
11
8
8
12
12
8
12
8
12
12
174
RPC
16
16
16
10
16
16
16
16
14
14
20
16
12
18
24
22
262
合计
52
52
52
48
52
52
52
41
38
42
49
40
41
43
52
51
757
剩余
8
8
8
12
8
8
8
19
22
18
11
20
19
17
8
9
203
B.RATC部分
RATC通过E1分别与RT、MATC相连,各RATCE1资源使用情况如表2所示。
表2RATCE1使用情况
RATC1
RATC2
RATC3
RATC4
RATC5
RATC6
连接RT数目
3
3
3
2
3
2
与RT连接E1数
36
35
27
24
28
24
与MATC连接E1数
24
24
16
14
16
8
合计
60
59
43
38
44
32
剩余E1数目
0
1
17
22
16
28
C.MATC部分
MATC通过E1与RATC相连,同时MATC之间两两互连,各MATCE1使用情况如表3所示。
表3MATCE1使用情况
MATC1
MATC2
MATC3
MATC4
合计
56
56
54
48
剩余数目
4
4
6
12
D.用户数量
根据记录,到9月1日,PAS系统用户数目为22953。
1.1.3话务量统计
根据2000年6月24日的统计,昆明话务高峰期每用户平均话务量0.03ERL左右,话务分布曲线如下图所示:
6月14日话务总量统计图
6月14日话务量统计图(按19000用户计算)
1.1.4目前网络结构存在的问题
1.1.4.1两级ATC结构使漫游用户呼叫所需的环节过多,导致呼叫时延增大。
1.1.4.2根据目前的网络配置,在RATC与RT之间,RATC与MATC之间以及MATC之间都存在瓶颈,有其以MATC之间的瓶颈最为突出。
所支持的漫游话务量达不到系统设计要求。
1.1.4.3目前的网络资源冗余较少,不利于网络扩容。
1.2SATC简介
在用户容量为30,000以下的小型PAS系统中,采用ATC或数个ATC配置成一个网络状(M-ATC),通信业务(包括语音、呼叫处理和注册)通过ATC/C-ATC单元来传递。
ATC/C-ATC支持大量的无阻塞的业务连接。
配置ATC的PAS系统如图2中的上图所示。
在Release2.4以上的PAS系统中,由于功能上的原因,RT和S-ATC之间的信令结构已从Q.931变为基于以太网的专用协议,由此开发出了基于服务器的ATC(S-ATC)。
S-ATC、ATC和RT可配置在同一建筑物内,远端的RT,使用E1链路的嵌入操作信道(EOC)或其他通讯方式与ATC交换信令,信令通过以太网传送,从而到达S-ATC。
S-ATC与挂有ATC和RT的EthernetLAN交换机的100MbpsEthernet端口连接,如图2中的下图所示。
EthernetLAN交换机与ATC和RT之间通过10MpsEthernet通讯。
图2由ATC向S-ATC升级的PAS系统基本组成
S-ATC的功能
S-ATC在一高性能的SunSolaris服务器平台(最小512MRAM、2个9GB硬盘、双SparcUltraII300MHzCPU、100Mbps以太网)上应用,并执行以下功能:
∙维护中央数据库,包括本地VLR表、全球VLR表和和ATC连接表
∙处理来自系统中不同网元的请求
∙控制漫游话务的路由选择
∙处理C-ATC、G-COT和RT节点之间的信令
∙支持相关的OAM&P功能。
每个PAS系统可包括两个S-ATC服务器,其中一个服务器是主服务器,另一个是备用服务器。
主服务器和备用服务器可采用特殊的镜像方法,相互映射各自的运行状态。
当备用的S-ATC服务器观察到主服务器已停止工作,备用服务器将使主服务器关闭,并代替它成为新的主S-ATC服务器。
S-ATC可支持至少每秒1200次的请求。
模拟呼叫结果显示用S-ATC方法处理的用户数量在80%漫游率下可多达500,000个用户。
1.3SATC结构系统设计
1.3.1设计要求
系统容量:
>120,000
漫游率:
用户平均漫游率90%
话务量:
用户忙时平均话务量=0.05Erl
服务等级:
有线部分GOS=1%,无线部分GOS=5%
1.3.2设计方案
根据目前网络结构,计划每个RT采用20E1连接到所有ATC,同时考虑到网络结构的简易性和可扩容性以及对资源占用状况,计划采用10个ATC组网,每个ATC到RT的E1数目为2,则新的ATC网络能够支持的漫游话务量可以算出。
10ATC所拥有的E1资源为60*10=600。
以20E1为一组,可分为30组。
在GOS=1%的条件下,20E1所支持的漫游话务量为573.1ERL,则ATC网络支持的漫游话务量为30*573.1=17,193ERL。
则系统支持的漫游用户数目为
17,193/(0.05*2)=171,930。
当漫游率为90%时,系统支持的用户容量为171,930/90%=191,033。
根据上述算法,在相同条件下我们可以算出每个RT支持的漫游话务量为
573.1ERL,折合漫游用户数目为5731,而目前昆明每个RT所含用户号码为8,000。
若该RT下漫游话务量超过573.1ERL时,则应该增加RT到ATC之间的E1链路,可采取的方法如下:
1)如果RT的E1资源有空余,则直接增加RT到ATC之间的E1链路。
2)目前昆明PAS系统有许多V5接口占用12条E1,根据爱尔兰公式,在GOS=1%,用户忙时平均话务量=0.05Erl时,4,000用户所需的E1为8条,当RTE1资源无剩余时,可以考虑削减V5接口E1数目,用于增加RT到ATC间的E1链路。
3)若方法2)无条件实施,则可以在该区域增加RT,将该RT下的部分RPC割接至新的RT之下。
此时该RT的漫游话务量将减少,同时可以增加RT到ATC间的E1链路。
1.3.3网络结构
由于此次SATC结构升级,主要涉及RT到ATC之间的网络调整,以消除网络在ATC一侧的瓶颈。
同时目前用户数目与设计容量相差甚远,考虑到对传输资源的占用,此次升级每RT到ATC的E1数目设计为1条,待用户数目达到此容量时再将E1数目扩充至2条。
表5各RT可用于与ATC连接的E1链路数目
RT
RT1
RT2
RT3
RT4
RT5
RT6
RT7
RT8
RT9
RT10
RT11
RT12
RT13
RT14
RT15
RT16
可用于ATC的E1
20
20
20
24
20
19
19
27
30
30
23
28
31
25
20
21
ETHERNET
SATC
ATC10
ATC1
RT3
RT2
RT1
RT16
ATC5
E1
图3SATC网络拓扑图
1.4SATC设计
针对昆明PAS系统,采用光纤数据分布式数据接口(FDDI)标准建立传输速率为100Mbit/s的高带宽光纤数据传输局域网(LAN),FDDI环安全可靠,传输快捷方便。
两台S-ATC服务器设备和两台EthernetLAN交换机接入FDDI环,构成FDDI环上的站点。
两台S-ATC服务器设备互作镜像,处理来自系统中所有RT、ATC节点的信令。
其中一台是主服务器,平时处于工作状态,另一台是备用服务器,当主服务器出故障时,当前工作服务器切换到备用服务器。
两台FDDILAN交换机在FDDI环中同时工作,并且通过10MbpsEthernet端口接入RT、ATC所在的Ethernet局域网。
通过IP通讯传输和交换ATC/CATC、RT与S-ATC相互之间的信令信息。
RT和ATC
图5SATC结构
1.5局域网设计
根据SATC结构,PAS系统中所有的RT及ATC与SATC组成一局域网,所有信令与消息都通过局域网传递交换。
这必须要求该局域网有高度的稳定性和可靠性。
由于昆明的16个RT分布在5个不同的局向,目前使用的DDN传输方式将无法满足新系统的需求。
因此采用以下方案:
1.5.1将SATC、所有ATC安装在中心机房(36局)内,则所有的ATC与36局RT可直接接入LAN交换机。
1.5.2对于其它局向RT,计划将各RT的主用ETHERNET信号通过网桥转接为E1,经由传输至36局,同样在36局将E1信号转接为ETHERNET信号接至LAN交换机。
对于备用ETHERNET信号,将该局所有的备用ETHERNET信号接至HUB,由HUB通过网桥转接为E1传输至36分局,再通过网桥接入LAN交换机。
如下图所示:
FDDI环
1`
2
交换机
桥
桥
桥
E1
Hub
n
RT
1
RT
图6远端RT的连接
1.6网管系统设计
系统升级到SATC后,目前的网管系统NETMAN2.3已不再适用新的系统,新的网管系统将采用服务器/客户机的方式。
服务器内装有功能强大的数据库,对网络资源集中管理,网管人员经服务器授权后才能在客户机上通过服务器访问系统,大大地增强了系统的安全性。
2.系统资源要求
根据系统结构设计,同时考虑到升级过程的实施,系统将占用更多的资源,主要有以下几方面:
2.1E1传输资源:
36分局到其它4个有RT的局向。
根据目前网络结构,系统目前传输资源使用情况如下表6:
表6传输资源使用情况
局向
36至31
36至35
36至41
36至51
36至81
目前使用E1数目
48
40
24
28
0
根据网络结构,我们可以算出SATC系统对E1传输资源占用情况如下表7
表7传输资源要求
局向
36至31
36至35
36至41
36至51
36至81
E1数目
40+5=45
40+5=45
20+3=23
40+5=45
12
需要增加量
-3
5
-1
17
12
备注
增加1RT
增加1RT
2.2DDF端口资源:
为保证割接顺利,每个RT到ATC的连接需重新布放电缆占用大量的DDF端口,考虑到RT的E1电缆每8E1一组,因此每个RT需占用24个E1的DDF端口资源。
根据网络结构可以算出DDF端口资源需求情况如下表9所示:
表9DDF资源要求
局向
31局
35局
41局
51局
36局
DDF端口数目/对
24*4=96
24*4=96
24*2=48
24*4=96
24*3+10*64=712
2.3机架安装位置及电源:
36分局增加ATC及SATC,需安装机架4个,同时需要-48V电源4组。
3.系统升级所涉及的主要工作
根据网络结构,系统升级将包括以下几方面的工作:
3.1系统硬件安装
包括SATC和ATC的安装,ATC到DDF电缆的布放,各分局RT到DDF电缆的布放。
3.2传输资源的调配与测试。
将局方提供的传输资源分配到各RT,完成RTDDF端口到传输DDF端口的跳接。
同时对传输通路进行相关测试。
3.3局域网的建设与测试。
根据局方提供的传输资源,完成网桥与网桥之间的通信连接调试,调通局域网。
3.4SATC的系统的初步调试。
完成SATC的软件安装,将网调后增加的RT与SATC的通信正常工作。
3.5RT升级,SATC结构需要将RT升级到2.4的版本,同时将网管系统升级。
3.6系统割接,终止MATC结构,启用SATC结构。
3.7在系统稳定运行一段时间后,拆除原有的RATC及MATC结构。
第二章
网络调整方案
一.昆明PAS系统运营现状
1、网络现状
昆明市无线市话系统采用了UT斯达康公司的无线接入PAS系统,该系统具有容量大,投资少,配置灵活等优点。
昆明市无线市话系统共使用了129个RPC(基站控制器),3790个左右的10毫瓦基站对大约30平方公里的城区进行了覆盖;有16个RT(接入模块)提供32个V5接口,10个ATC(空中信道控制器)分2级处理用户在覆盖小区间的漫游。
目前昆明系统安装情况如下表:
名称
RT
COT
RATC
MATC
RPC
数量
16
8
6
4
132
每个RT有2个V5接口,每接口有4000个号码。
2.用户数目和用户覆盖要求
到目前为止,昆明PAS系统现已拥有用户超过22000,在经过前一段时间对现有用户和一些潜在用户调查和反馈,很多的意见集中在覆盖面积不够,特别是在二环路内外大量的居民住宅小区,及一些现覆盖范围的边缘地带,普遍反映有很大的覆盖的需求。
二.方案设计思路
根据现昆明整个PAS网络的具体情况,及我们公司在其他地区PAS系统的工程及实际应用经验,我们提出了一个以200mw大功率基站为主,配以10mw基站作为补充的覆盖方式,先解决针对昆明市来说覆盖面积、系统服务区域不够的实际情况,以下是有关200mw大功率基站的技术介绍:
1、200mw大功率基站的理论模型
1.1200mW基站的发射功率是10mW基站发射功率的20倍,即13dB。
在相同条件下(相同的天线高度,方向等),PS接收200mW基站的电场强度应该比10mW基站的电场强度高13dB。
如果穿透一堵墙的衰耗是5-12dB,则可以多穿透1-2堵墙;穿透一排密集树林的衰耗为5-7dB,则比10mw基站多穿透2-3排树林。
接收电平以25dBµV为下限,认为若电场强度值低于25dBµV为“圈外”。
覆盖区
图1室外覆盖测试
1.2200mW基站的发射功率比10mW基站的发射功率高13dB,存在上下行链路不平衡的现象。
200mW基站由于采用了MRC(maximumratiocombine)技术,使其接收机灵敏度比10mW基站高12dB,这样通过增加基站的接收机灵敏度可以达到上下行的平衡。
2.PASTM200mW布网设计
2.1200mW基站介绍
2.1.1射频性能(与10mW比较)
RPTXpower
10mW
200mW
100mW
PS
Requiredreceivinglevel
25dBuV
SIR
19dB(2*ant.,SC)
Permittedinterferencelevel
6dBuV
6dBuV
11dBuV
RP
Requiredreceivinglevel
25dBuV
12dBuV
20dBuV
SIR
19dB
13dB
(4*ant.,MRC)
17.5dB
(2*ant.,MRC)
Permittedinterferencelevel
6dBuV
-1dBuV
2.5dBuV
注:
∙SIR:
载干比
∙MRC:
最大比例合成。
(该方法为将200mWRP的4根空分天线收下的四路信号,按强弱成比例放大后合成为一路信号,送给接收机,从而提高了基站的接收灵敏度)
∙SC:
开关合成。
(该方法为只选择10mWRP的2根空分天线收下的两路信号中较强的送给接收机)
∙dBm与dBuv的转换关系:
0dBm=113dBuv
2.1.2200mWRP与PS,10mWRP的配合
相比于10mWRP,200mWRP具有更高的发射功率(200mW为23dBm,10mW为10dBm)和更好的接收灵敏度.这意味着200mW具有更大的覆盖范围。
但由于具有更好的接收灵敏度,200mWRP比较容易受干扰。
下面两图说明了200mWRP,10mWRP对干扰的承受能力(假设PS维持通讯所需信号为25dBuV)
PermittedInterferencelevel<-1dBuV
PermittedInterferencelevel<6dBuV
2.2.200mWRP的链路平衡问题:
由于200mWRP的发射功率为23dBm,PS的发射功率为10dBm,这意味着只有当200mWRP的接受灵敏度比PS的低13dB才能保持链路平衡。
在较强多径干扰的情况下,此时4天线MRC发挥作用,使PS和RP接受灵敏度均得到改善,使上行链路加强了13dB不存在链路不平衡问题。
3.200mWRP组网方案
3.1200mWRP的组网特点
∙200mWRP与RPC采用双绞线连接,该线长的限制与10mWRP的一样,0.4mm线径不大于3Km;
∙200mWRP只有4个信道(可组控);
∙200mWRP须配UPS,安装地须提供220VAC电源;
∙在200mWRP与10mWRP信号交叠区,200mWRP往往具有较强的信号。
3.2200mWRP的组网建议
基于以上200mWRP的组网特点,建议200mWRP建网方式如下:
3.2.1200mWRP的适合场所(可以根据情况与10mWRP混用):
∙近郊
∙工厂
∙居民区
∙高速公路
3.2.2200mWRP安装位置:
∙略高于大部分覆盖目标;
∙220VAC电源稳定;
∙接地条件良好;
3.2.3200mWRP天线:
合理使用天线类型,以达到理想覆盖效果,并最大限度地降低干扰
∙尽量使用下倾全向天线;
∙在条形,扇形覆盖区采用定向天线。
3.2.4200mWRP系统要求:
∙将RPC通过同步电缆或GPS相连,以达同步消除RP间因非同步引起的干扰。
3.2.5200mWRP天线:
合理使用天线类型,以达到理想覆盖效果,并最大限度地降低干扰
∙尽量使用下倾全向天线;
∙在条形,扇形覆盖区采用定向天线。
3.2.6200mWRP系统要求:
∙将RPC通过同步电缆或GPS相连,以达同步消除RP间因非同步引起的干扰。
3.3200W基站的技术指标
项目
指标
发射功率(峰值)
200mW
(1600mW)
接收机灵敏度(静态BER=1%)
9dBµV
天线分集
4根外接天线(4branch)
分集
接收(上行)
4分支分集
发射(下行)
发射天线选择分集(4分支)
空中接口
RCRSTD-28II
RPC接口
(4B’+D+K)×1
编码速率
32kbit/s(ADPCM)×3or4
最大传输距离(从RPC到RP)
3.5km(dia0.4mm)
5.0km(dia0.5mm)
(线路长度取决于线路质量.
最大允许的损耗在120kHz时约40dB)
雷击保护性能
10kV1.2µs/50µs(上升时间/下降时间)
(在接地电阻为100欧姆时)
最大功耗
约50W
电源
AC100V(连接盒输入AC220V,输出AC110V)
工作环境要求
温度
-10to50°C
湿度
低于95%
尺寸
259×224×99.2mm(200mWRP)
217×258.5×98(连接盒)
重量
约4.8kg(200mWRP)
约4.1kg(JointBox)
线连接
ScrewlessTerminal
天线连接
N-J连接头
电源备份
UPS
3.4200mw大功率基站应用实例
应用地点:
四川宜宾五粮液酒厂小河沟住宅区。
应用环境:
该生活区共10幢房子,每幢都为7层楼高,基本为三个单元。
200mw基站安装在1幢楼顶水塔上面,约25米高,采用7dB全向下倾天线。
应用示意图
覆盖效果
i.室外覆盖
住宅区的室外覆盖见上图的几个采样值,住宅区外的半径500米内的空旷区域都有超过30dB的较好信号,在不同的室外地点共作了25次通话测试,均正常,无自切换。
在距基站约1.5公里的楼顶可以正常通话,无切换。
ii.室内覆盖
总体覆盖情况顶楼效果要好于底楼。
1幢1楼1、3单元室内不能正常通话。
2楼以上室内信号均在35dB以上。
通话无切换。
8、9、10幢信号最强,未发现室内盲区。
室内信号在35dB以上。
7幢靠北的室内比靠南的室内信号稍弱,在25-35dB。
能正常通话,未发现自切换。
6幢靠南的室内有信号,靠北的室内无信号。
4、5幢1-3楼室内信号较差。
4楼以上能保持通话;
5.200mw大功率基站配合10mw基站覆盖方式
采用200mw大功率基站解决大面积覆盖,而用10mw小功率基站解决大功率基站覆盖后的缝隙和未覆盖到的盲区。
按照覆盖区域具体地理环境和房屋结构分为以下三个级别:
A区:
房屋及人口分布密集区(主要是小区及小区附近的商业区);200mw大功率
基站20个(每个基站覆盖半径110M-130M),小功率基站35-45个;
B区:
房屋及人口分布一般密集区(主要是主要街道,包括小区内的街道和部分
区域的空地200mw大功率基站15个,(每个基站覆盖半径150M-180M)
小功率基站10-20个;
C区:
房
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- 昆明 PAS 系统 扩容 技术 建议 方案 24