内容简介
《LTE融合发展之道——TD-LTE与LTE FDD融合组网规划与设计》基于作者对协议、规范的理解,结合LTE系列研究的相应成果,系统梳理了LTE融合发展过程中的标准、策略、政策、方法等,对LTE的融合组网、规划与设计进行了全面、系统的阐述。
《LTE融合发展之道——TD-LTE与LTE FDD融合组网规划与设计》适合从事LTE技术研究、网络规划设计、运行维护、测试验证的工程技术人员阅读,也可作为高等院校相关专业师生的参考教材。
作者简介
蓝俊锋 高级工程师,国家注册咨询工程师,PMP,长期从事移动通信网络规划、设计和优化工作,对GSM、TD―SCDMA、WCDMA、cdma2000、LTE线网络有深入的研究和丰富的项目实施经验,负责的项目曾获国家级奖项1项、部级奖项8项、省通管局奖项十几项,2012年获得中国通信企业协会“线网络维护先进个人”荣誉称号。
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目录
第1章 概述 1
1.1 移动通信发展简史 1
1.1.1 第一代移动通信系统 1
1.1.2 第二代移动通信系统 1
1.1.3 第三代移动通信系统 2
1.1.4 第四代移动通信系统 3
1.1.5 第五代移动通信的研究和推进工作 5
1.2 LTE标准及其演进 6
1.3 LTE频谱规划 7
1.3.1 世界无线电通信大会规划的移动通信频谱 7
1.3.2 3GPP确定的LTE频段 8
1.3.3 我国移动通信频谱 10
1.4 产业发展进程 12
第2章 LTE关键技术 15
2.1 多址接入 15
2.1.1 OFDMA 15
2.1.2 SC-FDMA 17
2.2 MIMO与智能天线 18
2.2.1 智能天线 18
2.2.2 波束赋形 19
2.2.3 MIMO 20
2.2.4 传输模式 23
2.3 高阶调制 24
2.4 HARQ 25
2.5 干扰抑制技术 27
2.5.1 频率复用 28
2.5.2 干扰协调 29
2.5.3 干扰随机化 30
2.5.4 干扰消除 31
2.6 语音解决方案 31
2.7 SON 35
第3章 LTE原理 40
3.1 LTE系统架构 40
3.1.1 LTE系统网络架构 40
3.1.2 E-UTRAN与EPC的功能划分 41
3.2 LTE系统标准体系 42
3.3 LTE协议栈 46
3.3.1 整体协议栈 46
3.3.2 无线接口协议栈 47
3.3.3 其他接口协议栈 48
3.4 帧结构 49
3.4.1 LTE帧结构 49
3.4.2 TDD特殊时隙结构 50
3.5 物理资源 51
3.5.1 物理资源块 51
3.5.2 资源分配:逻辑资源块 52
3.5.3 上行资源分配:物理资源块 53
3.5.4 上、下行的分布式传输的区别 54
3.6 信道映射 54
3.7 物理过程 55
3.7.1 小区搜索过程 55
3.7.2 同步保持过程 56
3.7.3 随机接入过程 57
3.7.4 功率控制过程 57
3.7.5 数据传输过程 59
3.7.6 切换过程 59
3.8 无线资源管理 60
3.8.1 资源分配 60
3.8.2 接纳控制 62
3.8.3 负载均衡 64
3.9 TD-LTE与LTE FDD 65
3.9.1 系统设计差异 65
3.9.2 关键过程差异 68
3.9.3 TD-LTE与LTE FDD的优劣势比较 69
第4章 LTE演进策略 71
4.1 网络特性 71
4.1.1 GSM网络 71
4.1.2 TD-SCDMA网络 72
4.1.3 WLAN网络 72
4.1.4 cdma2000网络 72
4.1.5 WCDMA网络 73
4.1.6 LTE网络 73
4.2 演进策略 74
4.2.1 TD-SCDMA向LTE演进 74
4.2.2 cdma2000/EV-DO向LTE演进 76
4.2.3 WCDMA向LTE演进 80
4.3 多网协同 82
4.3.1 现状分析 83
4.3.2 面临的挑战 85
4.3.3 协同思路 85
4.4 互操作 87
4.5 异构网 90
4.5.1 网络架构 90
4.5.2 关键技术 91
4.5.3 面临的主要问题 93
4.5.4 组网关键点 94
4.6 TD-LTE与LTE FDD融合组网 95
4.6.1 融合发展 95
4.6.2 融合组网方案 96
第5章 LTE规划技术要点 98
5.1 覆盖能力分析 98
5.1.1 3G覆盖能力分析 98
5.1.2 LTE覆盖能力分析 106
5.2 容量影响因素分析 113
5.2.1 LTE系统的容量特性 114
5.2.2 容量的主要影响因素 118
5.3 频谱规划 124
5.4 TD-LTE时隙对齐与同步 125
5.4.1 时隙对齐 125
5.4.2 传输效率估计 127
5.5 多系统共存与干扰规避 128
5.5.1 干扰来源 129
5.5.2 干扰理论分析的一般方法 130
5.6 多天线技术对性能的影响 135
5.6.1 测试对比方法 136
5.6.2 性能对比结论 137
5.6.3 应用场景分析 138
5.7 站址资源 139
5.7.1 站址设计的一般性考虑 139
5.7.2 站址资源共享 140
5.7.3 站址筛查 142
5.7.4 站址储备 143
第6章 LTE规划流程与方法 144
6.1 总体规划流程 144
6.2 需求分析 144
6.2.1 网络指标要求 144
6.2.2 网络规划建设策略 145
6.2.3 业务需求分析 147
6.2.4 现网站址资源分析 151
6.2.5 覆盖估算 151
6.2.6 频率规划 151
6.2.7 子帧规划 152
6.2.8 站型配置 152
6.2.9 容量配置 152
6.3 站址规划 153
6.4 LTE系统仿真 154
6.4.1 传播模型校正 154
6.4.2 仿真方法 156
6.5 无线资源与参数规划 156
6.5.1 邻区规划 156
6.5.2 PCI规划 157
6.5.3 TA规划 157
6.6 选址与规划修订 158
第7章 LTE无线网规划实务 159
7.1 需求分析 159
7.1.1 覆盖需求分析 159
7.1.2 网络指标要求 161
7.2 规划原则 162
7.2.1 商务区 162
7.2.2 高校园区 162
7.2.3 居民小区 163
7.2.4 乡镇镇区 163
7.3 预规划 163
7.3.1 工作频带 163
7.3.2 子帧规划 163
7.3.3 天线选择原则 164
7.3.4 容量规划 164
7.4 室外覆盖规划 164
7.4.1 链路预算 164
7.4.2 覆盖半径与站址需求 165
7.5 室内覆盖规划 166
7.5.1 单双路覆盖性能分析 166
7.5.2 典型场景链路预算 167
7.5.3 小区规划 168
7.6 仿真分析 169
7.6.1 传播模型校正 169
7.6.2 仿真区域和方案 170
7.6.3 仿真结果分析 170
7.7 基站传输需求 173
7.8 规划结论 174
第8章 LTE工程设计 175
8.1 概述 175
8.1.1 建设流程 175
8.1.2 设计内容 177
8.1.3 设计依据 178
8.1.4 设计原则 182
8.2 机房设计 190
8.2.1 需求分析 190
8.2.2 设计思路 195
8.2.3 机房布局 196
8.2.4 设备改造 197
8.3 宏基站天馈系统设计 199
8.3.1 天馈系统构成 199
8.3.2 天馈系统设计 199
8.3.3 天馈系统隔离 202
8.3.4 风荷载与杆塔要求 203
8.3.5 LTE天线发展趋势 206
8.4 室内分布系统设计 208
8.4.1 单双路选择 208
8.4.2 改造方案 211
8.4.3 天线设计 212
8.4.4 TD-LTE与多系统的互干扰控制 213
8.4.5 小区切换带的设计 215
8.5 基站与环境和谐 216
8.5.1 机房美化 216
8.5.2 天馈美化 219
8.6 抗震加固 224
8.6.1 设备抗震 225
8.6.2 线缆 227
8.7 防雷与接地 227
8.7.1 总体要求 227
8.7.2 地网 228
8.7.3 机房内接地 229
8.7.4 线缆保护 229
8.7.5 浪涌保护器 230
8.7.6 天馈线防雷接地 230
8.8 环境保护 230
8.8.1 电磁辐射 230
8.8.2 生态环境保护 231
8.8.3 噪声控制 231
8.8.4 废旧物品回收及处置 231
8.9 安全生产 232
8.9.1 工程安全管理组织 232
8.9.2 安全施工要求 232
8.9.3 施工消防安全要求 233
8.9.4 施工用电安全要求 234
8.9.5 施工行为安全要求 235
8.9.6 施工监理安全要求 235
8.9.7 现场勘察安全要求 235
第9章 资源共享与节能减排 236
9.1 共建共享 236
9.1.1 原则 236
9.1.2 建设方案 237
9.2 节能减排 244
9.2.1 无线设备 245
9.2.2 空调节能 246
9.2.3 建筑节能 253
9.2.4 新能源技术 253
第10章 LTE-A展望 257
10.1 LTE-A标准 257
10.2 LTE-A关键技术 257
10.2.1 载波聚合(CA)技术 257
10.2.2 天线传输模式TM9 258
10.2.3 中继 259
10.2.4 LTE-Hi 259
10.2.5 LTE-A对容量支持能力的改进 260
参考文献 263
前言/序言
LTE融合发展之道——TD-LTE与LTE FDD融合组网规划与设计 内容简介 本书深入剖析了新一代移动通信技术LTE(Long Term Evolution)在我国蓬勃发展的关键时期,面临的TD-LTE与LTE FDD两种制式并存与融合的挑战与机遇。聚焦于“十二五”国家重点图书出版的时代背景,本书旨在为通信运营商、设备厂商、行业用户以及广大研究者提供一套系统、全面、实用的LTE融合组网规划与设计理论与实践指导。 第一章 LTE发展背景与技术演进 本章首先回顾了移动通信技术从2G、3G到4G的演进历程,重点阐述了LTE技术的核心优势,包括更高的峰值速率、更低的业务时延、更优的频谱效率以及更灵活的网络架构。我们将深入分析TD-LTE和LTE FDD两种制式各自的技术特点、发展路径及其在全球范围内的部署现状。其中,TD-LTE以其在频谱使用上的灵活性和潜在的成本优势,得到了我国的大力推广;而LTE FDD则凭借其成熟的技术积累和广泛的国际标准支持,在全球范围内占据主导地位。理解这两种制式的差异与互补性,是实现有效融合组网的基础。 第二章 LTE融合组网的必要性与价值 随着4G网络的普及,用户对网络容量、覆盖范围和业务体验的需求不断增长。在我国,TD-LTE和LTE FDD双网并行发展的局面,为运营商带来了提升网络能力、优化用户体验的战略性机遇,同时也带来了资源分配、网络运维、终端适配等多方面的挑战。本章将详细阐述LTE融合组网的必要性,包括: 提升网络容量与覆盖: 通过两种制式的协同,可以有效弥补单一制式在特定区域的覆盖不足,实现热点区域的容量增强,从而提升整体网络性能。 优化用户体验: 融合组网能够提供无缝切换和最优路径选择,保障用户在不同区域、不同场景下都能获得高质量的通信服务,尤其是在VoLTE(Voice over LTE)业务普及后,对网络连续性和稳定性提出了更高要求。 提升频谱利用效率: 融合组网可以根据不同制式的优势,在不同频段上协同工作,实现频谱资源的精细化管理和最大化利用,应对日益增长的数据流量需求。 降低运营维护成本: 通过统一的规划和管理,可以减少网络重复建设,简化运维流程,降低整体运营成本。 促进终端生态发展: 支持双模或多模的终端设备能够同时接入TD-LTE和LTE FDD网络,为用户提供更广泛的网络选择,也进一步促进了终端厂商的产品创新和市场拓展。 第三章 LTE融合组网关键技术研究 实现LTE融合组网并非简单的网络叠加,而是需要一系列关键技术的支撑。本章将深入探讨支撑LTE融合组网的核心技术,包括: 异构网络(HetNet)技术: 介绍宏基站、微基站、皮基站等不同层级、不同制式的基站协同工作模式,以及如何通过站址规划、覆盖优化等手段实现无缝覆盖。 移动性管理(Mobility Management): 重点分析TD-LTE与LTE FDD之间的切换机制,包括邻区管理、切换判决、切换执行等关键流程,以及如何设计高效、平滑的切换策略,确保用户体验不受影响。我们将详细介绍X2接口和S1接口在切换过程中的作用。 资源调度与协同(Resource Scheduling and Coordination): 探讨两种制式在频谱、功率、调度算法等方面的协同方式,实现资源的动态分配与优化,提升整体网络吞吐量和效率。例如,介绍如何利用空闲频谱资源进行协调调度。 网络负载均衡(Network Load Balancing): 分析如何通过智能的负载均衡策略,将用户流量合理分配到不同制式的网络中,避免单网过载,提升整体网络的服务质量(QoS)和用户满意度。 频率复用与干扰协调(Frequency Reuse and Interference Coordination): 详细介绍LTE FDD和TD-LTE在相邻区域或相同区域部署时,如何进行频率规划和干扰协调,最大限度地减少同频、邻频干扰,保证通信质量。 核心网协同(Core Network Coordination): 阐述TD-LTE和LTE FDD如何协同工作,以及在EPS(Evolved Packet System)核心网中的相关接口和功能,例如S1-MME、S1-U等接口的配置和协同,以及MME(Mobility Management Entity)和S-GW(Serving Gateway)、P-GW(PDN Gateway)等网元在支持双模组网中的作用。 第四章 TD-LTE与LTE FDD融合组网策略与规划 本章将聚焦于实际的组网规划,为运营商提供可操作性的指导。我们将从宏观到微观,系统性地阐述融合组网的策略与规划方法: 网络定位与目标设定: 根据运营商的业务需求、用户分布、市场竞争态势以及频谱资源情况,明确融合组网的目标,例如覆盖增强、容量提升、业务创新等。 频谱规划与分配: 分析TD-LTE和LTE FDD可用的频谱资源,以及如何根据两种制式的特点进行最优的频谱分配和复用规划。 站点规划与协同: 探讨不同类型基站(宏站、微站、飞站等)的选址原则,以及如何根据网络覆盖和容量需求,实现TD-LTE和LTE FDD基站的协同部署。例如,在高密度城区如何利用微站进行容量补充。 网络覆盖设计: 详细介绍两种制式在不同场景(室内、室外、乡村、城区)下的覆盖设计原则,以及如何通过调整天线参数、功率等进行覆盖优化,实现无缝覆盖。 网络容量设计: 分析用户增长趋势和业务流量模型,预估不同制式下的容量需求,并设计相应的容量增强方案,例如通过增加站点密度、引入载波聚合(Carrier Aggregation)等技术。 承载网络规划: 探讨如何构建高效、可靠的IP承载网络,满足TD-LTE和LTE FDD高速数据传输的需求,包括光纤接入、IPRAN(IP Radio Access Network)等技术的应用。 漫游与互通设计: 针对不同运营商之间的漫游以及TD-LTE与LTE FDD之间的互通需求,进行相关的网络设计和策略制定。 第五章 LTE融合组网的关键设计要素 在宏观规划的基础上,本章将深入到具体的网络设计层面,剖析LTE融合组网中的关键设计要素: 基站系统设计: 详细介绍TD-LTE基站(eNodeB)和LTE FDD基站(eNodeB)在硬件选型、接口配置、软件功能等方面的差异与协同要求。 核心网(EPC)设计: 阐述如何配置和优化EPS核心网,以支持TD-LTE和LTE FDD双模接入、信令处理、用户面转发等功能。重点介绍MME、S-GW、P-GW的冗余备份、负载均衡和接口配置。 传输网络设计: 详细介绍IP RAN的设计原则,包括带宽需求、时延要求、QoS保障等,以及如何选择合适的传输技术(如SDH、MSTP、PTN等)和组网方案。 电源与环境设计: 考虑基站、核心网设备等的供电保障、机房环境要求、温湿度控制等,确保网络的稳定运行。 安全设计: 探讨LTE融合组网的安全需求,包括身份认证、数据加密、网络防护等,保障网络安全可靠。 第六章 LTE融合组网的测试与优化 网络的建设离不开严格的测试与持续的优化。本章将详细介绍LTE融合组网的测试与优化方法: 网络测试流程: 涵盖从单基站测试、区域测试到现网测试的各个阶段,包括覆盖测试、容量测试、切换测试、业务测试等。 关键性能指标(KPI)监控: 明确LTE融合组网的关键性能指标,并介绍如何进行实时监控和数据分析,及时发现网络问题。 网络优化方法: 针对测试中发现的问题,提供系统的优化方法,包括参数优化、参数调整、站点调整、干扰抑制等,以不断提升网络性能。 故障诊断与处理: 介绍常见的网络故障类型及其诊断方法,并提供有效的故障处理流程和解决方案。 用户体验提升策略: 结合测试与优化结果,提出持续提升用户体验的策略,例如VoLTE业务优化、数据业务加速等。 第七章 LTE融合组网的应用场景与案例分析 为了更好地理解LTE融合组网的实际应用,本章将通过具体的应用场景和案例分析,来印证本书的理论与方法: 城市热点区域容量增强: 分析如何利用TD-LTE和LTE FDD混合部署,有效解决城市中心区域的容量瓶颈问题。 农村及边远地区覆盖: 探讨如何通过TD-LTE和LTE FDD的协同,经济高效地实现农村及边远地区的网络覆盖。 室内覆盖解决方案: 介绍在大型场馆、商场、写字楼等室内场景下,如何进行TD-LTE和LTE FDD的室内覆盖规划与设计。 行业专网应用: 探讨LTE融合组网在智慧城市、智能交通、公共安全等行业领域的应用潜力,以及如何为行业客户提供定制化的解决方案。 实际部署案例分析: 选取国内外成功的LTE融合组网案例,深入剖析其组网策略、技术实现、部署过程及取得的成效,为读者提供借鉴。 第八章 LTE融合发展趋势与展望 面向未来,本章将探讨LTE融合发展的最新趋势以及未来网络演进的方向: 5G与LTE的协同: 展望5G时代到来后,LTE与5G网络如何进行协同,实现平滑演进和能力互补。 网络虚拟化与软件定义网络(SDN): 分析NFV(Network Functions Virtualization)和SDN等技术如何助力LTE融合组网的灵活性、敏捷性和智能化。 人工智能(AI)在网络优化中的应用: 探讨AI技术如何应用于LTE融合组网的预测性维护、智能调度和用户体验优化。 新业务与新应用: 展望LTE融合组网将催生的新业务和新应用,例如高清视频、VR/AR、物联网(IoT)等,以及它们对网络提出的新要求。 政策与标准演进: 关注LTE融合发展相关的政策导向和国际标准演进,为读者提供前瞻性的视野。 本书通过理论讲解、技术分析、策略规划、设计要素、测试优化、案例分析和趋势展望等多个维度,力求全面、深入地展现LTE融合发展之道。我们相信,本书将成为通信行业从业者和研究者在LTE融合组网领域不可或缺的参考资料,为我国移动通信事业的持续发展贡献力量。