wcdma網(wǎng)絡的規(guī)劃及優(yōu)化文獻綜述

1、<p>　　WCDMA網(wǎng)絡的規(guī)劃及優(yōu)化</p><p>　　WCDMA的網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化的意義：</p><p>　　1．1 WCDMA的網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化的意義</p><p>　　隨著3G通信技術的發(fā)展，網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化工作越來越重要。對于未來的WCDMA網(wǎng)絡運營商而言，如何經(jīng)濟有效地建設一個WCDMA網(wǎng)絡，保證網(wǎng)絡建設的高性價比是運營商所關心的問題。<

2、/p><p>　　目前，公眾對UMTS（通用移動通信系統(tǒng)）的網(wǎng)絡規(guī)劃及優(yōu)化產(chǎn)生了極大興趣。第三代移動通信網(wǎng)絡的建設正方興未艾。這一全新的移動通信技術與傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡規(guī)劃有著本質的不同。在全球范圍內，人們正緊鑼密鼓地開發(fā)和研制新的規(guī)劃工具和計算方法，設計新的工作流程。</p><p>　　UMTS網(wǎng)絡必須同時滿足各種不同業(yè)務的需求。所以，網(wǎng)絡規(guī)劃工程師要綜合考慮各種業(yè)務。對通信質量要求不高的業(yè)

3、務，UMTS小區(qū)有著較大的覆蓋范圍；反之，對一些通信質量要求很高的業(yè)務，其小區(qū)覆蓋范圍就很小。這樣，網(wǎng)絡規(guī)劃工程師在實際工作中不可能只考慮單一的UMTS小區(qū)半徑，因為不同的業(yè)務對應于不同的小區(qū)半徑。如果把最小小區(qū)半徑，也就是說把通信質量要求最高的業(yè)務作為網(wǎng)絡規(guī)劃的標準，那么建網(wǎng)成本是極其昂貴的，也是不現(xiàn)實的。未來的UMTS網(wǎng)絡規(guī)劃工程師中級業(yè)務的小區(qū)半徑著手，這樣，小區(qū)實際有效范圍只能部分滿足高級業(yè)務的需求。目前，各大網(wǎng)絡規(guī)劃軟件公司已

4、經(jīng)著手開發(fā)和研制針對這種新的UMTS網(wǎng)絡綜合業(yè)務的有效算法[10]。</p><p>　　通過對相關文獻的學習，本文將對WCDMA的網(wǎng)絡規(guī)劃及優(yōu)化作大概的闡述，說明規(guī)劃及優(yōu)化的流程，以及規(guī)劃中應注意的事項。</p><p>　　國內外研究動態(tài)、研究方法及工作流程：</p><p>　　圖2-1 華為運營及維護網(wǎng)絡的建設參考圖</p><p>

5、<b>　　2．1 網(wǎng)絡特點：</b></p><p>　　WCDMA作為3G的主流技術之一，其規(guī)劃工作相對于以往網(wǎng)絡主要有以下特點：</p><p><b>　　業(yè)務模型</b></p><p>　　WCDMA以靈活的承載方式為用戶提供了不同的QoS的業(yè)務（即會話類型、數(shù)據(jù)流類型、互動類型、后臺類型），速率由低速話音到超

6、過2Mbit/s的高速數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡成為一個多業(yè)務的混合傳輸系統(tǒng)。建立一個科學、合理的業(yè)務模型對WCDMA無線網(wǎng)絡的規(guī)劃至關重要，這將直接影響到規(guī)劃的結果[2]、[7]。</p><p><b>　　小區(qū)呼吸效應明顯</b></p><p>　　在確定建設策略時就需要充分考慮網(wǎng)絡的中長期發(fā)展情況，選擇適當?shù)呢撦d目標、提</p><p>　　供的業(yè)務

7、類型及覆蓋、質量等規(guī)劃目標，使網(wǎng)絡建設既能滿足用戶的需要，又能獲得較高的經(jīng)濟效益[2]。</p><p><b>　　仿真的重要性</b></p><p>　　隨著系統(tǒng)復雜度增加，導致單純地使用一些傳統(tǒng)的設計方法已不能完全適用于新系統(tǒng)，</p><p>　　而需要借助于先進的仿真工具，以更快、更準確、更高效的輔助規(guī)劃設計工作。因此在WCDMA系

8、統(tǒng)的規(guī)劃設計工作中，仿真將貫穿其始終。</p><p><b>　　壓縮模式</b></p><p>　　引入壓縮模式是為了FDD下進行異頻測量或異系統(tǒng)測量。因為一套收發(fā)信機只能同時工作在一組收發(fā)頻率上，若要對其它頻率的信號進行測量，接收機需停止工作，將頻率切換到目標頻率進行測量。為了保證下行信號的正常發(fā)送，需將原來信號在剩余發(fā)送時間內發(fā)送，此即下行壓縮模式。當測量頻

9、率與上行發(fā)送頻率較近時，為保證測量效果，需同時停止上行信號的發(fā)送，此即上行壓縮模式[10]。</p><p>　　下圖為壓縮模式示意圖。</p><p>　　圖2-2 壓縮模式示意圖。</p><p>　　壓縮模式提供了靈活地進行載波、系統(tǒng)間的測量能力，使載波間、系統(tǒng)間的控制、切換更易于實現(xiàn)和有效，為HCS、GSM的實現(xiàn)提供了可靠的技術保證。但壓縮模式的采用也犧牲了

10、一定的網(wǎng)絡質量，如快速功率控制性能下降、交織性能下降等。因此，過度使用戶處于壓縮模式，對網(wǎng)絡的覆蓋和容量均會產(chǎn)生負面的影響，規(guī)劃設計時應充分考慮網(wǎng)絡情況，適當設置[1]。</p><p><b>　　2．總體規(guī)劃的步驟</b></p><p>　　根據(jù)移動通信工程建設及移動通信網(wǎng)絡規(guī)劃設計的特點，規(guī)劃設計總體上可分為以下幾個階段：</p><p&g

11、t;　?。?）可行性研究階段：側重建設的必要性、可靠性及經(jīng)濟分析。</p><p>　　此階段需要做規(guī)劃設計前詳細的調研工作，內容包括各類基礎資料的收集、現(xiàn)場條件調研與勘察、技術方案論證、投資估算和經(jīng)濟評價分析等。</p><p>　?。?）初步設計階段：側重全網(wǎng)絡方案。</p><p>　　初步設計簡稱初設，是工程設計的一個主要階段，它的主要內容是提出工程建設的技

12、術方案和投資概算，供上級主管部門審查，確定建設方案和規(guī)模。</p><p>　　具體內容包括文字說明、工程圖紙及概算3部分，需要完成基站的初步選點（包括主選點和備選點）、組網(wǎng)方案和概算編制等工作。</p><p><b>　　（3）詳細規(guī)劃</b></p><p>　　詳細規(guī)劃是將初步規(guī)劃獲得的基站數(shù)量、大致站型和配置、初步站間距作為原始輸入，

13、配合三維數(shù)字地圖，帶入仿真工具，結合初期網(wǎng)絡勘察獲得的候選站址，對所需覆蓋的區(qū)域進行認真的網(wǎng)絡覆蓋和容量效果預測和分析，并通過站址位置、站間距、天線掛高、方位角、下傾角等指標的必要調整，或必要時增減基站，最終確定最佳系統(tǒng)性能下相應的基站站址和基站數(shù)量、天線掛高、方位角、下傾角等關鍵的無線指標，為未來的工程設計奠定基礎[9]。</p><p>　?。?）施工圖設計階段</p><p>　　施

14、工圖設計是初設的補充完善，是指導施工的依據(jù)，具體內容包括文字說明、圖紙及預算3部分。圖紙主要是設備安裝施工圖，包括建設項目的各部分工程的詳圖和零部件明細表等，深度應滿足設備、材料的訂貨、預算的編制、設備安裝工藝及其他施工要求等。</p><p>　　最終網(wǎng)絡規(guī)輸出結果是工程建設、設備參數(shù)配置的基礎數(shù)據(jù)。工程參數(shù)可能包括基房面積和承重、站址高度、天線方向、天線的波束寬度和增益、天線下傾角、饋線長度、RNC和Node

15、B設備數(shù)量和容量配置、傳輸設備的接口類型和速率等，設備參數(shù)可能包括基站的發(fā)射功率、RRM參數(shù)配置、鄰區(qū)關系、位置區(qū)等設備工作的缺省參數(shù)[3]。</p><p>　　網(wǎng)絡的優(yōu)化是串穿在規(guī)劃之中的，對網(wǎng)絡運營后，使網(wǎng)絡在支持多種業(yè)務，并滿足一定QoS條件下，獲得良好的網(wǎng)絡容量，滿足一定的無線覆蓋要求，同時通過調整容量、覆蓋、質量之間的均衡關系提供最佳的服務。</p><p>　　第三章 具體規(guī)

16、劃和優(yōu)化的內容</p><p>　　從整個通信網(wǎng)絡來分，WCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃與優(yōu)化又可以分為三個子網(wǎng)絡的規(guī)劃與優(yōu)化：無線網(wǎng)絡規(guī)劃與優(yōu)化、傳輸網(wǎng)的規(guī)劃與優(yōu)化核心網(wǎng)的規(guī)劃與優(yōu)化。以下將分別討論各自的過程。</p><p>　　3．1 無線網(wǎng)絡規(guī)劃及優(yōu)化</p><p>　　圖3-1 接入網(wǎng)（無線網(wǎng)和傳輸網(wǎng)）的示意圖</p><p>　　WCDMA無

17、線網(wǎng)絡規(guī)劃的主要內容包括預規(guī)劃、初始布局、站址實地勘察等等，并且隨后在最終規(guī)劃設計方案進入試運行階段之前，根據(jù)實地勘察結果進行相應參數(shù)的修正。上述內容會一直持續(xù)進行，直到這些站點最終消失。由于WCDMA提供的每種業(yè)務都要求不同的QoS，WCDMA無線網(wǎng)絡的規(guī)劃就成為一項令人畏懼的任務。其規(guī)劃流程如下：</p><p>　　圖3-2 無線網(wǎng)絡規(guī)劃流程</p><p>　　3．1．1 預規(guī)劃階

18、段</p><p>　　在規(guī)劃階段，最重要的工作就是根據(jù)輸入和假設進行網(wǎng)絡的初始布局，從而獲得期望的覆蓋與容量。</p><p>　　基站位置的定義及基站容量決定著獲得期望的覆蓋和質量所需要的基站數(shù)目。覆蓋、容量和質量是聯(lián)合在一起的，而且網(wǎng)絡配置在獲得期望的業(yè)務標準中具有重要的作用。足夠的覆蓋、充足的容量和期望的吞吐量將是網(wǎng)絡配置設計的關鍵所在，從而獲得期望的質量標準。</p>

19、<p>　　覆蓋規(guī)劃：覆蓋應當包括所有的區(qū)域，例如密集城區(qū)、城區(qū)、城郊等等。所有這些因素都對給定蜂窩小區(qū)能夠覆蓋的距離（蜂窩小區(qū)覆蓋范圍）有影響。[4]相比GSM，小區(qū)內的容量對于覆蓋影響更大，特別是當網(wǎng)絡布局非常稠密的時候。布局稠密的網(wǎng)絡將有更多的干擾，并對質量有負面影響。</p><p>　　容量規(guī)劃：與GSM無線網(wǎng)絡相比，對容量進行分析可以發(fā)現(xiàn)WCDMA的容量更依賴于覆蓋。隨著用戶數(shù)的增加，蜂

20、窩小區(qū)覆蓋的區(qū)域將減小。由于下載業(yè)務比上傳更為普遍，下行鏈路容量將成為蜂窩小區(qū)覆蓋的區(qū)域大小的限制因素。一旦這個問題被解決了，小區(qū)配置就可以用扇區(qū)和載波（TRX）數(shù)確定下來。</p><p>　　覆蓋與容量規(guī)劃被確定，其過程需要使用無線網(wǎng)絡規(guī)劃工具進行多次的重復。其后規(guī)劃過程就轉向站址查勘和站址確認階段。就這點而言，理解所謂的AMR（自適應多速率）概念非常有幫助的，它在優(yōu)化網(wǎng)絡質量的時候能夠幫助我們選擇正確的參數(shù)

21、。</p><p>　　3．1．2 詳細規(guī)劃</p><p>　　當預規(guī)劃階段結束，并且已經(jīng)開始搜尋站址的時候，就開始了詳細規(guī)劃過程。這包括了站點實際狀況的定義，例如天線位置與高度，以及對鏈路性能和干擾分析的研究。伴隨著這個過程，將進行定義參數(shù)配置的所有重要過程。</p><p>　　詳細規(guī)劃過程有時也被看作是開局優(yōu)化，并且無線網(wǎng)絡規(guī)劃工具在其中扮演重要的角色，一些

22、從路測收集的數(shù)據(jù)也將被使用。</p><p><b>　　（1）覆蓋與容量</b></p><p>　　對WCDMA無線網(wǎng)絡的鏈路性能分析就可以獲得相當準確的天線高度、天線下傾角、方位、基站位置等等結果輸出。在進行更加準確的移動用戶數(shù)量的預測之后，上行鏈路和下行鏈路發(fā)射功率就需要確定下來。</p><p><b>　?。?）無線資源管

23、理</b></p><p>　　從空中接口資源利用的角度而言，無線資源管理（RRM）非常重要，他可以提供最佳的覆蓋和容量，而且最重要的是，它還保證了服務質量。</p><p>　　3．1．3 WCDMA無線網(wǎng)絡的優(yōu)化</p><p>　　優(yōu)化的流程開始于網(wǎng)絡規(guī)劃的早期階段，在預規(guī)劃完成之后。它和網(wǎng)絡規(guī)劃流程有輕微的差異，它更關注于配置變化帶來的性能的優(yōu)化

24、而不是網(wǎng)絡的開局。</p><p>　　優(yōu)化流程首先進行現(xiàn)有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡規(guī)劃初始階段期間完成的總體規(guī)劃方案。當前的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)在實現(xiàn)階段期間需要確認是否與原始規(guī)劃方案有任何偏差?？傮w規(guī)劃方案將說明覆蓋、容量和質量的（包括短期和長期）設計目標。</p><p><b>　?。?）關鍵性能指標</b></p><p>　　網(wǎng)絡的參數(shù)數(shù)目非常多，只有一

25、部分參數(shù)被挑選出來用于優(yōu)化，它們對無線網(wǎng)絡影響效果最顯著。這些選擇的關鍵參數(shù)是直接關系到網(wǎng)絡覆蓋、容量和質量的參數(shù)，主要的KPI可能包括呼叫成功或失敗率、掉話率、（軟）切換成功率、上行鏈路與下行鏈路平均吞吐量、不同信道的平均吞吐量。</p><p><b>　?。?）網(wǎng)絡性能監(jiān)視</b></p><p>　　網(wǎng)絡性能可以通過路測和網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（NNS）進行監(jiān)視。在WC

26、DMA無線網(wǎng)絡中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸時延可能是要監(jiān)視的最關鍵的方面。甚至在實時數(shù)據(jù)內，每個應用都必須監(jiān)視和測量，避免QoS要求的下降。</p><p><b>　?。?）參數(shù)調整</b></p><p>　　關鍵參數(shù)可以分為以下幾組：</p><p><b>　　切換優(yōu)化；</b></p><p><

27、;b>　　分組調度優(yōu)化；</b></p><p><b>　　功率控制優(yōu)化；</b></p><p><b>　　接納控制優(yōu)化。</b></p><p>　　3．2 傳輸網(wǎng)的規(guī)劃</p><p>　　傳輸網(wǎng)規(guī)劃的范圍包含了Iub,Iu和Iur接口，它們分別是BS和RNC之間、RN

28、C和CN之間，以及各RNC之間的接口。其規(guī)劃過程如圖：</p><p>　　圖3-3 傳輸網(wǎng)的規(guī)劃流程</p><p>　　3．2．1 預估階段</p><p>　　因為此時重要分為話音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務，故預估也分兩部分：</p><p>　　CS域：包括1）語音激活因子（VAF）開銷；2）軟切換開銷；3）協(xié)議開銷；4）信令開銷。</p&

29、gt;<p>　　PS域：包括1）傳輸接口信令；2）其他因素：若是數(shù)據(jù)呼叫，除了與信令相關的如UDP、IP等開銷外，還有一些開銷會被添加，尤其是與GTP相關的開銷；3）RNC預估，RNC的容量決定如下結果：接口流量（如Iub、Iur、Iu）；TRX的數(shù)目；BTS的數(shù)目。</p><p>　　3．2．2 詳細規(guī)劃</p><p>　　詳細規(guī)劃包含了4個方面：2Mbit/s方案，

30、參數(shù)規(guī)劃（ATM）、同步以及網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（NMS）規(guī)劃?，F(xiàn)在主要討論下面幾個部分：</p><p><b>　　參數(shù)規(guī)劃</b></p><p>　　對ATM規(guī)劃中應注意定義以下方面：</p><p><b>　　業(yè)務種類；</b></p><p><b>　　VP和VC的連接；</

31、b></p><p>　　VP和VC的數(shù)目（即VPI和VCI）；</p><p>　　VP和VC的交叉連接；</p><p>　　物理層、VP和VC連接參數(shù)。</p><p>　　所有這些ATM規(guī)劃的方面都十分復雜，對于大型網(wǎng)絡來說更是如此。在網(wǎng)絡的初始階</p><p>　　段，規(guī)劃過程將十分復雜和枯燥，因此我

32、們應該使用優(yōu)秀的ATM規(guī)劃工具。</p><p><b>　　同步方案</b></p><p>　　3G網(wǎng)絡的同步方案與2G網(wǎng)中的情況十分相似。時鐘信號的傳遞順序是由MSC到BSC，再到BTS，再由BTS到其他網(wǎng)元。外部時鐘（通常是主參考時鐘）首先加載到MSC，然后由MSC進一步傳遞到MGW，由此進一步傳遞到RNC，最后被送往各個基站和其他網(wǎng)元。</p>

33、<p>　　應該記住很重要的一點是：即使在3G網(wǎng)中仍有部分網(wǎng)元可能屬于2G網(wǎng)。在這種情況下，應當仔細檢查ATM參數(shù)，因為2G網(wǎng)元用于處理TDMA業(yè)務，并認為業(yè)務接收都是同步的，而ATM中并非如此。</p><p><b>　　網(wǎng)絡管理設計方案</b></p><p>　　傳輸網(wǎng)的最后一步規(guī)劃是網(wǎng)絡管理設計方案，包括DCN（數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡）通信管理。</

34、p><p>　　在進行DCN規(guī)劃時，設計者必須要考慮許多方面，主要還是Iub接口的容量。Iub接口的容量范圍是32~128kbit/s。另一個方面是拓撲結構，包括樹形和鏈形拓撲結構。連接可以是基于IP-over-ATM或純IP的。在任一情況下，IP尋址要保證在網(wǎng)元和技術方面都留有未來擴容的空間[7]。</p><p>　　3．2．3 傳輸網(wǎng)優(yōu)化</p><p>　　優(yōu)化

35、起始于數(shù)據(jù)收集。收集的數(shù)據(jù)主要包括現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)，如基站配置、網(wǎng)絡拓撲、鏈路預算值、試運轉數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)（即在基站試運轉時檢測到的功率水平），以及各KPI的情況。</p><p>　　優(yōu)化過程注重網(wǎng)絡分析，包括容量分析及質量分析。為保證服務的餓質量，異步傳輸模式被B-ISDN業(yè)務所選用。因此，ATM是3G優(yōu)化的核心領域。</p><p>　　優(yōu)化止于參數(shù)設定為一個循環(huán)周期。整個分析過程所需的輸入

36、條件可以分為三個主要類別：預估參數(shù)構成第一類別；第二類輸入條件來自使用中的現(xiàn)網(wǎng)，例如鏈路容量和所用傳輸介質，以及同步和網(wǎng)絡管理的設定；第三類輸入條件是ATM和無線網(wǎng)參數(shù)。</p><p>　　3．3 核心網(wǎng)的規(guī)劃及優(yōu)化</p><p>　　核心網(wǎng)規(guī)劃的范圍包括網(wǎng)絡元素的初始布局，例如CS側的MGW、MSC（與VLR）和HLR（與AC及EIR），而PS核心域則包括SGSN、GGSN以及接口

37、。其過程如圖：</p><p>　　圖3-4 核心網(wǎng)的規(guī)劃流程</p><p>　　網(wǎng)絡元素、接口和信令規(guī)劃是核心網(wǎng)規(guī)劃中關注的主要領域。而最終優(yōu)化設計方案將包括現(xiàn)有網(wǎng)絡元素變化（例如容量的增加）、新的網(wǎng)絡元素以及它們的位置、過渡元素和過渡層的定義、新的簡化的數(shù)量設計方案等等各方面的建議。而且這個方案也涵蓋了網(wǎng)絡接口的優(yōu)化以及連接外部網(wǎng)絡的接口的優(yōu)化。</p><p&g

38、t;　　由于核心網(wǎng)涉及的網(wǎng)絡元素以及時間問題，該網(wǎng)的規(guī)劃及優(yōu)化不在本課題研究之內，故不再闡述。</p><p>　　第四章 可能的研究成果及小結：</p><p>　　在實際的規(guī)劃與優(yōu)化中，并不是將各個網(wǎng)絡獨立分析進行設計的，往往是相互滲透的，特別是工程中常把無線網(wǎng)和傳輸網(wǎng)一起構成“無線接入網(wǎng)”（RAN），進行統(tǒng)一的規(guī)劃及優(yōu)化。[3]</p><p>　　在對WCD

39、MA網(wǎng)絡規(guī)劃及優(yōu)化的原理、意義和流程等知識的掌握的前提下，作者將完成工程上網(wǎng)絡規(guī)劃及優(yōu)化，主要是對無線接入網(wǎng)的規(guī)劃和優(yōu)化。作者將對特定的區(qū)域進行清頻測試、基站勘測等基本數(shù)據(jù)的采集，并分析數(shù)據(jù)。在軟件使用權限允許的條件下，根據(jù)采集到的參數(shù)盡量完成相關的仿真測試，最終提交網(wǎng)絡的規(guī)劃和優(yōu)化的報告方案。</p><p>　　通過對文獻的學習可發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡的規(guī)劃及優(yōu)化是圍繞著網(wǎng)絡的有效覆蓋和合適的容量兩大要求展開的，接著根據(jù)

40、建網(wǎng)區(qū)域的各自特點，選擇或調整基站的類型、天線的種類與方向、發(fā)射功率的參數(shù)等等 ，最終實現(xiàn)運營商的利益和用戶服務質量的最佳協(xié)調。</p><p>　　由于網(wǎng)絡的規(guī)劃與優(yōu)化，特別是優(yōu)化是一個長期的工作，因此工程經(jīng)驗對工作有著非常重要的指導作用 。相比于我國的WCDMA網(wǎng)絡處于實驗狀態(tài)中，歐洲的WCDMA網(wǎng)絡擁有多年的使用與成長經(jīng)歷，因此我們應多加學習可以收集到的歐洲的組網(wǎng)案例，總結他人的經(jīng)驗，指導自己的工作。<

41、;/p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1]陳澤強等譯.WCDM技術與系統(tǒng)設計：第三代無線系統(tǒng)的接入第三版.北京：機械工業(yè)出版社.2005</p><p>　　[2]郭東亮.第三代移動通信規(guī)劃設計手冊：WCDMA規(guī)劃設計手冊.北京：人民郵電出版社.2005.</p><p>　　[3]楊峰義等.

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