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商還希望在容量、覆蓋范圍及業(yè)務(wù)質(zhì)量三者之間尋求最佳的平衡，因此，WCDMA/TD-SCDMA系統(tǒng)必須采用可滿足這些需求的新技術(shù)。并且，在2G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代所采用的規(guī)劃與優(yōu)化方式也隨著3G網(wǎng)絡(luò)需求的增加而變得更為復(fù)雜。運(yùn)營(yíng)商需要有新的規(guī)劃與優(yōu)化方式及新的軟件工具。
一、3G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的基本過(guò)程
運(yùn)營(yíng)商的目標(biāo)是構(gòu)建一張可盈利的網(wǎng)絡(luò)，他們非常關(guān)心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、擴(kuò)容及升級(jí)過(guò)程中的投資成本及其最終性能，但擴(kuò)容、升級(jí)成本與網(wǎng)絡(luò)性能卻是一對(duì)矛盾。建設(shè)成本可通過(guò)預(yù)算與控制得到相對(duì)精確的數(shù)值，但是網(wǎng)絡(luò)的性能卻是由多種主客觀因素決定的。一方面，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)容、升級(jí)與升級(jí)要能夠保證現(xiàn)有用戶的正常使用，另一方面，它還要能提供有競(jìng)爭(zhēng)力的新業(yè)務(wù)，并使得進(jìn)一步的擴(kuò)容、升級(jí)與升級(jí)能夠順利實(shí)施。這樣，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化就成為了一個(gè)長(zhǎng)期的、反復(fù)進(jìn)行的過(guò)程。
網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化應(yīng)能夠根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的具體需求即能通過(guò)軟件工具自動(dòng)進(jìn)行，也能通過(guò)人工干預(yù)來(lái)達(dá)到容量、覆蓋、QoS保證的某個(gè)平衡點(diǎn)。3G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。一般來(lái)說(shuō)，網(wǎng)優(yōu)包括3個(gè)層面：
對(duì)Node B、移動(dòng)臺(tái)的性能指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算與模擬，包括快速功率控制、快速擁塞解決、無(wú)線鏈路自適應(yīng)、信道分配等；
實(shí)時(shí)負(fù)載的分析與控制；
基于經(jīng)驗(yàn)值或統(tǒng)計(jì)結(jié)果，通過(guò)路演、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行預(yù)估。
前面2個(gè)層面，是在網(wǎng)絡(luò)建成后，由網(wǎng)管系統(tǒng)通過(guò)在線監(jiān)測(cè)與統(tǒng)計(jì)實(shí)時(shí)進(jìn)行的自動(dòng)調(diào)整，而第3個(gè)層面則需要專業(yè)人員來(lái)實(shí)施，也即是我們常說(shuō)的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。
人工進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化又可分成以下幾個(gè)步驟：
首先，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)根據(jù)自身特點(diǎn)定義好網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化完成后要達(dá)到的目標(biāo)，即確定前文所提到的“平衡點(diǎn)”，包括點(diǎn)到點(diǎn)的質(zhì)量目標(biāo)、不同業(yè)務(wù)類型的性能指標(biāo)和相關(guān)的KPI(關(guān)鍵性能指標(biāo))的各項(xiàng)數(shù)值；之后，是對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的數(shù)據(jù)采集，可通過(guò)多種渠道，如網(wǎng)管系統(tǒng)和匯聚設(shè)備的反饋，協(xié)議分析儀甚至是運(yùn)維部門(mén)的客戶投訴匯總等，總之，應(yīng)通過(guò)多種方式，采用多種手段，采集的數(shù)據(jù)越多，分析結(jié)果就越準(zhǔn)確。
將采集數(shù)據(jù)輸入到網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件中分析，就可生成目前的網(wǎng)絡(luò)狀況，或是達(dá)到某種指標(biāo)所需要的網(wǎng)絡(luò)配置。在系統(tǒng)仿真的過(guò)程中，一部分結(jié)果在最初分析完成后，誤差會(huì)比較大，此時(shí)，我們對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，進(jìn)行局部的迭代分析，再對(duì)系統(tǒng)信真進(jìn)行反復(fù)修正，最終會(huì)得到精確的結(jié)果。
網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化要實(shí)現(xiàn)的目的主要包括：改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況，降低系統(tǒng)掉話率、呼損率，提高切換成功率，對(duì)Node B負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化Node B導(dǎo)頻分配狀況。優(yōu)化的指標(biāo)包括：Node B扇區(qū)發(fā)射功率，天線高度與角度，相鄰Node B位置及導(dǎo)頻號(hào)，相鄰Node B導(dǎo)頻搜索窗口大小，切換觸發(fā)門(mén)限值等等。
在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過(guò)程中，我們需求使用不同的工具，而這些工具又有不同的作用。
1.規(guī)劃軟件
在細(xì)節(jié)仿真的過(guò)程中，我們將要新建或擴(kuò)容、升級(jí)的站點(diǎn)信息輸入到電子地圖中。通過(guò)反復(fù)模擬與微調(diào)，可得到在某種約束條件(如站址位置固定、確定配置)下，系統(tǒng)的最佳覆蓋范圍、容量、業(yè)務(wù)質(zhì)量指標(biāo)。用規(guī)劃軟件優(yōu)化的階段下，可通過(guò)對(duì)比仿真確定的系統(tǒng)因素包括：Node B站址、天線類型、天線角度等。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上擴(kuò)容、升級(jí)時(shí)，運(yùn)營(yíng)商往往關(guān)心的是優(yōu)化完成后，模擬的新增容量能否達(dá)到預(yù)計(jì)值。
2.網(wǎng)管系統(tǒng)
網(wǎng)管系統(tǒng)的作用是對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。它可顯示業(yè)務(wù)分布情況，對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量如呼損率等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，因此，可幫助運(yùn)維工程師進(jìn)行故障快速定位。
QoS指標(biāo)的確定相對(duì)比較靈活，根據(jù)KPI指標(biāo)的要求或成本控制的要求，可確定相應(yīng)QoS指標(biāo)。約束條件包括：硬件資源(信道容量配置)、軟件資源(干擾總量上限)、呼損率、掉話率、呼通率、切換成功率、上/下行信道負(fù)荷、數(shù)據(jù)重發(fā)/延遲、數(shù)據(jù)及電路型業(yè)務(wù)的速率等等。要滿足這些要求，網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)具備以下3個(gè)功能：
(1)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量與性能；
(2)實(shí)時(shí)檢測(cè)故障并快速定位，以提高服務(wù)質(zhì)量；
(3)自動(dòng)采集、匯總網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。
3.仿真工具軟件
針對(duì)已有網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維，通過(guò)專業(yè)的測(cè)試軟件工具，我們可以得出某區(qū)域或全網(wǎng)的性能表現(xiàn)，通過(guò)仿真分析軟件，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，網(wǎng)優(yōu)工程師可對(duì)網(wǎng)絡(luò)整體性能做詳細(xì)評(píng)估。分析工具軟件可通過(guò)網(wǎng)管獲得無(wú)線鏈路指標(biāo)，同頻干擾總量，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其中一些數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)隨機(jī)的，如移動(dòng)臺(tái)的接收電平值、收/發(fā)信功率等。而其他一些指標(biāo)是靜態(tài)的，如切換時(shí)間、切換成功率等，這些統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可幫助網(wǎng)優(yōu)工程師對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀況有清晰的了解，并有針對(duì)性地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。
網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與優(yōu)化是一項(xiàng)反復(fù)進(jìn)行的操作，根據(jù)實(shí)際情況與需求，即要有理論分析與計(jì)算，又要通過(guò)實(shí)踐進(jìn)行反復(fù)修正。
二、WCDMA與TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的異同
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于硬件配置的設(shè)計(jì)與規(guī)劃與產(chǎn)品的各項(xiàng)參數(shù)有直接關(guān)系，例如無(wú)線鏈路的天線增益、隔離度、基帶信號(hào)電平等。這方面的規(guī)劃設(shè)計(jì)涉及天線方位角、俯仰角、高度等。無(wú)線資源管理(RRM)包括切換控制、功率控制、鑒權(quán)控制，負(fù)荷控制等等。而針對(duì)不同的業(yè)務(wù)模式，信道模式及系統(tǒng)體制，規(guī)劃/優(yōu)化軟件要采用不同的算法。對(duì)于3G系統(tǒng)，3種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在業(yè)務(wù)模式、信道模式兩方面是完全相同的，而系統(tǒng)體制的不同表現(xiàn)在無(wú)線調(diào)制上，不同的物理層技術(shù)決定了不同的無(wú)線傳播參考模型。
TD-SCDMA與3GPP所推薦的其他3G標(biāo)準(zhǔn)的不同，技術(shù)上的差異體現(xiàn)在智能天線、聯(lián)合檢測(cè)、上/下行鏈路同步、特殊幀結(jié)構(gòu)等方面。因此，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化與其他體制在參考模型上略有不同，而其中，智能天線的引入對(duì)分析結(jié)果影響最大。
因此，對(duì)于TD-SCDMA系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化更多要考慮采用何種信道分配算法，智能天線的指標(biāo)特性等。下面，我們對(duì)TD-SCDMA與WCDMA優(yōu)化在幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比。
1.切換
切換設(shè)計(jì)對(duì)于每種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)都很重要。從網(wǎng)絡(luò)資源使用效率的角度看，移動(dòng)臺(tái)未處于最佳業(yè)務(wù)扇區(qū)時(shí)，對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量的影響很大。舉例來(lái)說(shuō)，某Node B導(dǎo)頻信號(hào)過(guò)強(qiáng)，周圍移動(dòng)臺(tái)會(huì)經(jīng)常切換到此扇區(qū)，造成該Node B的無(wú)線資源被占用，系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)大，就會(huì)增加該小區(qū)的掉話率，與此同時(shí)，小區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)間的干擾也會(huì)加大。
在WCDMA體制中，同頻切換采用軟切換(soft/softer handoff)的方式，而在TD-SCDMA中，使用的是接力切換(Baton Handover)，這是一種介于硬切換與軟切換之間的一種切換方式。也是TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。其設(shè)計(jì)思想是利用智能天線和上行同步等技術(shù)，在對(duì)移動(dòng)臺(tái)的距離和方位進(jìn)行定位的基礎(chǔ)上，根據(jù)移動(dòng)臺(tái)方位和距離信息作為輔助信息來(lái)判斷目前移動(dòng)臺(tái)是否移動(dòng)到了可進(jìn)行切換的相鄰Node B的臨近區(qū)域。如果移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入切換區(qū)，則RNC通知該Node B做好切換的準(zhǔn)備，從而達(dá)到快速、可靠和高效切換的目的。這個(gè)過(guò)程就像是田徑比賽中的接力賽跑傳遞接力棒一樣，形象地稱之為接力切換。接力切換通過(guò)與智能天線和上行同步等技術(shù)的結(jié)合，將軟切換的高成功率和硬切換的高信道利用率綜合起來(lái)，是一種具有較好系統(tǒng)性能優(yōu)化的切換方法。
針對(duì)TD-SDMA的切換方式，在規(guī)劃/優(yōu)化時(shí)要考慮以下幾點(diǎn)。
(1)切換范圍的測(cè)量不同。
(2)在其他體制中，發(fā)生切換時(shí)，Node B并不知道移動(dòng)臺(tái)所處的準(zhǔn)確位置及行進(jìn)方向。RNC要通知所有Node B測(cè)量移動(dòng)臺(tái)信號(hào)電平，而在TD-SCDMA中，Node B對(duì)信號(hào)電平的測(cè)量基于其當(dāng)前位置，RNC根據(jù)其移動(dòng)方向，只通知其最有可能靠近的Node B進(jìn)行測(cè)量。如移動(dòng)臺(tái)活動(dòng)速度、方向改變非常快，測(cè)量時(shí)延及網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷都會(huì)比較大，此時(shí)接力切換的效果與WCDMA軟切換效果相當(dāng)，反之，如果小區(qū)范圍過(guò)小，容易發(fā)生侯選小區(qū)導(dǎo)頻信號(hào)丟失的情況，系統(tǒng)掉話率會(huì)增加。
(3)對(duì)目的切換小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量延時(shí)大。
(4)接力切換與軟切換一樣，目的是在與原小區(qū)保持通信的同時(shí)，與將切換到的小區(qū)預(yù)先建立起連接。但是為了減小切換時(shí)間，它的判決比軟切換更嚴(yán)格。如果當(dāng)前小區(qū)業(yè)務(wù)質(zhì)量比較高，移動(dòng)臺(tái)會(huì)加大對(duì)鄰近Node B信號(hào)電平的測(cè)量時(shí)間間隔，當(dāng)本區(qū)業(yè)務(wù)質(zhì)量下降時(shí)，移動(dòng)臺(tái)對(duì)鄰近Node B信號(hào)電平的測(cè)量間隔就會(huì)減小。因此，在TD-SCDMA中，有較強(qiáng)導(dǎo)頻信號(hào)的Node B并不一定是移動(dòng)臺(tái)的業(yè)務(wù)服務(wù)Node B。但在WCDMA中，切換的發(fā)生總是以導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度為判決依據(jù)。
2.信道分配
WCDMA的信道分配相對(duì)簡(jiǎn)單，在同頻系統(tǒng)中信道分配順序相同。但在TD-SCDMA系統(tǒng)中，采用動(dòng)態(tài)信道分配(DCA)方式，系統(tǒng)中的任何一條物理信道都是通過(guò)它的載頻/時(shí)隙/擴(kuò)頻碼的組合來(lái)標(biāo)記的。信道分配實(shí)際上就是一種無(wú)線資源的分配過(guò)程。
在DCA技術(shù)中，信道并不是固定地分給某個(gè)小區(qū)，而是被集中在一起進(jìn)行分配；只要能提供足夠的鏈路質(zhì)量，任何小區(qū)都可以將該信道分給呼叫。DCA具有頻帶利用率高、無(wú)需信道預(yù)規(guī)劃、可以自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載和干擾的變化等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)在于，DCA算法相對(duì)于FCA(固定信道分配)來(lái)說(shuō)較為復(fù)雜，系統(tǒng)開(kāi)銷也比較大。
DCA算法又分為慢速DCA和快速DCA，慢速DCA將無(wú)線信道分配至小區(qū)，而快速DCA將信道分至業(yè)務(wù)。RNC管理小區(qū)的可用資源，并將其動(dòng)態(tài)分配給用戶，具體的分配方式就取決于系統(tǒng)負(fù)荷、業(yè)務(wù)QoS要求等參數(shù)。因此，DCA算法有很多種。目前使用最多的是基于干擾測(cè)量的DCA算法，這種算法根據(jù)移動(dòng)臺(tái)反饋的實(shí)時(shí)干擾測(cè)量結(jié)果分配信道。
好的DCA算法可提高頻帶的利用率，并可自適應(yīng)地減輕系統(tǒng)負(fù)荷，同時(shí)也省去了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中信道規(guī)劃與分配的環(huán)節(jié)。但是，如果采用的DCA算法與實(shí)際情況不符，則會(huì)適得其反。
3.智能天線
在TD系統(tǒng)中，如果不采用智能天線，對(duì)一個(gè)用戶來(lái)說(shuō)，同一時(shí)隙內(nèi)除有用信號(hào)之外的其它信號(hào)功率都是影響其通信質(zhì)量的干擾和噪聲；采用了波束賦型之后，只有來(lái)自于主瓣和較大旁瓣方向的干擾才會(huì)對(duì)用戶信號(hào)帶來(lái)影響。智能天線的波束賦型有效地降低了用戶間干擾，其實(shí)質(zhì)是對(duì)不同用戶的信號(hào)在空間上進(jìn)行區(qū)分。
智能天線對(duì)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)性能影響也非常大，因此，在DCA算法中要考慮空分復(fù)用(SCDM)。其功率控制、呼吸效應(yīng)范圍、干擾控制算法等均與WCDMA，智能天線的采用也使切換算法中的一些準(zhǔn)則之間的關(guān)系變得模糊和復(fù)雜，參數(shù)的測(cè)量隨機(jī)因素更多，如移動(dòng)用戶的位置、智能天線的效果等。小區(qū)的呼吸效應(yīng)更加隨機(jī)化，切換區(qū)域也就隨機(jī)化。
4.室內(nèi)覆蓋
在WCDMA系統(tǒng)中，對(duì)于熱點(diǎn)的覆蓋，尤其是大型建筑的室內(nèi)覆蓋，廣泛使用室內(nèi)信號(hào)分配系統(tǒng)。在室內(nèi)天花板上安裝全向天線，或在走廊墻壁上安裝波束天線，建立微峰窩、增加直放站、分配器等設(shè)備提高無(wú)線資源利用率。因此，用戶在室內(nèi)移動(dòng)時(shí)，同樣可有效通信，通過(guò)這種方式接入Node B的用戶，其信號(hào)被Node B視為通過(guò)不同天線接收到的同一用戶的多徑信號(hào)。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，室內(nèi)信號(hào)分配與WCDMA有些不同。
(1)TD-SCDMA通過(guò)智能天線估計(jì)到達(dá)時(shí)間差DOA(different of arriaval)，但直放站，或室內(nèi)天線沒(méi)有此功能。
(2)TD-SCDMA上/下行鏈路要求同步。上行鏈路同步的建立與維持需要測(cè)量發(fā)射功率，并且通過(guò)測(cè)量移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率、變化趨勢(shì)及信號(hào)延時(shí)的統(tǒng)計(jì)與估計(jì)，Node B可確定用戶具體位置。但由于室內(nèi)天線的增益與Node B不同，若用戶在室內(nèi)外天線覆蓋范圍間反復(fù)切換，Node B就無(wú)法根據(jù)其發(fā)射功率判斷出用戶的距離，也就無(wú)法維持上行鏈路的同步。為此，需要特別算法，針對(duì)這種情況在距離估計(jì)中進(jìn)行對(duì)延時(shí)或增益值進(jìn)行補(bǔ)償，以保證同步。對(duì)于具體算法，還要在組網(wǎng)實(shí)踐中摸索相關(guān)經(jīng)驗(yàn)值。
三、結(jié)論
網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是保證網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)質(zhì)量、充分利用網(wǎng)絡(luò)資源的重要手段。對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不斷的優(yōu)化，不僅是為了提高用戶滿意度，更可節(jié)約運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)維護(hù)成本，提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。是運(yùn)營(yíng)商不斷發(fā)展的基本保證。
在我國(guó)，2G網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)10余年的建設(shè)及優(yōu)化，目前為3億移動(dòng)用戶提供服務(wù)，運(yùn)營(yíng)商、廠商們?cè)诖诉^(guò)程中，也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。但是，由于3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)在我國(guó)尚未開(kāi)始，對(duì)于3G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃及優(yōu)化，目前所做的工作多集中在理論階段，相應(yīng)的工具軟件仍有待實(shí)踐中的檢驗(yàn)與完善。
----《通信世界》
