如何規(guī)劃3G網(wǎng)絡(luò)

2019-11-03 09:19:40

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供稿：網(wǎng)友

　　張凌云蔣美景田鐵紅鄧志成

　　今年下半年，MTnet第二階段測(cè)試即將結(jié)束，中國(guó)啟動(dòng)3G的日子已經(jīng)指日可待。

　　在這最后等待的日子里，政策會(huì)怎樣？運(yùn)營(yíng)商在做什么？想什么？電信設(shè)備制造商、SP們又在做什么呢？

　　我們開(kāi)辟這個(gè)專欄，希望能給所有關(guān)心3G的人和企業(yè)，提供一個(gè)展示自己的舞臺(tái)。

　　隨著時(shí)間推移，3G移動(dòng)通信技術(shù)日漸成熟，3G網(wǎng)絡(luò)的部署已經(jīng)提到日程上來(lái)。有關(guān)3G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)原則更多地從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、規(guī)劃及優(yōu)化來(lái)考慮。實(shí)際上，由于從設(shè)計(jì)的理念上來(lái)說(shuō)，3G與2G及2.5G的網(wǎng)絡(luò)是有顯著不同的，這種不同，除了表現(xiàn)在無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)上外，還表現(xiàn)在核心網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、支撐系統(tǒng)的規(guī)劃、業(yè)務(wù)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)等許多方面。3G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的，在此，文章僅就一些大的原則提出3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基本思路和方法。

　　網(wǎng)絡(luò)組織架構(gòu)和規(guī)劃總則

　　無(wú)線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作是隨著小區(qū)制蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的出現(xiàn)而提出的，在大區(qū)制移動(dòng)通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)的覆蓋范圍和容量都由設(shè)備性能直接決定，而不需要考慮太多復(fù)雜的規(guī)劃。到了蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)階段，隨著基站和小區(qū)數(shù)目增加，覆蓋和容量不但與設(shè)備性能相關(guān)，還與各小區(qū)基站的站點(diǎn)選擇、參數(shù)選擇、小區(qū)間干擾、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等多方面因素相關(guān)，在綜合考慮這些因素的過(guò)程中，逐步形成了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)。一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)通常包括無(wú)線接入部分、傳輸部分和交換部分。因此相應(yīng)的無(wú)線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃也分為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、傳輸中繼規(guī)劃和交換網(wǎng)規(guī)劃三個(gè)部分，如拓?fù)鋱D所示。該圖展示了3G網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)網(wǎng)之間的關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)組織及采用的主要技術(shù)路線。在這里只就無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃部分作詳細(xì)的描述。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作內(nèi)容是什么呢？概括地說(shuō)，它是根據(jù)規(guī)劃的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特性以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的需求，設(shè)定相應(yīng)的工程參數(shù)和無(wú)線資源參數(shù)，并在滿足一定信號(hào)覆蓋、系統(tǒng)容量和業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的前提下，使網(wǎng)絡(luò)的工程成本最低。因此，要規(guī)劃好無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，首先就需要了解無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，它是規(guī)劃的基礎(chǔ)，因?yàn)椴煌臒o(wú)線網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)決定了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。例如GSM 網(wǎng)絡(luò)的頻率復(fù)用帶來(lái)頻率規(guī)劃的問(wèn)題，CDMA 網(wǎng)絡(luò)使用擾碼相位區(qū)分小區(qū)，則帶來(lái)了擾碼相位規(guī)劃的問(wèn)題等。其次，在進(jìn)行規(guī)劃之前，還需要了解網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的需求、其中包括運(yùn)營(yíng)商的要求網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境、無(wú)線業(yè)務(wù)需求等。運(yùn)營(yíng)商的要求對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃有指導(dǎo)意義，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境不同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的策略也要作相應(yīng)的改變，網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的無(wú)線業(yè)務(wù)需求，決定了網(wǎng)絡(luò)需要達(dá)到的性能指標(biāo)。第三，在了解了需求以后，就可以開(kāi)始進(jìn)行具體的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃了。規(guī)劃的最終目標(biāo)是要滿足一定的信號(hào)覆蓋、系統(tǒng)容量和業(yè)務(wù)質(zhì)量指標(biāo)。達(dá)到這些目標(biāo)的手段就是合理設(shè)置系統(tǒng)的工程參數(shù)和無(wú)線資源參數(shù)。最后考慮網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)效益，要求我們規(guī)劃時(shí)在滿足規(guī)劃目標(biāo)的情況下，盡可能保證工程的造價(jià)最低，因而很多時(shí)候都需要在兩者之間進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋?quán)衡。由于WCDMA 系統(tǒng)的軟容量混合業(yè)務(wù)等特點(diǎn)，WCDMA 系統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃變得更加復(fù)雜。另外，目前WCDMA中R99版技術(shù)和產(chǎn)品都比較成熟，和現(xiàn)網(wǎng)的兼容性較好；R4版引進(jìn)了軟交換技術(shù)，采用承載和控制相分離的原則，便于新業(yè)務(wù)的開(kāi)展和網(wǎng)絡(luò)的更新。所以，對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，采用哪種技術(shù)，既要考慮其技術(shù)的成熟度，也要考慮技術(shù)的先進(jìn)性。

　　無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃原則

　　1無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃總體原則和主要技術(shù)指標(biāo)：

　　1）無(wú)線網(wǎng)設(shè)計(jì)總體原則

　　第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下主要原則：

　　（1）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋要與業(yè)務(wù)規(guī)劃結(jié)合起來(lái)

　　（2）室外與室內(nèi)覆蓋并重

　　（3）網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)要具有向前良好的擴(kuò)展性，即系統(tǒng)容量以滿足用戶增長(zhǎng)需要為衡量，要能方便地進(jìn)行擴(kuò)容。

　　（4）要規(guī)劃好無(wú)線支撐系統(tǒng)的建設(shè)，能提供不同用戶的QoS等級(jí)服務(wù)。

　　（5）考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、技術(shù)手段的未來(lái)發(fā)展和演進(jìn)方向

　　2）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的主要技術(shù)指標(biāo)

　　無(wú)線網(wǎng)絡(luò)初始布局是基于運(yùn)營(yíng)商對(duì)下一方面的要求，估計(jì)可能的配置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量的一個(gè)過(guò)程，主要有：

　　覆蓋：覆蓋區(qū)、區(qū)域類型信息、傳播條件；

　　容量：可用頻譜、用戶增長(zhǎng)預(yù)測(cè)、業(yè)務(wù)密度信息；

　　服務(wù)質(zhì)量：區(qū)域定位概率（覆蓋率）、阻塞率、終端用戶吞吐量。

　　初始布局包括無(wú)線鏈路預(yù)測(cè)、覆蓋分析、容量估計(jì)和最后對(duì)站點(diǎn)、基站硬件、RNC、不同接口設(shè)備和核心網(wǎng)絡(luò)元素（電路域和分組交換域的核心網(wǎng)）等數(shù)量的估計(jì)。

　　在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，上述這些指標(biāo)中，最關(guān)鍵的是對(duì)無(wú)線鏈路的預(yù)測(cè)、覆蓋效率的規(guī)劃及負(fù)載因子和頻譜效率的計(jì)算。要特別注意上下行鏈路規(guī)劃的特點(diǎn)和不同。

　　2無(wú)線網(wǎng)設(shè)計(jì)流程

　　2．1無(wú)線網(wǎng)設(shè)計(jì)流程

　　無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

　　2．2無(wú)線網(wǎng)設(shè)計(jì)方法

　　WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量和網(wǎng)絡(luò)性能之間的關(guān)系是相互影響、相互制約的。用戶的分布、用戶的移動(dòng)速度以及用戶的業(yè)務(wù)模型都直接影響到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量和網(wǎng)絡(luò)性能，因此傳統(tǒng)的鏈路預(yù)算、容量推算等方法都無(wú)法準(zhǔn)確地反映未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況。傳統(tǒng)的鏈路預(yù)算、容量推算結(jié)果只能作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的第一步，即估算網(wǎng)絡(luò)的大致建設(shè)規(guī)模及確定基本建設(shè)方案。只有采用上面流程中專用的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和仿真工具，并建立準(zhǔn)確的地理環(huán)境模型、用戶業(yè)務(wù)和行為模型，才能仿真出實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效果。

　　1）基站選擇和設(shè)置原則（如圖1所示）

　　2）基站(Node B)的設(shè)置原則

　　基站設(shè)置關(guān)系到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)效果、全網(wǎng)通信質(zhì)量以及建成后的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。基站的設(shè)計(jì)主要有如下原則：

　　(1) 根據(jù)業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)結(jié)果，確定建設(shè)規(guī)模；

　　(2) 應(yīng)滿足覆蓋及話務(wù)的要求，既要將基站設(shè)置在真正有話務(wù)需求的地區(qū)，又應(yīng)考慮基站的有效覆蓋范圍，使系統(tǒng)滿足覆蓋目標(biāo)的要求；

　　(3) 在目前技術(shù)手段和可使用頻段的前提下的基站設(shè)置密度和容量；

　　(4) 保證重要區(qū)域能夠?yàn)橛脩籼峁┮苿?dòng)通信業(yè)務(wù)，如國(guó)家重點(diǎn)旅游區(qū)、主要公路、金融區(qū)、居民密集區(qū)及一些大型企業(yè)集團(tuán)；

　　(5) 應(yīng)考慮與其他系統(tǒng)的干擾因素，保證必要的空間隔離。

　　在上述原則的基礎(chǔ)上，要設(shè)計(jì)好無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，就需要規(guī)劃好基站的數(shù)目。基站數(shù)目的規(guī)劃主要采用下面兩種方法進(jìn)行綜合考慮：

　　1．以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋為依據(jù)的基站預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)方法：

　　在這種設(shè)計(jì)方法中，首先需要列出基站覆蓋的參考業(yè)務(wù)，主要把握如下關(guān)鍵點(diǎn)：

　　（1）確定業(yè)務(wù)類型，并列出業(yè)務(wù)的鏈路預(yù)算屬性。如AMR業(yè)務(wù)384kpbs室外業(yè)務(wù)，最大路徑耗損為146dB

　　（2）確定傳播模型：3G經(jīng)典模型有COST23 Hata模型、奧村模型等。

　　（3）確定模型后，需要傳播模型的校正：一般是對(duì)不同的地理分區(qū)，選擇3～4個(gè)具有代表性的區(qū)域進(jìn)行模型校正，一條測(cè)試路徑應(yīng)該是8字型或螺旋性，避免系統(tǒng)誤差。

　　（4）模型有效的標(biāo)準(zhǔn)：校正后的模型，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模型的方差不大于8dB, 否則要考慮測(cè)試路徑、地理分區(qū)、測(cè)試數(shù)據(jù)的有效性。

　　(5) 參考業(yè)務(wù)一般城區(qū)基本覆蓋：3km2。不同地理分區(qū)覆蓋面積不同，覆蓋面積與傳播模型有關(guān)。

　　(6) 基站預(yù)算＝總覆蓋區(qū)域/(參考業(yè)務(wù)覆蓋范圍，如：3km2 )

　　其設(shè)計(jì)步驟如圖3所示。

　　2．以業(yè)務(wù)為依據(jù)的基站預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)方法：

　　（1）確定業(yè)務(wù)模型：包括分組業(yè)務(wù)模型和語(yǔ)音業(yè)務(wù)模型。CS業(yè)務(wù)主要有如下模型：坎貝爾模型、等效愛(ài)爾蘭法、Post Erlang-B方法。以坎貝爾模型為代表，因?yàn)樗墙鉀Q混合實(shí)時(shí)類業(yè)務(wù)模型的理論計(jì)算方法之一，其特點(diǎn)是該模型預(yù)算值適度。

　　（2）確定總業(yè)務(wù)量的預(yù)測(cè)分布。

　　（3）以坎貝爾模型算出基站預(yù)算＝坎貝爾業(yè)務(wù)/基站坎貝站坎貝爾。

　　（4）核算CS域剩余信道容量是否滿足PS域數(shù)據(jù)承載。如不能滿足，則根據(jù)數(shù)據(jù)承載需要增加基站預(yù)算。

　　基站數(shù)的規(guī)劃數(shù)值：取業(yè)務(wù)與覆蓋算法的最大值為基站規(guī)劃數(shù)。

　　結(jié)論

　　3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃是一項(xiàng)復(fù)雜浩大的工程，由于3G業(yè)務(wù)的多樣性和3G系統(tǒng)本身的許多新特點(diǎn)，如小區(qū)呼吸等特點(diǎn)，它的設(shè)計(jì)復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于GSM二代移動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)劃。在3G無(wú)線系統(tǒng)的詳細(xì)規(guī)劃中，需要每個(gè)區(qū)域的實(shí)際傳播地圖和營(yíng)運(yùn)商對(duì)業(yè)務(wù)的充分估計(jì)、規(guī)劃工具和選擇基站位置及網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，詳細(xì)規(guī)劃后還需要分析每個(gè)下區(qū)的容量和覆蓋。在3G無(wú)線系統(tǒng)中，每個(gè)用戶影響其他用戶并引起他們發(fā)射功率的變化，這些變化本身再次引起變化等。因此，整個(gè)預(yù)測(cè)過(guò)程需要迭代進(jìn)行，直到發(fā)射功率達(dá)到穩(wěn)定值。移動(dòng)速率、多徑信道分布和所用業(yè)務(wù)的比特率、類型也比二代TDMA/FDMA系統(tǒng)中所起作用重要。此外，在3G無(wú)線系統(tǒng)中，上行鏈路和下行鏈路的快速功控中包括軟/更軟切換和正交下行信道，他們也影響系統(tǒng)性能。另外，在3G無(wú)線系統(tǒng)中，基站的靈敏度依賴于用戶數(shù)和所有小區(qū)中采用的比特率，因此，3G基站的靈敏度要視特定的小區(qū)和業(yè)務(wù)而定。