关于钢铁企业的无线网络覆盖技术方案分析

【摘 要】本文笔者根据多年工作经验对某钢铁企业的无线网络覆盖技术方案作出简要阐述。以期与业内同行共同参考。

【关键词】钢铁；无线网络；覆盖；技术方案

1 钢铁企业无线网络覆盖方案

对于某钢铁企业，作者应用现代化网络技术，同时考虑现场实际情况，通过“3G+WiFi”打造无缝覆盖宽带网络，包括：

1）由CDMA2000网络提供3G移动通信服务；2）WiFi无线宽带提供高速上网服务；3）无线集群系统提供无线控制及指挥调度。

1.1 天翼3G网络

天翼3G网络，除了提供语音服务外，还可提供上行1.8Mbps、下行3.1Mbps的高速联网服务，为公众移通信、无线宽带上网、无线调度提供网络基础。天翼3G网络也可为固网提供无缝的网络路由备份，增强网络抗风险能力。

1.2 WiFi网络

（1）建设目标（按需建设）

1）办公室、会议室、车间等需要覆盖的场所；2）为用户在这些场所通过宽带无线接入Internet及办公网提供灵活的技术手段；3）工作人员借助WiFi网络通过手机客户端进行现场办公，大大提高工作效率；4）基于弱电系统设备的设备监控，随时随地掌握设备的运转状态；4）WiFi网络在物联网中的应用，如：钢卷信息的数据远程采集、智能化协作，极大的减少人员工作量。

（2）网络结构

WLAN是有线宽带网络的无线延伸，完成业务通道建立、用户权限控制、业务QoS保障等功能。AP设备处于WLAN网络的末端，可根据为用户分配公网或私网地址而选用桥接或路由模式（钢铁企业环境较复杂，本方案选用路由模式）。AP设备通过EPON、LAN、xDSL和Mesh等多种方式上连至城域网，在城域网上实现计费/认证和网络远程管理。

（3）技术特点及优点

在局部区域（如会议室），采用WLAN网络覆盖，没有线缆限制。引入了OFDM（正交频分复用）调制方式，速率可以达到54Mbps；目前最大速率达108Mbps，最终将达到320Mbps～600Mbps，明显优于其它运营商。

WLAN和CDMA网络互补共存，1X网络以话音接入为主，并承载部分中低速数据，提供与竞争对手相当的网络覆盖；1X增强型系统重点解决市区及重要交通干道的移动中高速数据业务需求；WLAN解决公共热点区域的半移动高速数据业务需求，使拥有C+W客户端的用户可以根据网络搜索结果选择最佳的接入。平均每用户单向吞吐量不低于200kbps的前提下，设备最少可支持20个用户同时工作，并可支持至少64个用户同时附着。

2 钢铁企业无线集群调度系统

2.1 无线集群需求

某钢铁基地集群系统的主要应用包括：生产管制、设备管制、能源管制、运输车辆调度、应急联动（防汛、防台、突发、救援等）无线调度通信。要求数字集群通信系统在厂区内实现室内外无缝覆盖，确保封闭厂房内部无线信号满足正常通话要求，并保证容量设计满足日常生产以及突发场景下集中性大组呼叫的通信要求。

某钢铁企业对于无线集群通信性能具体要求如下：

1）为保障生产安全，呼叫建立时延要求小于1s，抢权时延小于500ms；2）保证公网系统用户变化不会影响集群系统的正常工作；3）鉴于厂区高温高噪音的恶劣环境，要求集群终端具备防爆、耐摔、高音量的特性，并且支持GPS定位；4）支持单呼与组呼功能；5）要求在厂房中安置调度中心，提供包括添加组呼成员、插播、抢权等呼叫及用户成员管理的功能；6）用户呼叫可以分优先级设置；7）预计总用户规模为12000门。

2.2 QChat系统组网方案

（1）覆盖目标

在该钢铁基地工业园区内，有自备电厂、工作车间等劳动密集型厂房、原料场等开阔型区域（人员的密集将产生高话务量），是本次规划的重点覆盖对象。

（2）覆盖解决方案

室外的信号覆盖，可根据实际需要灵活采取宏基站、分布式基站、射频拉远等站型结合组网的方式，还可有针对性地对某些关键建筑建设室内分布系统。面覆盖方面，基地工业园一期的原料场、工作车间厂房等高话务量区域，目前尚未建站，计划新增8个室外站点，考虑与其他运营商的共建。点覆盖的建设，是落实整个网络建设目标的关键，也是网络可持续发展的原动力。由于工业区内的建筑大部分内部结构简单，应主要通过室外宏基站穿透覆盖方式完善室内信号的覆盖；对于少数“重要楼宇建筑”，则采用室内覆盖系统+信号源的解决方式。这里的“重要楼宇建筑”，应根据详细规划中建筑物的功能情况，结合话务需求预测情况、市场调研情况、室外基站的规划情况综合考虑选定。因此，室分系统的建设规模还需根据工业区后续规划方案的调整而调整。

（3）规划汇总

综上所述，本期工程计划新增8个室外基站和5套室分系统来解决某钢铁基地工业园一期的覆盖需求。新建基站方案如表1，基站规划方案图如图1：

表1 新增室分基站表

名称 占地面积 RRU数量 施主基站

热轧车间 130 4 冷轧西路

炼铁区间 30 2 原料场

总计 160 6

图1 基站规划方案

（4）频率规划

CDMA网的工作频段为：825MHz～835MHz（基站收，移动台发），870MHz～880MHz（基站发，移动台收），共计10MHz频段。CDMA系统沿用AMPS系统的频道号，频道号n与中心频率F（n）的关系为：F（n）=825.00+0.030*n（移动台发、基站收）F（n）=870.00+0.030*n（基站发、移动台收）频道间隔为1.23MHz，双工收发频率间隔为45MHz。在10MHz频段内，CDMA系统有283号、242号、201号、160号、119号、78号和37号7个频道，均保持适当的保护带宽。

CDMA不需进行频率规划，各小区可以使用相同频道。根据规范，283频点为CDMA的基本频道，随着移动用户的增加和扩容的需要，可逐步从高段向低段扩展。

（5）网络容量规划

基地集群系统用户预计总规模为12000户，容量设计应满足日常生产以及突发场景下的集群通信。QChat系统每扇载最大支持1321用户，厂方最大终端需求数为12000，即共需约9.1个扇区。本方案采用8个站点及外加RRU方式，站型配置全部采用S222 3G站点，可提供最少24个扇区，完全满足容量的覆盖。在无线调度方式下，QChat多播方式通常只使用前向资源的1/4，在边界覆盖307.2kbps时，扇区载频最大同时激活的多播群组数为7～21组。QChat多播采用信道共享方式，理论上每群组用户数无限制。考虑到端到端系统的处理能力，即时延要求，每群组最大用户数推荐为500，系统可支持集群终端总数为500（每群组最大用户数）*7（多播群组数）*3（3个扇区/站点）*8（站点数）=84000；考虑园区内覆盖交叠区，切换比例为40%，可支持群组最多 60000个用户同时在线使用（即：设x为软切换率，x/（1-x）=0.4，算出x为4/14，支持群组最大用户数=84000*（1-4/14）=60000）。厂区内5个3G基站配置可以完全满足12000个集群终端的需求。为保障基地集群终端不受公网话务影响，同时避免由于用户分布不均匀而产生的局部话务过高等问题。