如何規劃3G無線網絡
2019-11-03 09:33:09
供稿：網友
眾所周知，無線資源是3G網絡中最為寶貴的資源，而無線系統投資在整個3G網絡投資中也占據了相當大的比例。因此如何盡量提高頻譜效率、充分利用無線網絡設施向盡量多的用戶提供高性能的接入服務就成了運營商最為關心的一個問題。除了設備和技術水平的因素外，無線網絡規劃也是其中非常重要的一環，它將直接影響到網絡性能和建設成本。由于設計方法和經驗的問題也經常導致網絡實際部署后達不到原定的設計要求。
規劃特點
由于CDMA技術具有較高的頻譜利用效率，目前幾種主要3G技術均基于CDMA接入方式。與傳統的時分多址和頻分多址系統相比，基于CDMA的無線系統(包括IS95、 cdm a 2000 和UMTS等)有其共同的顯著特點，即各種參數彈性很大，不確定性也隨之增大，網絡設計更為復雜。如果規劃方法不正確或缺乏經驗，不僅無法獲得預期的容量增益，而且會降低系統性能。概括而言，CDMA無線網規劃具有如下特點：首先，
CDMA是一個自干擾系統，每個用戶都對其它用戶構成干擾，每個小區都對其它小區構成干擾。鏈路性能和系統容量取決于干擾功率的控制結果，因此進行干擾分析、功率配置和軟切換規劃等工作顯得尤為重要。但是由于各種因素相互制約，往往牽一發而動全身。以軟切換為例，它雖然能夠改善(上行鏈路的容量)網絡運行質量，但卻影響了下行鏈路容量，因此需要將軟切換區域控制在一個合理的范圍。
CDMA系統的覆蓋、容量和通信質量相互關聯，彼此影響。例如在鄉村、公路沿線等低話務密度地區，覆蓋是主要問題，由于移動臺的發射功率有限，網絡覆蓋范圍受限于上行鏈路(基站需有功率足夠大的功放)，而上行鏈路的小區邊界又受上行負載因子的影響；在高話務密度地區，如市區，系統容量取決于下行鏈路的可分配功率，通過分配不同的導頻功率，可以控制下行鏈路的覆蓋范圍。小區大小依賴于所承載的業務量，而小區所承擔的業務量又由小區面積決定，彼此循環制約。如果能找到較為理想的平衡點，不僅能滿足業務需求，而且可以降低網絡成本。
另外，在CDMA網絡中容易出現導頻污染、無主服務小區等共性問題。有時由于站址布局不合理或受地形地貌的影響，會有過多的無線信號能量投射到相鄰小區，從而產生導頻污染，在市區或郊區很容易發生這種現象。當在同一區域有過多(數目超過Rake接收機的 Fin ger 數)強度接近的信號時，容易發生掉話。只有在設計階段努力克服上述問題，才便于以后的網絡優化。
與第二代CDMA無線網絡相比，3G網絡設計更為復雜。這主要是因為3G系統將不僅限于提供話音業務和低速電路型數據業務，而是支持包括高速分組數據業務在內的多種業務接入能力。每種業務可以有不同的質量要求(Q o S ) ，例如話音業務的FER典型值為2%，不同速率等級的分組數據業務的BLER可以從1%到10%取值等。QoS的不同將直接影響Eb/No的設定和最終網絡設計結果。
在3G網絡規劃中，除了話音業務仍采用 Erla ng 或BHCA度量外，其它主要的數據業務，如WWW、FTP、 EMAIL 等，需建立相應的呼叫模型，在這方面業界進行了大量的理論研究，并有 In ternet 和目前無線網絡上的實際統計數據可供借鑒，3GPP和3 GPP2 也提出了參考模型，數據業務量多采用忙時會話次數(B HSA ) 或忙時平均數據吞吐量(K bps ) 等參數衡量。設計者要結合各地區預計的市場需求，進行業務定義、模型選取，將業務量匯總后映射成對不同種類物理信道的實際需求。需注意的是，所選取的數據呼叫模型將直接影響網絡的用戶容量。
3G網絡業務的一個顯著特點是上下行鏈路的非對稱性，即下行帶寬的需求往往大于上行帶寬要求。在這種情況下，如果根據上行帶寬需求設計小區半徑，小區覆蓋面積會較大，但將降低下行鏈路的容量，導致基站配置的提高，如增加載波；如果完全按照下行鏈路業務需求設計小區半徑，能滿足下行容量需求，但小區面積會顯著縮小。北電網絡憑借其獨特的非對稱設計方案和高功放、高接受靈敏度的基站產品能有效地緩解容量和覆蓋之間的矛盾，根據業務特性進行網絡規劃，顯著減少所需部署的基站數目，以相對較低的成本滿足業務需求。
規劃過程
無線工程設計通常包括確定設計目標及信息收集、初步設計、站址勘察和最終設計等幾個階段。
在進行網絡規劃之前，先要確定設計目標，主要包括所要覆蓋的區域、每個區域所支持的業務類型、每個區域內每種業務所要達到的覆蓋概率等等。此外，還要收集各種業務量的密度分布圖、地形地貌數據資料、客戶初選的站址信息和網絡增長規劃等信息。設計目標應綜合考慮市場需求和成本因素，例如決定是否需要在鄉村實現各種高速數據業務的無縫覆蓋，這些因素將極大地影響所需要的基站數目和配置。
然后，依據所收集的信息進行初步設計，包括建立傳播模型及鏈路預算表，評估客戶站點并建議新站點和計算機輔助的網絡覆蓋及干擾分析等。首先根據各區域的具體情況制定出相應的業務量規劃和鏈路運算(不同的信道類型有各自的鏈路預算)，分別從容量和覆蓋的角度估算基站數量，對兩者進行平衡，并結合客戶提供的初選站址信息，得出基站的初始布局。
由于CDMA系統中的所有用戶在空中接口享有相同的干擾資源，在進行小區規劃時不能獨立地分析它們，而需要借助于專門的覆蓋預測工具，通過 Monte Carlo 模擬法仿真移動話務量分布，對上行鏈路及下行鏈路進行分析，整個預測過程要迭代進行，直到發射功率達到穩定值，在多次系統模擬的基礎上進行統計平均。通過分析導頻覆蓋、 Ec / Io 值、反向功率和切換狀況等輸出結果，評估設計方案。如果覆蓋質量等未能滿足要求，需進行站點優化。常用的優化措施包括調整基站位置、數量、發射功率、天線方向和高度等。然后重新進行仿真運算，這是一個循環往復的過程，直至滿足各項需求。這種方法提供的小區覆蓋預測結果比基于區域的鏈路計算(僅在設計的初始階段有用)更為精確。
當站點位置最終確定并進行了站址勘測后，應根據實際數據對此前的設計方案進行修正和優化，生成對網絡覆蓋、干擾及軟切換性能的最終預測，確定系統參數，完成最終的網絡設計和基站配置。
總結
在3G網絡設計、優化和實施過程中，CDMA經驗(人員、技術、工具等方面)將起至關重要的作用。“羅馬非一日建成”，北電網絡擁有近七年的CDMA產品研發歷史和眾多大規模商用CDMA網絡實施經驗，在全球12個國家的40多個運營商的網絡中安裝了超過3萬個CDMA基站(其中近1萬個已升級到 cdm a 2000 1 x ) ，取得了業界最低的掉話率和接入失敗率。隨著UMTS網絡的不斷部署，越來越多的運營商，包括歐洲最主要的幾個3G運營集團，如 Vodafone 、mmO2、DT等，選擇了北電網絡提供的3GPP無線產品和相應的服務，北電網絡在CDMA和數據業務方面的寶貴經驗將確保UMTS商用網絡的成功部署。
摘自通信產業報
