射頻---網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的關(guān)鍵問題

相關(guān)專題: 無(wú)線 中國(guó)移動(dòng) 5G
  朱獨(dú)清,于上海第二工業(yè)大學(xué)獲得工學(xué)學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)任RFS(Radio Frequency Systems )公司地區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理,主要負(fù)責(zé)公司在中國(guó)地區(qū)的通訊產(chǎn)品,包括傳輸纜線、基站天線、微波天線及無(wú)線分布式系統(tǒng)。



  引言


  由于中國(guó)的無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商將注意力集中在利用其現(xiàn)有設(shè)備提高無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的性能上,因此采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)工具來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻覆蓋范圍的嚴(yán)格控制就成了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的關(guān)鍵所在。


  盡管中國(guó)的無(wú)線蜂窩通訊已經(jīng)歷了十年的飛速發(fā)展,但這一市場(chǎng)仍保持著高速增長(zhǎng)的勢(shì)頭,因此運(yùn)營(yíng)商在努力滿足市場(chǎng)需求的同時(shí)不斷地遇到挑戰(zhàn)。 消費(fèi)者和商業(yè)人士不但期望無(wú)線蜂窩通訊業(yè)務(wù)有更高的品質(zhì)和實(shí)用性,對(duì)于所謂的縱向延伸技術(shù)(如: 基于現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))的需求也與日俱增。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商們來(lái)說(shuō),2.5G業(yè)務(wù)同樣被他們看作是在中國(guó)這個(gè)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)上擴(kuò)張業(yè)務(wù)和保持競(jìng)爭(zhēng)力的頗具潛質(zhì)的利器。中國(guó)無(wú)線蜂窩通訊市場(chǎng)雖然已經(jīng)相當(dāng)龐大,但仍然在快速地增長(zhǎng)著,這就意味著網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化已變得比以前更為地重要。網(wǎng)絡(luò)越復(fù)雜,涉及的業(yè)務(wù)層越多,需要考慮并實(shí)現(xiàn)兼容的參數(shù)的數(shù)量也就越多。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)模式隨時(shí)可能發(fā)生變化且網(wǎng)絡(luò)間彼此干擾時(shí),網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù),相對(duì)于尚未實(shí)施優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò),更顯出其無(wú)窮的魔力。


  在世界的其它地方, 運(yùn)營(yíng)商同樣面臨著網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的問題。例如,在無(wú)線蜂窩通訊市場(chǎng)較為成熟的歐洲和南亞地區(qū), 運(yùn)營(yíng)商出于將資本投資最小化和現(xiàn)有資產(chǎn)回報(bào)最大化的目的而進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。這似乎是一個(gè)恒定不變的規(guī)律:為了保證無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)容量和業(yè)務(wù)質(zhì)量的穩(wěn)定,必須對(duì)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)不斷地進(jìn)行優(yōu)化。 無(wú)線通信顧問John Smyth曾在總部位于澳大利亞的Telstra 擔(dān)任移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)射頻系統(tǒng)部門的總經(jīng)理15年。他說(shuō): “在模擬通信時(shí)代我們認(rèn)識(shí)較早的一些事物中就包括了這一點(diǎn),無(wú)線蜂窩系統(tǒng)需要不斷地進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在不斷地?cái)U(kuò)張, 業(yè)務(wù)的模式在不斷地變化,系統(tǒng)內(nèi)部必須要有一定的靈活性以適應(yīng)這些新的變化。系統(tǒng)的靈活性或許可以作為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的準(zhǔn)則,它在網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量以及日顯重要的服務(wù)質(zhì)量間起著不斷調(diào)節(jié)平衡的作用。Smyth說(shuō):“出于對(duì)這種靈活性的需要,運(yùn)營(yíng)商們必須時(shí)時(shí)刻刻地跟蹤網(wǎng)絡(luò)工作狀況,這是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的第一步!盬olf Mende是德國(guó)的T-Mobile公司無(wú)線規(guī)劃系統(tǒng)部門的負(fù)責(zé)人,在這一點(diǎn)上,與Smyth的觀點(diǎn)相同。他認(rèn)為運(yùn)營(yíng)商必須對(duì)關(guān)鍵性能指標(biāo)(KPI),如切換成功率、掉話率、保持時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)堵塞,連續(xù)不斷地進(jìn)行監(jiān)測(cè),以獲得可能需要作調(diào)整地區(qū)的指標(biāo)數(shù)據(jù)。 Mende指出:“如果需要的話,還得進(jìn)行相關(guān)基站的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量, 這樣我們所獲得的就是網(wǎng)絡(luò)中真實(shí)的干擾情況,而不是基于模型的預(yù)測(cè)!





  同頻干擾問題


  Mende和Smyth都認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化所面臨的最大問題是控制射頻的干擾。在GSM網(wǎng)絡(luò)中,同頻干擾屏蔽了低電平的載波信號(hào),造成了話音質(zhì)量的下降;而在CDMA網(wǎng)絡(luò)中,干擾耗盡了網(wǎng)絡(luò)容量,使得噪聲電平增加。這兩種情況導(dǎo)致的最終結(jié)果都是網(wǎng)絡(luò)性能下降,從而使用戶滿意度降低。 Smyth認(rèn)為:“在成熟的網(wǎng)絡(luò)中,上述問題與網(wǎng)絡(luò)覆蓋無(wú)關(guān)。要真正解決問題必須對(duì)干擾進(jìn)行控制。其目的是讓信號(hào)到需要它的地方去,遠(yuǎn)離不需要它的地方。因而,射頻管理是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的基本步驟之一!


  朱獨(dú)清――RFS公司基站天線系統(tǒng)地區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理認(rèn)為:“這是一個(gè)棘手的問題,由于小區(qū)眾多,在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的時(shí)候,我們必須保證在傳輸能量的同時(shí)沒有形成疊加,這一點(diǎn)對(duì)每個(gè)使用同一頻率的CDMA 系統(tǒng)的小區(qū)來(lái)講尤其重要。 ”對(duì)網(wǎng)絡(luò)頻率進(jìn)行詳盡規(guī)劃,為我們宏觀衡量傳輸質(zhì)量提供了一種有效的方法。但是,當(dāng)診斷出問題區(qū)域并對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行排除時(shí),都不可避免地需要對(duì)系統(tǒng)本身的某一點(diǎn)進(jìn)行調(diào)諧。Mende說(shuō):“在上述情況下,我們能夠進(jìn)行調(diào)校的是天線波束。我們從運(yùn)行中的系統(tǒng)獲得測(cè)量數(shù)據(jù),在對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析后,決定需要修改哪些參數(shù),比如天線方向,傾角或傳輸功率!


  但是,僅僅調(diào)整天線波束非但不能解決問題,還會(huì)引起同頻干擾。這是因?yàn)槿绻麑?duì)天線產(chǎn)生的射頻能量未加嚴(yán)格控制,其雜散旁瓣以及后瓣可能會(huì)在相鄰或鄰近小區(qū)的方向上產(chǎn)生影響,形成干擾隱患。在一個(gè)成熟的市場(chǎng)中,當(dāng)某地有多個(gè)運(yùn)營(yíng)商存在,并且天線又位于同一站點(diǎn)時(shí),該地的小區(qū)干擾問題也會(huì)層出不窮,這些讓網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員頭痛不已。  




  讓射頻到需要它的地方去


  對(duì)射頻能量加強(qiáng)控制的需要促進(jìn)了目前天線技術(shù)的不斷發(fā)展。 這些發(fā)展旨在降低雜散發(fā)射,加強(qiáng)對(duì)天線覆蓋范圍的控制。
Vibhore Bharti―― 印度無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商Idea Cellular的射頻規(guī)劃經(jīng)理認(rèn)為:“天線在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)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(gè)環(huán)節(jié)!敝飒(dú)清認(rèn)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(jìn)行傳播,讓能量到需要它的地方去,遠(yuǎn)離不需要它的地方。因此,抑制天線旁瓣和后瓣,并且通過調(diào)校電傾角來(lái)調(diào)整天線覆蓋范圍是相當(dāng)重要的。小區(qū)越小時(shí),其重要性越為突出, 因?yàn)閮A角越大,潛在的干擾就越大。”


  在GSM網(wǎng)絡(luò)中, 干擾影響的大小通常用載波信號(hào)(C)與同頻干擾水平(I)的比值來(lái)表示,也稱為C/I比值。GSM網(wǎng)絡(luò)可接受話音質(zhì)量的最小C/I值為9-10分貝。當(dāng)干擾水平降低時(shí),C/I值便增高,話音質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)容量因此得到改善。


  朱獨(dú)清談到,有關(guān)研究顯示C/I值的提高與天線上波瓣的抑制度有關(guān)。在尋求降低干擾水平時(shí),盡可能地對(duì)上波瓣進(jìn)行抑制就成了天線設(shè)計(jì)師和制造商關(guān)注的焦點(diǎn)。過去,上波瓣的抑制度通常在12dB以內(nèi),而如今的目標(biāo)抑制度已達(dá)到了18-20dB。RFS的Optimizer系列天線更在整個(gè)傾角范圍內(nèi)取得了高于20dB的抑制度。旁瓣相對(duì)于主瓣越小,天線抵御同頻干擾的能力就越強(qiáng)。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(gè)不需要的信號(hào)都必須盡量小。








  Smyth 也同意射頻管理的第一步是對(duì)天線進(jìn)行調(diào)校。他稱電傾角調(diào)校功能為現(xiàn)代成熟網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)規(guī)劃和管理的一大優(yōu)勢(shì)。以機(jī)械方式對(duì)天線波束進(jìn)行傾角調(diào)校雖然易于操作,但對(duì)雜散旁瓣的輻射收效甚微,甚至?xí)黾觼?lái)自于后瓣的干擾。而電傾角調(diào)校技術(shù)能將所有的主瓣、后瓣和旁瓣傾斜至同一角度,也就是說(shuō),電傾角調(diào)校技術(shù)可在不同傾角角度對(duì)旁瓣進(jìn)行輻射管理,以加強(qiáng)對(duì)干擾的控制。與客戶的接觸點(diǎn)——基站天線


  Smyth認(rèn)為: “基站天線是運(yùn)營(yíng)商與客戶的主要接觸點(diǎn)。但是,讓我覺得奇怪的是運(yùn)營(yíng)商會(huì)不惜花上數(shù)十萬(wàn)美元收購(gòu)、開發(fā)一個(gè)基站,而對(duì)僅需數(shù)百美元投資的天線及其維護(hù)卻要斤斤計(jì)較。實(shí)際上,在你未將基站建設(shè)完成、投入運(yùn)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(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商們提出了一個(gè)值得思考而又十分有趣的問題: 將現(xiàn)有的天線升級(jí)為更高性能的天線有什么好處?朱獨(dú)清認(rèn)為:“這樣做可以增加網(wǎng)絡(luò)容量,從而延緩了僅僅為滿足容量需求而進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。 "Smyth 相信,這個(gè)思路對(duì)那些追求將現(xiàn)有投資回報(bào)最大化的運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是頗具吸引力的。 他說(shuō):“通過升級(jí)實(shí)現(xiàn)用較高性能的天線替代現(xiàn)有天線,便能夠以低得多的成本獲得足以應(yīng)付各種變化的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)力,降低網(wǎng)絡(luò)的總體干擾水平、減小掉話率、延長(zhǎng)保持時(shí)間、提高網(wǎng)絡(luò)利用率!币晃蛔罱鼊倓偢鼡Q了全網(wǎng)基站設(shè)備的美國(guó)曼哈頓的運(yùn)營(yíng)商說(shuō):“我真希望我當(dāng)時(shí)就知道這個(gè)信息,這樣我就有機(jī)會(huì)去驗(yàn)證一下是不是只花十分之一的錢升級(jí)天線系統(tǒng),就能夠大幅度改善服務(wù)并提高網(wǎng)絡(luò)的最終容量。”



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


  網(wǎng)絡(luò)發(fā)展帶來(lái)的問題


  當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展、新技術(shù)不斷產(chǎn)生, 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作就會(huì)更頻繁,而地位也就更為重要。例如: 實(shí)時(shí)視頻傳播等3G業(yè)務(wù),將導(dǎo)致大量不可預(yù)測(cè)的小區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)載,優(yōu)化難題中又必須考慮網(wǎng)絡(luò)覆蓋這一因素。
2003年底,T-Mobile將會(huì)推出其德國(guó) UMTS網(wǎng)絡(luò)。Mende敏銳地注意到:“我們面臨著許多挑戰(zhàn)。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)狀況不同,預(yù)計(jì)3G網(wǎng)絡(luò)對(duì)于干擾的敏感度會(huì)比GSM網(wǎng)絡(luò)更高。我們已從理論上進(jìn)行了所有的計(jì)算,F(xiàn)在,是檢驗(yàn)我們的計(jì)算與真實(shí)情況間差距的時(shí)候了!


  對(duì)將來(lái)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的預(yù)期,促使對(duì)遠(yuǎn)程天線傾角控制技術(shù)需求的增加(遠(yuǎn)程天線傾角控制技術(shù)主要是指從天線塔頂以外的其它地點(diǎn)對(duì)天線傾角進(jìn)行控制的能力)。Smyth認(rèn)為遠(yuǎn)程傾角控制有許多優(yōu)點(diǎn):無(wú)需租用設(shè)備登臨天線塔的費(fèi)用;避免了對(duì)在同一地點(diǎn)擁有基站的其它運(yùn)營(yíng)商的影響;簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的重新設(shè)計(jì)中可能需要的經(jīng)常性傾角調(diào)控操作。 Smyth說(shuō): “我們的目標(biāo)就是讓運(yùn)營(yíng)商能夠全天動(dòng)態(tài)地根據(jù)業(yè)務(wù)流量模式的變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整。我的設(shè)想是針對(duì)各種業(yè)務(wù)流量情況進(jìn)行一整套預(yù)設(shè)值的設(shè)定,使所有的天線都能夠針對(duì)某一特定的小區(qū)規(guī)劃做出調(diào)整,而這一設(shè)想特別適用于 CDMA系統(tǒng)!


  Mende也有著類似的設(shè)想。他設(shè)想在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)、規(guī)劃和運(yùn)行間存在著閉合環(huán)回控制。 “對(duì)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)狀況、網(wǎng)絡(luò)的季節(jié)性變化及每周的變化進(jìn)行跟蹤是很有好處的。我們可以觀察業(yè)務(wù)流向,然后對(duì)這些地區(qū)進(jìn)行優(yōu)化。而要迅速做到這一切,我們需要實(shí)現(xiàn)對(duì)天線系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。”朱獨(dú)清則認(rèn)為遠(yuǎn)程傾角控制是多功能、高性能天線的另一個(gè)基本特性!笆紫龋阈枰粋(gè)能夠控制旁瓣的天線;然后,你需要將其遠(yuǎn)程激活;最后,你必須能夠提供可行的、最佳優(yōu)化方案所需的網(wǎng)絡(luò)管理信息。
至此可以看出,以上討論都是基于許多國(guó)家運(yùn)營(yíng)商都必須面對(duì)的業(yè)已成熟的2G市場(chǎng)。正像本月財(cái)務(wù)報(bào)告所顯示,用戶增長(zhǎng)已趨于平緩。而另一方面,在中國(guó)市場(chǎng),無(wú)線蜂窩通訊仍然保持著迅猛發(fā)展的勢(shì)頭。無(wú)論是在何種情況下,運(yùn)營(yíng)商都面臨這樣一個(gè)問題,現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)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(yè)務(wù)的多樣化需求。


  無(wú)論是高性能的用于控制干擾的天線,還是用于完成優(yōu)化流程的先進(jìn)的監(jiān)測(cè)工具都已存在,而關(guān)鍵是要以長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光看問題。新技術(shù)的實(shí)施不僅能帶來(lái)立竿見影的效益,而且也為網(wǎng)絡(luò)滿足未來(lái)的需求作好了準(zhǔn)備。下面,你該做的就是邁出你行動(dòng)的第一步。






  [圖片說(shuō)明]:


  高性能天線的旁瓣抑制度已達(dá)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(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。


  < RFS_network op_3.jpg>在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面,RFS Optimiser APXV系列高性能天線與Optimiser RT遠(yuǎn)程傾角控制系統(tǒng)(正在安裝)配套,可進(jìn)行嚴(yán)格的覆蓋調(diào)整。




----《中國(guó)移動(dòng)通信》
   

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