大型体育场馆的移动通信保障

大型体育场馆的移动通信保障

主要研究内容：

1.熟悉大型体育场馆移动通信需求及其需求特征。

2.熟悉话务量预测原理，并对体育场馆的话务量进行分析。

3.分析大型体育场馆移动通信保障的关键问题

4.研究大型体育场馆的移动通信保障方案

研究方法：

、主要通过参阅相关资料，书籍和网上调阅资料，收集相关信息。同时咨询指

方导老师，以求达到专业知识，完成设计的效果。

法要求：

和1.研读相关文档资料；

要2.熟悉有关概念和知识；

求3.研究大型体育场馆的移动通信保障工作；

4.整理结论，撰写论文，对知识点做梳理。

1月4日~3月6日：按照任务书完成开题报告，查找相关资料；

3月7日~3月15日：通过掌握的资料撰写并提交开题报告；

3月16日~5月7日：根据掌握资料完成初稿；

5月8日~5月16日：修改论文主要格式完成论文二稿；

5月17日~5月24日：论文定稿，整理提交全部毕业设计相关资料；

5月25日~5月28日：制作PPT,准备答辩。

[1]田锦，李国华，田甜.新一代移动通信工程[M].北京：清华大学出版社，

2015.

[2]钱琨，"十运会通信保障与系统设计研究”[D].2005.

[3]程涛，王韬，汪颖，汤利民.大型体育场馆移动通信系统解决方案[J].电

信工程技术与标准化，2008,15(3).

[4]徐瑞，“大型体育场馆的移动通信保障”[D].山东：山东大学，2009.

指导教师签字：___________2019年1月5日

教研室主任签字：___________2019年1月6日

备注：此任务书由指导教师填写，并于毕业设计(论文)开始前下达给学生。

摘要

随着时代的发展，人们生活质量不断提高，越来越多的人喜欢去体育场馆看比赛，从而

为了满足容纳众多观众的需求，现在大型体育场馆越来越多。并且大型体育场馆承担着承接

国内外重要赛事的责任，所以对大型体育场馆提供优质的通信保障的要求非常高。我国经济、

科技的飞速发展，人们对通信的需求越来越高，从一开始的只要能上网就行到现在的网速一

定要快，随着各大通信运营商资费的下调以及短信、无限流量等增殖业务的发展，许多用户

需求和行为慢慢发生了变化。5G时代马上就要来临，原来大家平时不单独考虑大型体育场馆

的通信保障，在比赛的时候才在大型体育场馆周围调用应急通信车的方法已经无法满足大型

体育场馆的通信需求，所以研究大型体育场馆的移动通信保障方案是一项十分有意义的工作。

本文首先分析了当下移动通信的发展现状，考虑大型体育场馆的通信对话务容量的要求,

进而提出了话务容量解决方案；其次，提出了场馆移动通信建设方案的整体建设思路，分析

了大型场馆移动通信保障需要考虑的关键问题，进而对GSM系统建设方案、TD-SCDMA系

统建设方案、WLAN系统建设方案及三网合一的分布系统建设方案分别进行了详细论述；最

后，针对大型体育场馆的结构和风险问题，提出了大型体育场馆的容灾措施及赛后调整措施。

【关键词】体育场馆移动通信保障GSMTD-SCDMAWLAN

II

ABSTRACT

Withthedevelopmentofthetimes,thequalityofpeople'sliveshasbeencontinuously

improved.Moreandmorepeopleliketogotothestadiumtowatchthecompetition.Inorderto

meettheneedsofmanyaudiences,therearemoreandmorelargestadiums.Andlargestadiumsare

responsibleforundertakingimportanteventsathomeandabroad,sotherequirementsforproviding

high-qualitycommunicationsupportforlargestadiumsareveryhigh.Withtherapiddevelopment

ofChina'seconomyandscienceandtechnology,people'sdemandforcommunicationisgetting

higherandhigher.Fromtheverybeginning,aslongastheycanaccesstheInternet,thespeedofthe

networkmustbefast.WiththereductionofthetariffsofmajorcommunicationoperatorsandSMS,

unlimitedtraffic.Astheproliferationofbusinessgrows,manyuserneedsandbehaviorshave

slowlychanged.The3Geraisabouttocome.Inthepast,everyonedidnotconsiderthe

communicationsecurityoflargestadiumsalone.Themethodofcallingemergencycommunication

vehiclesaroundlargestadiumsduringthecompetitionwasfarfrommeetingthecommunication

needsoflargestadiums.Itisnecessarytomoderatelystudythemobilecommunicationsecurity

schemesoflargestadiums.

Thispaperfirstanalyzesthecurrentstatusanddevelopmentofmobilecommunication,

considerstherequirementsofcommunicationandcommunicationcapacityoflargestadiums,and

thenproposesatrafficcapacitysolution.Secondly,itputsforwardtheoverallconstructionideasof

thestadiummobilecommunicationconstructionplan,andanalyzesthelarge-scale.Thekeyissues

forthemobilecommunicationsupportofthevenueneedtobeconsidered.TheGSMsystem

constructionplan,theTD-SCDMAsystemconstructionplan,theWLANsystemconstructionplan

andthethree-networkintegrateddistributionsystemconstructionplanarerespectivelydiscussedin

detail.Finally,forthelargestadiums,thestructureandriskissuesraisedthedisastertolerance

measuresforlargestadiumsandadjustmentmeasuresafterthegame.

[Keywords]StadiumMobileCommunicationsSupportGSMTD-SCDMAWLAN

ill

目录

刖H...............................................................................................................................................................1

第一章绪论...................................................................2

第一节研究背景及意义.......................................................2

一、研究背景...............................................................2

二、研究意义...............................................................2

第二节大型体育场馆移动通信需求及需求特征...................................3

一、大型体育场馆移动通信需求...............................................3

二、移动通信需求特征.......................................................4

第三节本章小结.............................................................4

第二章话务容量解决方案.......................................................5

第一节话务特征.............................................................5

一、话务量.................................................................5

二、话务特征...............................................................5

第二节容量需求预测.........................................................6

一、预测的基本原理.........................................................6

二、体育场馆的话务预测.....................................................6

三、场馆外围的话务量预测方法...............................................7

第三节体育场馆内外区域一体化话务预测.......................................8

第四节解决方案.............................................................9

一、小区域内实现高容量.....................................................9

二、实现场馆内外共享容量..................................................10

第五节本章小结............................................................10

第三章移动通信建设方案......................................................11

第一节设计所需要考虑的关键问题............................................11

一、满足无线信号强度需求..................................................11

二、满足高数据业务需求....................................................11

三、满足终端制式的多样性需求..............................................11

IV

四、满足非赛时通信需求....................................................11

第二节移动通信保障整体建设思路............................................12

第三节GSM系统建设方案...................................................12

一、体育场馆GSM系统建设思路............................................12

五、万坐席场馆赛时话务量..................................................13

六、万坐席场馆赛时话务量..................................................14

七、万坐席场馆赛时话务量..................................................14

八、频率资源及分区复用....................................................14

九、容量应急预案..........................................................17

第三节TD-SCDMA系统建设方案.............................................18

一、TD-SCDMA系统简述...................................................18

二、TD-SCDMA系统场馆分布系统中的应用问题...............................19

三、场馆TD-SCDMA系统建设方案..........................................20

第四节WLAN系统的建设方案...............................................21

一、WLAN通信系统和频段选择.............................................22

二、WLAN系统覆盖方式...................................................22

三、WLAN系统频道规划...................................................22

四、WLAN系统容量计算...................................................23

五、WLAN系统大容量解决方案.............................................23

第四节三网合一的分布系统建设方案..........................................24

一、各个系统之间的干扰分析................................................24

二、分布系统无源器件的选择................................................28

三、分布系统天线间隔计算..................................................29

四、三网合一的分布系统结构................................................29

第五节场馆不同功能区的覆盖解决方案........................................30

一、封闭式看台............................................................30

二、开放式看台............................................................30

三、出入口................................................................30

四、体育场馆周边覆盖以及室内外信号配合....................................31

第六节本章小结............................................................31

V

第四章大型体育场馆的容灾及赛后调整..........................................32

第一节大型体育场馆的容灾措施..............................................32

一、通信传输系统的容灾备份................................................32

二、信源设备的备份........................................................33

三、室内分布有源设备备份..................................................34

四、异机房备份............................................................34

五、突发事件和自然灾害应急预案............................................34

第二节赛后调整............................................................35

一、赛后需求小于赛时需求区域的调整思路....................................35

二、赛后需求大于赛时需求区域的调整思路....................................37

第三节本章小结............................................................38

结论........................................................................39

致谢........................................................................40

参考文献......................................................................41

附录........................................................................43

一、英文原文..............................................................43

二、英文翻译..............................................................45

VI

前s

人类进行通信的历史已经有很悠久的历史，远古时期，人民就通过简单的壁画、语言

传递信息。中国五千年的历史同时也伴随着通信的一步步发展，诸如古代人的烽火狼烟、

飞鸽传书、驿马邮递就是一个个鲜活的例子。而随着技术的不断革新与发展，现代的移动

通信走入了我们的世界，它帮助我们跨越空间的限制，让我们在同一时间可以与远在天边

的亲戚、朋友或家人进行联系。由此可见，现代通信给予了我们无穷大的便利，很难想象

一个没有现代通信的世界会是怎样的一个场景。

因为有了通信，同时也带来了进行通信时的影响我们通信质量与感受的种种问题，因

此也诞生了通信保障这一定义。因为现在通信的巨大发展，也许我们在生活中很难觉察到

通信困难的时候，但放在一个人口密集，话务量巨大的大型体育场馆中，这些问题将会清

晰的呈现在我们的面前。所以，对于大型体育场馆的移动通信保障一直是一个通信的复杂

案例，但由于大型体育场馆的特殊性以及承办活动具有的影响性，大型场馆的移动通信质

量好坏与否，不仅代表了一个国家的通信发展水平，同时也代表了一个国家的综合实力。

因此，对于大型体育场馆的移动通信保障这一命题的研究与发展，就有非常重要的意义了。

通过对大型体育场馆移动通信保障的研究，我们可以了解到当前社会中最主流的通信

系统，这些通信系统在面对高话务量场景时的所可能产生的问题，了解到不同通信系统之

间的性能差异。而随着通信技术的飞速发展，未来肯定会出现更加先进与发达的通信系统,

这使我们要学会以发展的眼光看待问题，尤其是大型场馆这一方面，也要为未来的技术预

留发展空间。

第一章绪论

第一节研究背景及意义

一、研究背景

社会科技发展迅猛，我国经济水平也越来越高，各行各业都迅速地发展起来了。对于

通信行业，更是发展地突飞猛进，马上就要进入3G时代。自从2008年到现在，奥运会、

亚运会、全运会等大型体育赛事的开展以及全国大力推行全民健身运动，所以国内又不断

地新建、改造了一些大型综合性体育场馆。由于大型体育场馆承接赛事的重要性，移动遥

信保障工作的好坏不但会影响人们的沟通交流，而且影响移动通信运营商乃至重大赛事承

办省市、承办国家的形象，从这一方面看，大型体育场馆的移动通信保障是十分重要的口】。

二、研究意义

因为人们生活质量不断提高，所以越来越多的人喜欢去体育场馆看比赛，从而为了满

足容纳众多观众的需求，现在大型体育场馆越来越多。并且大型体育场馆承担着承接国内

外重要赛事的责任，所以对大型体育场馆提供优质的通信保障的要求非常高。在3G时代

即将到来之际，原来那种平时不单独考虑体育场馆，赛时场馆周边调应急通信车的方式渐

渐无法满足大型体育场馆的通信需求；仅仅从室内分布的角度考虑大型场馆的信号覆盖又

不能全面的保障大型场馆赛时的全部通信需求，所以有必要适度超前的研究大型体育场馆

的移动通信保障方案。

尽管全国各大体育馆外观大小不尽相同，但是通过以下分析可以发现不同的大型体育

场馆有着如下共同或者相似之处。

①大型体育场馆的结构特点具有共性:如图1」所示，体育馆赛场中的跑道必须遵循一

定标准建设，而且全国各个场馆的赛场及其看台结构位置基本相同。

②大型体育场馆的坐席数有共性:全国各个大型场馆的观众坐席数虽然不尽相同，但是

大致上可以分为4万、6万、8万左右三个档次，也就是各个场馆内移动通信用户行为基本

相同。

③大型体育场馆的功能区有共性:全国各大型体育场馆均包含运动员区、观众通道、媒

-2-

体区、贵宾区、机房区、地下停车场等功能区，这些功能区所处的位置不完全相同，但其

通信需求大致相同。

图1.1大型体育场馆结构

从以上三点来看，各个大型体育场馆不管是从结构组成还是功能区划分不同，他们的

相同相似之处还是有很多的，所以各个不同的大型体育场馆的移动通信保障方案是有规律

的。所以我们只要研究好一部分大型体育场馆的移动通信保障方案，那么研究出来的移动

通信保障方案就适用于所有的大型体育场馆。

第二节大型体育场馆移动通信需求及需求特征

一、大型体育场馆移动通信需求

我们都知道，大型体育场馆对移动通信的要求是多样的和复杂的，不同的人群对移动

通信在业务需求方面是不同的，都有各自的特征，比如一般的观众对移动通信的需求主要

体现在话音及其低速数据方面，而对于新闻媒体相关人员就体现出对对数据业务需求具有

更强的需求等等，同时在话务量的方面也体现出很强的时段特征，包括一次活动的短时间

内强烈的不均衡性和突发特征性，也包括其在长时间内由于举行活动所引起的话务量猛增。

以上所说的移动通信需求的特征决定了在网络设计方面的特殊要求。

-3-

二、移动通信需求特征

综合考虑，大型体育场馆的信号移动通信需求及其方案设计的主要特点有以下几点：

①大型体育场馆内的用户量非常之巨大，而且大型体育场馆在几万平方米的范围内足

足可以容纳观众几万人，用户的密度相当大；

②各个大型体育场馆因为分区和分场等类型的不同，建筑的结构复杂程度不同，各个

区域的活动范围和各区域的话务特征不同；

③话务量的不均衡，因为话务量和时间之间具有很强的相关性；

④网络制式多，不同的用户要对应不同的业务，所以业务种类繁多；

⑤大型体育场馆信号覆盖系统解决方案涉及基站比较多一点，室内外小区间的信号干

扰、切换问题比较突出；

⑥大型体育场馆的解决方案实施是到限制的因素比较多，在场馆内外的天线安装、馈

线路由、工程的进度快慢、还有其他的系统干扰规避等方面需要结合场馆实际情况和场馆

的业主要求进行设计。

第三节本章小结

本章主要是介绍了大型体育场馆的移动通信保障的研究背景及其意义，然后在第二节

初步分析了大型体育场馆移动通信的需求及其需求特征，逐步地从不同的角度去分析大型

体育场馆影响通信的重要因素，进而对每个角度具体阐明分析。为后面第二章的容量解决

方案提供理论分析基础，进而在第三章再详细地分析设计大型体育场馆移动通信保障建设

方案。

-4-

第二章话务容量解决方案

第一节话务特征

一、话务量

话务量。电信业务流量的简称，也称为电信负载量。它既表示电信设备承受的负载，

也表示用户对通信需求的程度。

话务量的大小与用户数量、用户通信的频繁程度、每次用户通信占用的时长及所考察

的时长（是一分钟，是一小时或是一天等）有关。如果单位时间内的通信次数越多，每次

通信占用的时间越长，而且所考察的时间也越长，那么话务量也就越大。由于用户呼叫的

发生和完成一次通信所需时间的长短，都是随机的和变化的，所以话务量（或叫电信设备

的负载）是一个随机过程，其统计规律可用服务设备同时占用数的概率分布来描述，其概

率分布取决于系统的输入过程和服务时长。

二、话务特征

大型体育场馆的话务特征可以总结为受多个方面共同影响，但是多个方面总结在一起

可以分为两个方面：突发大话务量和话务强流动性。

（一）突发大话务量

突发大话务量表现为话务在时间轴上分布的不均衡，但在所有时段中，最高话务需求

时段是进行网络容量统计与设计的根本依据。

（二）话务强流动性

话务强流动性表现了话务在物理区域分布的不均衡，而且主要影响网络的多小区的话

务分担设计及小区间切换设计。

-5-

第二节容量需求预测

一、预测的基本原理

对于大型体育场馆里的话务量估算预算，我们要估算出体育场馆在赛时每天的话务量

分布情况，其理论基础是我们预测的模型要能够预测出体育场馆内观众流量分布的区域和

模式。而在大型体育场馆进行比赛，我们按照比赛场次进行对话务量估算，“场次”作为话

务量预测的基本单位，体育场馆的话务量通过不同场次的话务量来完成。

二、体育场馆的话务预测

对于大型体育场馆，针对其话务预测需要结合3个方面的预测结果来完成，包括：总

体平均话务模型、突发剑锋大话务量、突发大话务量次数。针对其通过具体的分析以及综

合各个比赛项目的不同场次的话务模式，可以得到总体平均话务模式。

（通话次数）

图2.1单场次赛事总体平均话务模式

如图2.1为单场次赛事总体平均话务模式。从此图中我们可以看出单场次比赛的平均

话务模式特点：

①比赛开始前话务量呈逐步上升趋势；

②在比赛中场休息的时候话务量急剧上升，产生大量的话务量；

③在比赛结束后的一段时间内话务量也会急剧上升，产生大量的话务量，但是在这段

时间过后，话务量就会急剧下降。

突发大话务量的定义为：5min内话务量大于场次内平均话务量的30%,突发大话务量

总量预测模型预测在场次内的突发尖峰大话务量的高度及突发大话务量的总量。在总体平

-6-

均话务模式的基础之上，首先可以把突发大话务量总量预测模型分解为预测突发尖峰大话

务量的模型及其预测突发大话务量次数的模型，然后通过计算的方式计算最尖峰的大话务

量及大话务量次数，最后就可以得到所有突发大话务量的总量。

从实际情况可以看出，大型体育场馆的突发尖峰大话务量和突发大话务量的次数由比

赛相关相关的各种各样的因素所决定，这些因素当中最主要的是场馆的容量、比赛的体育

项目内容、场次以及用户通话行为。我们将收集到的数据也就是将所有的突发大话务量集

合在一起就可以得到突发大话务量的分布图。

（通语次数）

图2.2突发大话务量分布图

如图2.2所示，我们可以看出突发大话务量的集合可以类似的看成一个三角形。我们

知道，由于突发尖峰大话务量由突发的尖峰大话务量预测模型所决定，所以如果我们能够

预测三角形的面积大小，就可以将突发大话务量集合的时间通过三角形的面积公式算出来。

同理，又因为每个突发的大话务量以5min为单位，所以我们也可以把突发大话务量的次数

也给计算出来。

将上面的数据全部综合起来，也就是说综合总体平均话务模型、突发尖峰大话务量及

其突发大话务量的次数，就可以对每个场次的话务模式进行预测及其分析。

三、场馆外围的话务量预测方法

大型体育场馆的话务高峰一般在赛前或者赛后，就以赛后阶段的一个体育场馆（观众

数量为6万人）作为例子，体育场馆周边小范围内的覆盖区域为内环覆盖区域，其与体育

场馆周边已经有基站组成的宏蜂窝（外环覆盖区域）体系共同承担体育场馆周边话务需求。

以往研究表明显示，在体育场馆观众进场的过程中，人群流动的特征比较一致，一般

在进场过程中的前后两个小时里，累计进场人数的曲线接近线性。而在散场观众离开体育

-7-

场馆的过程当中，一开始阶段所累计的出场人数的曲线非常陡峭，出现了典型的潮汐效应。

在过程前段，人群移动非常集中。第一个15min离开60%,第二个5min离开20%。因此

散场时用户话务需求决定了所需要的网络规模。按一般步行速度lm/s估算，对场内及其内

环区域按照单用户话务量0.0301EH估算、对于外环区域及其其他更加外围区域按照密集市

区适用话务模型（单用户话务量0.02EH）估算，可以得出散场后不同时刻各个区域人数及

其话务特征如表2.1所示。据此可以估算场馆外围区域的峰值话务量。

表2.1场馆相关区域峰值话务量预测

距离散场时间0153060

人数话务量人数话务量人数话务量人数话务量

场内人数60000120124000480120002406000120

内环区域人数0024000480160003209000180

外环区域人数00120001603200042622500299

其他区域人数00000022500299

第三节体育场馆内外区域一体化话务预测

在第二节分析的基础之上可以得到场馆内的峰值话务量，结合常规的网络容量规划方

法不难得到所需要的网络配置，但是这样的设计思路对于场馆移动通信系统来说不是完备

的，因为从本质上讲场馆内外的观众数量是固定的，只是随着时间的变化而进行空间上的

变化从而引起话务量的变化。

不妨对场内外的话务曲线进行进一步的分析，我们按照场馆建筑边沿将区域划分为场

馆内区城与场馆外区域（场馆外区域只包括参观周边几百米范围内的观众进出/场集中区

城），设场馆内、外的峰值话务量需求分别为Ti,To,图2.3描述了各场馆内外话务量在一

次赛时持续期间随时间变化的情况。

显然，如果采用场馆内外独立容量估算的方案，T=Ti+To是网络总的业务量需求，为

了达到预定的网络服务质量，设备的配置必须按照TErl进行配置。也很显然，这样子做会

导致大量的资源浪费，因为场馆内外话务量的高峰发生时间是不重叠的，如果采用场馆内

外一体化话务预测的方法，那么需要的总容量T«Ti+To。

-8-

fg-35-30--25g53(卜356g6S9(295时同(min)

图2.3场馆内外话务特征曲线

第四节解决方案

通过以上对场馆容量需求的分析，不难得出在容量问题上需要解决的两个问题：小区

域内实现高容量、实现场馆内外共享容量。所以以下对这两个问题进行具体分析，最终达

到容量容量需求预测的目的。

一、小区域内实现高容量

小区城内网络容量取决于单小区容量和小区数量，但二者是矛盾的，小区数量增加必

然引起小区间干扰增加，从而引起单小区容量下降，对于GSM系统尚可以通过合理的频率

规划和增加频率资源等方式规避干扰，但对于TD-SCDMA系统而言，探索一个双变量情

况下的最大值平衡点是实现小区域内高容量的关键。

在一般的2G宏蜂窝网络中，典型的高配置为S8/8/8配置，但对于一般峰值话务量需

求超过lOOOErl的体育场馆而言，这样的配置难以达到需求容量，更高的单小区配置是解

决高容量需求的根本方法。例如超过12TRX的单小区配置、900MHz与1800MHz系统同

逻辑小区设置等，这些方式可以直接降低场馆内小区数量，并提高单载频的服务效率。

体育场馆看台区的特点是人群极为密集，但是在空间上却较为空旷，为了提供容量需

求需要较多的小区但是小区间缺乏应有的隔离，为此小区采用定制赋形天线集中覆益局部

区域，以达到控制小区的覆盖范围，减少干扰，提高容量的目的。

实际测试表明，采用定制赋形天线可以有效降低小区间干扰，相对于普通板状定向天

线，可以带来5-18dB的增益。对于GSM系统而言，更密集的频率复用可以实现，对于

-9-

TD-SCDMA系统，则可以在不使用智能天线的条件下适度的进行同频复用，相关的测试结

果表明，在使用此天线的条件下，问隔约80m的小区之间进行同频复用是可以保证

TD-SCDMA系统满码道容量的。

二、实现场馆内外共享容量

话务流动性体现在话务量随着人群在地理位置上的移动而迁徒，即在一个相对较大的

区域内，总的话务量基本保持不变的情况下，话务量的分布不断变化。场馆内外共享容量

的主要思路是让同样一批用户在一定的时间段内可以使用同样的小区进行通信而不论其物

理位置，共享容量包含两个层次的含义：场馆内部各区域间的容量共享、场馆内部和外部

间的容量共享。

出于安全的考虑，体育场馆的运行设计一般会严格的规定人员流线，该流线决定了话

务的流动特性。根据人员在场内主要在垂直方向上流动的特性，因此垂直分区策略可以保

持一部分观众的服务小区始终保持在同一个小区。

场馆内外部之间的容量共享主要方式是将室内小区信号引到室外的覆盖区域，实现的

方法主要是通过干放、直放站、RRU等设备引出信号。

第五节本章小结

本章主要是针对大型体场馆移动通信所遇到的话务容量问题进行具体分析并且提出话

务容量的解决方案。首先我们要分析在体育场馆要对移动通信有保障，必须要对其话务容

量进行预测以及提高其话务容量，然后根据话务容量的预测方法对大型体育场馆的内外区

域进行话务容量预测并且分析出如果分别对其预测然后将两者数据相加是不够完善的，所

以提出了对大型体育场馆内外区域一体化话务预测的解决思路并且提高话务容量，最终在

体育场馆的小区域内实现高容量，并且实现场馆内外共享容量，以便达到大型体育场馆的

移动通信保障的基础——提高体育场馆的话务容量。

-10-

第三章移动通信建设方案

第一节设计所需要考虑的关键问题

一、满足无线信号强度需求

我们都知道大型体育场馆的建设使用了很多钢材结构，这样子才能确保其牢靠，并且

很多大型体育场馆的外部用金属作为其装饰层，这样子会对通信信号造成很大的损耗，而

且场馆内分区较多，小房间也比较多，所以就进一步降低了手机的接收电平，我们要采取

相应措施来提高场馆内的无线信号强度。

为了满足增强无线信号强度的需求，我们只需要在大型体育场馆内建设信号分布系统

即可。由第二章我们知道，为了增强话务容量和增强无线信号，我们要同时考虑并解决室

内外容量共享和信号强度的协同优化。而且应对突发的大话量问题我们在第二章已经解决，

本章不具体讨论。

二、满足高数据业务需求

每当大型体育场馆有比较大型的赛事的时候，就会有很多的新闻媒体工作者前来报道、

录像，此时他们需要实时的上网查阅资料、传输大量文件、图片，又不愿意被一根网线束

缚，这就需要移动通信网能够提供足够的带宽，满足他们高速实时的笔记本上网等业务。

但是如果使用网线来给笔记本提供网络，他们的工作范围就会受到很大的限制，这时就需

要WLAN技术来解决场馆内高速数据业务的需求。

三、满足终端制式的多样性需求

重大赛事时用户可能携带国内各种制式的无线终端，如：中国移动的GSM900、

GSM1800、部分城市试商用的TD-SCDMA终端；中国联通的GSM900、GSM1800、CDMA

IS95、未来3G终端；中国网通和中国电信的未来3G终端以及支持WLAN的笔记本终端。

四、满足非赛时通信需求

大型体育场馆的移动通信在比赛的时候和非比赛的时候对需求差异比较大，因为在比

-11-

赛的时候人流量很多，所以话务量也非常地大；非比赛的时候，移动通信需求将会发生变

化，如话务量大幅下降，部分区域功能改变导致话务量大于赛时等。所以在考虑赛时的移

动通信需求保障的同时，我们也要考虑非赛时的移动通信需求保障。

第二节移动通信保障整体建设思路

综合第二章的话务问题以及第三章第一节设计移动通信保障所要考虑的关键问题，大

型体育场馆的内部需要设计设一套支持GSM、TD-SCDMA,WLAN的三网合一的室内分

布系统，该系统各关键环节应考虑容灾备份措施，充分保证通信安全，并应满足赛时、非

赛时的不同通信需求。应重点解决好以下方面的问题：

①综合考虑覆盖与容量需求平衡：部分区域将GSM、3G和WLAN信号合路接至室内

分布系统实现广覆盖；部分区域3G及WLAN信号采用单独布放方式，满足3G及WLAN

系统容量需求。

②满足系统兼容性要求，分布系统应选用支持三种制式频段的无源器件，即合路器、

功分器、馈线、接头、天线等无原器件应支持800MHz-2.5GHz频段。

③做好各系统覆盖平衡，即考虑各系统在频率、设备输出功率等方面的差异，合理设

置天线位置和密度，确保各系统覆盖均稳衡。

④根据场馆内各区域的功能划分及其对各种业务的不同需求，制定针对性的覆盖和容

量解决方案。

⑤坚持“多天线、低功率”的分布系统建设原则，满足电磁环保要求。

针对以上的问题，本章以下小节逐一对GSM系统、TD-SCDMA系统、WLAN系统及

三网合一的室内分布系统的建设方案进行讨论分析。

第三节GSM系统建设方案

一、体育场馆GSM系统建设思路

GSM系统由交换网络子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS）和移动台（MS）三大

部分组成，无线基站子系统中又分为基站控制器（BSC）和基站（BTS）o从物理实体上看,

-12-

基站控制器（BSC）以及整个交换子系统位于专门的大型机房中，场馆内涉及到的部分为

基站（BTS）、移动台（MS）以及基站和移动台之间的信号分布系统，基站控制器与基站

之间通过光纤传输连接⑷。

综合考虑信号强度以及容量的问题，我们认识到场馆内需要建设一套室内信号分布系

统。一方面可以通过多天线小功率满足对隔断较多的室内的信号强度需求，同时减小切换

区大小、降低室内信号对室外的干扰；另一方面可以通过控制各小区（CELL）的覆盖范围,

在场馆内实现频率复用以扩大移动通信系统的容量。

场馆GSM系统建设思路总结为以下三点：

①通过分区覆盖解决容量需求；

②建设信号分布系统，解决信号强度需求；

③采用矩形赋形天线或定向窄波束天线，精确的控制各小区的覆盖范围。

因为本文第一章已经对信号强度以及话务容量的问题进行了详细的讨论，大型体育场

馆的坐席数可分为4万、6万、8万等数量。所以接下来只需对分别计算4万、6万、8万

观众坐席场馆时的话务量即可，而体育场馆内的人群可划分为观众、运动员、演员以及工

作人员等，那么场馆内的总人数的计算方法为：

场馆内总人数=坐席数*上座率+运动员人数+工作人员人数+演员人数

我们在接下来的研究计算中，假设体育场馆的GSM渗透率为100%,而中国移动占有

率在中国市场占有70%的比例。

（一）计算示例

下面将按照4万人、6万人、8万人三种不同的场馆进行场馆内话务量计算，以下计算

中部分参数按照表3.1中取定，该参数仅为示例，具体数值还需要结合各参数的取定原则。

表3.1场馆相关区域峰值话务量预测

参数取定值

上座率100%

GSM渗透率100%

中国移动占有率70%

五、万坐席场馆赛时话务量

一般而言，4万坐席的体育场馆是一些比较小型的体育赛事，一般这种赛事不是全国

性的赛事。所以取定坐席数=40000,VIP包房内容纳的观众数=500,运动员、演员、工作

-13-

人员占比5%,可计算出场馆内总人数=(40000+500)*100%+40000*5%=42500。

而每用户话务量按照略高于普通省会城市取定为0.03erl/user,所以最终可以计算出场

馆赛时话务量=42500user*70%*100%*0.03erl/user=892.5eH。

六、万坐席场馆赛时话务量

一般而言，6万坐席的体育场馆可以容纳的人数比较多，所以这种体育场馆可以作为

承接一些全国性的大型比赛的场馆。所以取定坐席数=60000,VIP包房内容纳的观众数

=1000,运动员、演员、工作人员占比10%,所以最终可计算出场馆内总人数=(60000+1000)

*100%+60000*10%=67000。

而每用户话务量按照高于普通省会城市取定为0.035erl/user,所以最终可以计算出场馆

赛时话务量=67000user*70%*100%*0.035erl/user=1641.5erl。

七、万坐席场馆赛时话务量

一般而言，8万坐席的体育场馆是相对来说在国内是比较大型的体育场馆，这种大型

体育馆一般拿来承接全国性的大型比赛和国际的大型比赛，如奥运会、亚运会等大型比赛。

所以取定坐席数=80000,VIP包房内容纳的观众数=1500,运动员、演员、工作人员占比

10%,可计算出场馆内总人数=(80000+1500)*100%+80000*10%=89500。

而每用户话务量按照高于普通省会城市取定为0.035erl/user,所以最终可以计算出场馆

赛时话务量=89500user*70%*100%*0.035erl/user=2192.75eH。

根据以上的话务量计算，可以得出话务量估算汇总表，如表3.2所示。

表3.2场馆内话务量估算结果

场馆场馆内话务量估算(erl)

4万坐席892.5

6万坐席1641.5

8万坐席2192.75

八、频率资源及分区复用

(一)GSM频率资源

GSM是频分与时分相结合的系统，频率资源对GSM系统影响很大，我国GSM系统

的频率资源情况摘录如下：

GSM900频段：

-14-

890-915MHz（上行：移动台发，基站收）；935-960MHz（下行：基站发，移动台收）

GSM1800频段：

1710-1785MHZ（上行：移动台发，基站收）；1805-1880MHz（下行：基站发，移动台

收）

GSM采用等间隔频道配置方法，相临两频道间隔为200kHz,GSM900频段上有124

个频点，GSM1800频段上有374个频点。

GSM900频段中，中国移动占用890-909MHZ（上行）、935-954MHZ（下行），即1-94

号共94个频点；GSM1800频段中，中国移动占用1710MHz-1725MHz（上行）、

1805MHz-1820MHz（下行）即512-587号共75个频点。这样中国移动拥有

GSM900&GSM1800共169个频点。

（二）频点需求

GSM系统每个频道采用时分多址（TDMA）方式，每个频道分为8个时隙，考虑广播

信道、GPRS、EGPRS信道，可按每载频支持5.5个话音信道将话务量折算成需要的载频数。

由此计算出各场馆载频需求见表3.3。

表3.3场馆内话务量估算结果

场馆场馆内话务量估算（erl）载频数估算（TRX）

4万坐席892.5164

6万坐席1641.5300

8万坐席2192.75400

由上表可以看出，即便是4万坐席的场馆，需要的载频数也远大于中国移动所有的频

点数，所以场馆内必须实现频率复用。

由于大型体育场馆墙壁比较多，而且多为钢材结构，所以在体育馆内部很容易控制小

区覆盖范围，从而实现复用。但是对于看台等比较空旷的区域来说，用常规天线控制小区

覆盖范围相当困难，可以通过在看台马道上安装矩形赋形天线或定向窄波束天线，精确的

控制各小区的覆盖范围，从而实现对看台的分区覆盖。

我们通过整体分析，对于大型体育场馆的观众坐席数和人数容纳能力，可以采取12+1

的分区方式对大型体育场馆进行覆盖。

-15-

图3.112+1方案分区图

如图3.1所示，我们可以将大型体育场馆的看台分为12个区，中心比赛场地分为1个

区，同时为了减少切换，同样应将小区边界设置在人员流动性小的地方如：上下层看台之

间及看台不同区域的边界上。

图3.212+1方案频率分组图

频率分组方案如图3.2所示，分区1、4、7、10采用A组频点，分区2、5、8、11采

用B组频点，分区3、6、9、12采用C组频点，内场的分区13采用单独的频点（D组）。

按照座场馆坐席数的不同各组所需频点数见表3.4。

表3.412+1分区方案所需频点数

场馆A、B、C组频点数E组频点数所需频点总数

4万坐席141254

6万坐席251287

8万坐席3412114

-16-

对于4万坐席的场馆：所需频点总数54,可采用GSM900系统单独承担场馆内的话务

量，以减少GSM900、GSM1800系统互操作带来的信令流量；由于占用频点数不多，不必

考虑采用GSM1800系统分担话务。

对于6万坐席的场馆：所需频点总数87,其中分区13的12个频点可用于场馆外，当

站点周围GSM900系统容量不大、占用频点数较少、场馆建筑物外墙屏蔽作用好时，可考

虑通过GSM900系统单独承担看台的话务量，GSM1800承担内场（分区13的话务量）以

减少GSM900、GSM1800系统互操作带来的信令流量；当站点周围GSM900系统容量较大、

占用频点数较多时，可考虑采用GSM1800系统分担看台话务量。

对于8万坐席的场馆：所需频点总数H4,超过GSM900的可用频点数上限，必须采

用GSM1800系统分担话务，GSM900和GSM1800系统各需要至少57个频点用于场馆内，

仍有37（GSM900系统）+18（GSM1800系统）=55个频点可用于场馆周边的基站。

采用12+1的分区方案，优点是复用度高，支持大话务量，可满足4-8万坐席场馆的容

量需求，适用于话务量需求较大的大型体育场馆。

九、容量应急预案

GSM系统建设方案的预测不可能完全解决移动通信问题，也就是说不可能百分之百不

出问题，需要采取措施应对预料之外的突发话务高峰。在GSM规范06.20中针对无线接

口上定义了两类原始承载能力：全速率信道和半速率信道。

从理论上来讲，一个全速率信道可以作为2个半速率信道来用。一些厂家的BSC中设

置了半速率门限，当话务量到达一定数量时自动开启半速率业务，理论上当所有用户都开

启半速率业务后系统容量将增加一倍。在实际应中，使用半速率业务的用户感受比全速率

业务差，所以半速率业务一般不能作为常规扩容方案，但可以作为突发大话务量的解决方

案风

除开启半速率外，还可以通过在场馆周边临时开通应急通信车以应对场馆周边的突发

大话务量。应急车的频点必须提前规划，不能对场馆内GSM信号造成干扰，同时应急车的

位置、供电、传输等问题也需要提前考虑。

-17-

第三节TD-SCDMA系统建设方案

一、TD-SCDMA系统简述

（一）TD-SCDMA技术特点

TD-SCDMA是采用时分双工模式（TDD）的第三代移动通信技术，其技术指标及特点

摘录如下：

①多址方式：TD-SCDMA系统集合了码分多址、时分多址、频分多址、空分多址等多

种多址技术；

②双工方式：TD-SCDMA系统采用TDD双工方式，上下行采用相同频点，频谱分配

灵话，支持非对称业务，同时支持智能天线的使用；

③每载波带宽：L6M,帧长：5ms；

④频段：主要工作频段为1880~1920MHz和2010〜2025MHz,补充工作频段为2300〜

2400MHz；

⑤同步方式：基站间GPS同步，同时上行同步技术可最大限度的克服MAI（多址干扰）,

利于联合检测；

⑥切换方式：接力切换/硬切换，其中接力切换较硬切换的成功率大大提高，较软切换

（