射頻---網絡優化中的關鍵問題

2019-11-03 09:18:49

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供稿：網友

　　朱獨清，于上海第二工業大學獲得工學學士學位。現任RFS(Radio Frequency Systems )公司地區產品經理，主要負責公司在中國地區的通訊產品，包括傳輸纜線、基站天線、微波天線及無線分布式系統。

　　引言

　　由于中國的無線蜂窩網絡運營商將注意力集中在利用其現有設備提高無線蜂窩網絡的性能上，因此采用先進的網絡監測工具來實現對射頻覆蓋范圍的嚴格控制就成了實現網絡優化的關鍵所在。

　　盡管中國的無線蜂窩通訊已經歷了十年的飛速發展，但這一市場仍保持著高速增長的勢頭，因此運營商在努力滿足市場需求的同時不斷地遇到挑戰。消費者和商業人士不但期望無線蜂窩通訊業務有更高的品質和實用性，對于所謂的縱向延伸技術（如：基于現有2G網絡的數據業務）的需求也與日俱增。對于運營商們來說，2.5G業務同樣被他們看作是在中國這個快速增長的市場上擴張業務和保持競爭力的頗具潛質的利器。中國無線蜂窩通訊市場雖然已經相當龐大，但仍然在快速地增長著，這就意味著網絡規劃和網絡優化已變得比以前更為地重要。網絡越復雜，涉及的業務層越多，需要考慮并實現兼容的參數的數量也就越多。當網絡的業務模式隨時可能發生變化且網絡間彼此干擾時，網絡優化技術，相對于尚未實施優化的網絡，更顯出其無窮的魔力。

　　在世界的其它地方，運營商同樣面臨著網絡優化的問題。例如，在無線蜂窩通訊市場較為成熟的歐洲和南亞地區，運營商出于將資本投資最小化和現有資產回報最大化的目的而進行網絡優化。這似乎是一個恒定不變的規律：為了保證無線蜂窩網絡容量和業務質量的穩定，必須對無線蜂窩網絡不斷地進行優化。無線通信顧問John Smyth曾在總部位于澳大利亞的Telstra 擔任移動網絡射頻系統部門的總經理15年。他說： “在模擬通信時代我們認識較早的一些事物中就包括了這一點，無線蜂窩系統需要不斷地進行重新設計。由于網絡架構在不斷地擴張，業務的模式在不斷地變化，系統內部必須要有一定的靈活性以適應這些新的變化。系統的靈活性或許可以作為網絡優化的準則，它在網絡覆蓋、容量以及日顯重要的服務質量間起著不斷調節平衡的作用。Smyth說：“出于對這種靈活性的需要，運營商們必須時時刻刻地跟蹤網絡工作狀況，這是網絡優化的第一步。”Wolf Mende是德國的T-Mobile公司無線規劃系統部門的負責人，在這一點上，與Smyth的觀點相同。他認為運營商必須對關鍵性能指標（KPI），如切換成功率、掉話率、保持時間和網絡堵塞，連續不斷地進行監測，以獲得可能需要作調整地區的指標數據。 Mende指出：“如果需要的話，還得進行相關基站的場強測量，這樣我們所獲得的就是網絡中真實的干擾情況，而不是基于模型的預測。”

　　同頻干擾問題

　　Mende和Smyth都認為網絡優化所面臨的最大問題是控制射頻的干擾。在GSM網絡中，同頻干擾屏蔽了低電平的載波信號，造成了話音質量的下降；而在CDMA網絡中，干擾耗盡了網絡容量，使得噪聲電平增加。這兩種情況導致的最終結果都是網絡性能下降，從而使用戶滿意度降低。 Smyth認為：“在成熟的網絡中，上述問題與網絡覆蓋無關。要真正解決問題必須對干擾進行控制。其目的是讓信號到需要它的地方去，遠離不需要它的地方。因而，射頻管理是網絡規劃及網絡優化的基本步驟之一。”

　　朱獨清――RFS公司基站天線系統地區產品經理認為：“這是一個棘手的問題，由于小區眾多，在進行網絡優化的時候，我們必須保證在傳輸能量的同時沒有形成疊加，這一點對每個使用同一頻率的CDMA 系統的小區來講尤其重要。 ”對網絡頻率進行詳盡規劃，為我們宏觀衡量傳輸質量提供了一種有效的方法。但是，當診斷出問題區域并對相關問題進行排除時，都不可避免地需要對系統本身的某一點進行調諧。Mende說：“在上述情況下，我們能夠進行調校的是天線波束。我們從運行中的系統獲得測量數據，在對測量結果進行分析后，決定需要修改哪些參數，比如天線方向，傾角或傳輸功率。”

　　但是，僅僅調整天線波束非但不能解決問題，還會引起同頻干擾。這是因為如果對天線產生的射頻能量未加嚴格控制，其雜散旁瓣以及后瓣可能會在相鄰或鄰近小區的方向上產生影響，形成干擾隱患。在一個成熟的市場中，當某地有多個運營商存在，并且天線又位于同一站點時，該地的小區干擾問題也會層出不窮，這些讓網絡優化人員頭痛不已。　

　　讓射頻到需要它的地方去

　　對射頻能量加強控制的需要促進了目前天線技術的不斷發展。這些發展旨在降低雜散發射，加強對天線覆蓋范圍的控制。Vibhore Bharti―― 印度無線蜂窩網絡運營商Idea Cellular的射頻規劃經理認為：“天線在網絡優化中起著非常重要的作用，它是射頻管理的主要部分。提高天線效率，即控制頻率污染的能力是十分重要的一個環節。”朱獨清認為： “我們要做的是保證射頻能量在不造成任何污染的情況下進行傳播，讓能量到需要它的地方去，遠離不需要它的地方。因此，抑制天線旁瓣和后瓣，并且通過調校電傾角來調整天線覆蓋范圍是相當重要的。小區越小時，其重要性越為突出，因為傾角越大，潛在的干擾就越大。”

　　在GSM網絡中，干擾影響的大小通常用載波信號(C)與同頻干擾水平(I)的比值來表示，也稱為C/I比值。GSM網絡可接受話音質量的最小C/I值為9-10分貝。當干擾水平降低時，C/I值便增高，話音質量和網絡容量因此得到改善。

　　朱獨清談到，有關研究顯示C/I值的提高與天線上波瓣的抑制度有關。在尋求降低干擾水平時，盡可能地對上波瓣進行抑制就成了天線設計師和制造商關注的焦點。過去，上波瓣的抑制度通常在12dB以內，而如今的目標抑制度已達到了18-20dB。RFS的Optimizer系列天線更在整個傾角范圍內取得了高于20dB的抑制度。旁瓣相對于主瓣越小，天線抵御同頻干擾的能力就越強。如果引起干擾的不是第一上波瓣，則可能是第二上波瓣，因此每個不需要的信號都必須盡量小。

　　Smyth 也同意射頻管理的第一步是對天線進行調校。他稱電傾角調校功能為現代成熟網絡的小區規劃和管理的一大優勢。以機械方式對天線波束進行傾角調校雖然易于操作，但對雜散旁瓣的輻射收效甚微，甚至會增加來自于后瓣的干擾。而電傾角調校技術能將所有的主瓣、后瓣和旁瓣傾斜至同一角度，也就是說，電傾角調校技術可在不同傾角角度對旁瓣進行輻射管理，以加強對干擾的控制。與客戶的接觸點——基站天線

　　Smyth認為： “基站天線是運營商與客戶的主要接觸點。但是，讓我覺得奇怪的是運營商會不惜花上數十萬美元收購、開發一個基站，而對僅需數百美元投資的天線及其維護卻要斤斤計較。實際上，在你未將基站建設完成、投入運行并指向用戶的方向之前，你在基站上的所得為零。" 這就給網絡運營商們提出了一個值得思考而又十分有趣的問題：將現有的天線升級為更高性能的天線有什么好處？朱獨清認為：“這樣做可以增加網絡容量，從而延緩了僅僅為滿足容量需求而進行的網絡升級。 "Smyth 相信，這個思路對那些追求將現有投資回報最大化的運營商來說是頗具吸引力的。他說：“通過升級實現用較高性能的天線替代現有天線，便能夠以低得多的成本獲得足以應付各種變化的網絡適應力，降低網絡的總體干擾水平、減小掉話率、延長保持時間、提高網絡利用率。”一位最近剛剛更換了全網基站設備的美國曼哈頓的運營商說：“我真希望我當時就知道這個信息，這樣我就有機會去驗證一下是不是只花十分之一的錢升級天線系統，就能夠大幅度改善服務并提高網絡的最終容量。”

　　在另一方面， T-Mobile的Mende卻較為審慎。他認為：“采用較高性能的天線總是有好處的。在建設新基站時，我們總是應該采用具有最好干擾抑制特性的天線，但是否替換現有天線卻很難決定！”

　　網絡發展帶來的問題

　　當網絡不斷發展、新技術不斷產生，網絡優化工作就會更頻繁，而地位也就更為重要。例如：實時視頻傳播等3G業務，將導致大量不可預測的小區業務負載，優化難題中又必須考慮網絡覆蓋這一因素。 2003年底，T-Mobile將會推出其德國 UMTS網絡。Mende敏銳地注意到：“我們面臨著許多挑戰。因為網絡動態狀況不同，預計3G網絡對于干擾的敏感度會比GSM網絡更高。我們已從理論上進行了所有的計算。現在，是檢驗我們的計算與真實情況間差距的時候了。”

　　對將來網絡優化的預期，促使對遠程天線傾角控制技術需求的增加（遠程天線傾角控制技術主要是指從天線塔頂以外的其它地點對天線傾角進行控制的能力）。Smyth認為遠程傾角控制有許多優點：無需租用設備登臨天線塔的費用；避免了對在同一地點擁有基站的其它運營商的影響；簡化了網絡的重新設計中可能需要的經常性傾角調控操作。 Smyth說： “我們的目標就是讓運營商能夠全天動態地根據業務流量模式的變化對網絡進行調整。我的設想是針對各種業務流量情況進行一整套預設值的設定，使所有的天線都能夠針對某一特定的小區規劃做出調整，而這一設想特別適用于 CDMA系統。”

　　Mende也有著類似的設想。他設想在網絡監測、規劃和運行間存在著閉合環回控制。 “對網絡動態狀況、網絡的季節性變化及每周的變化進行跟蹤是很有好處的。我們可以觀察業務流向，然后對這些地區進行優化。而要迅速做到這一切，我們需要實現對天線系統的遠程控制。”朱獨清則認為遠程傾角控制是多功能、高性能天線的另一個基本特性。“首先，你需要一個能夠控制旁瓣的天線；然后，你需要將其遠程激活；最后，你必須能夠提供可行的、最佳優化方案所需的網絡管理信息。至此可以看出，以上討論都是基于許多國家運營商都必須面對的業已成熟的2G市場。正像本月財務報告所顯示，用戶增長已趨于平緩。而另一方面，在中國市場，無線蜂窩通訊仍然保持著迅猛發展的勢頭。無論是在何種情況下，運營商都面臨這樣一個問題，現有網絡是否能夠滿足其所承載的需求，尤其是能否滿足包含GPRS和EDGE業務的多樣化需求。

　　無論是高性能的用于控制干擾的天線，還是用于完成優化流程的先進的監測工具都已存在，而關鍵是要以長遠的眼光看問題。新技術的實施不僅能帶來立竿見影的效益，而且也為網絡滿足未來的需求作好了準備。下面，你該做的就是邁出你行動的第一步。

　　[圖片說明]:

　　高性能天線的旁瓣抑制度已達到了高于20dB的水平，足以降低同頻干擾。

　　研究顯示同頻干擾與天線上波瓣抑制度間有很強的關聯性。

　　< RFS_network op_3.jpg>在網絡優化方面，RFS Optimiser APXV系列高性能天線與Optimiser RT遠程傾角控制系統（正在安裝）配套，可進行嚴格的覆蓋調整。

----《中國移動通信》