3G对网络规划及优化带来的全新挑战

3G对网络规划和优化带来的全新挑战
一、概述
与2G移动通信网相比，3G移动通信网络必须具有提供更完备的网络覆盖的能力、支持更高速率要求的数据服务，以及综合了话音、数据及其他各种的实时多媒体业务。

在进行3G网络建设时，如何充分地利用现有网络资源，提高用户满意程度、节约建网投资，是我们进行网络规划过程中需重点考虑的内容。

另外，当运营商准备建设一个3G移动通信网络时，首先必须根据特定地区的地理环境、业务量预测和测试得到的无线信道的特性等参数进行系统的工程设计，包括网络拓扑设计，基站选址和PN（或扰码）规划等等。

然而与固定系统相比，由于移动通信中用户终端是移动的，因此无论是业务量还是信令流量或其它一些网络特性参数，都具有较强的流动性、突发性和随机性。

这些特性决定了移动通信系统设计与实际情况在话务模型、信令流量等方面一般存在较大的差异。

所以，当网络运行以后，营运者需要对网络的各种结构、配置和参数进行调整，以使网络更合理地工作。

这是整个网络优化工作中的重要部分。

因此3G的建设已不再是单纯的纯2G技术延伸问题，而是全新的挑战，这就要求我们从规划和优化两方面着手，相互兼顾，互为协调，互为发展。

这也正是本文重点分析的内容。

二、3G对网络规划的新挑战
1、3G 与2G网络规划方法的不同
任何类型的网络建设时期，都要要综合考虑覆盖、容量、质量间的关系，从网络建设的侧重点出发进行设计和建设。

在基于GSM技术的网络中，对网络质量的掌控可以通过链路预算的计算结果及网络规划工具来分析网络的覆盖和容量。

整个网络的覆盖和容量二者可以作为相互独立的元素进行考虑。

在CDMA为基础的网络中，覆盖、容量之间的关系密不可分，相互影响，所以在进行规划设计时，就需要在两者之间进行控制，取得整个网络的平衡。

这一点，与GSM网络的建设（GSM网络，二者可以相互独立，分别进行）具有很大的不同。

3G网络与GSM网络在无线网络规划中主要区别可作如下简单总结：
（1）CDMA系统使用统一的频率，所以不需要进行精心的频率规划；
（2）以CDMA技术为基础的网络，其明显的特征就是存在“呼吸效应”，因此必须要综合考虑网络的覆盖与容量，在二者之间取得平衡；
（3）CDMA是一个干扰受限的系统，具有软容量的特性；
（4）上行链路覆盖范围的限制（最大允许链路损耗MAPL）受限于移动台
的发射功率和用户负荷（干扰强度）；
（5）下行链路需要考虑避免过大的软切换交叠覆盖以及导频干扰；
（6）对于上下行链路进行独立的分析是因为它们不同的链路特性；
（7）在3G网络中需要支持多种平台的用户终端，在不同的服务等级质量要求下，可以支持可变速率的数据业务；
（8）不断变化的用户行为，产生的网络的干扰动态变化；
（9）软切换在带来一定的增益及质量改善的同时也增加了网络资源的开销；
2、3G网络规划的核心问题
小区内和小区间的干扰对CDMA网络的覆盖和容量都产生影响。

在GSM系统的网络中，由信号强度决定该小区的覆盖范围，在CDMA系统设计中，进行网络的覆盖和容量设计主要从以下情况出发：
1．无线链路预算问题
链路预算只能提供粗略的路径损耗值，在实际的工程设计中，只能作为参考值，而不能用来指导工程建设。

根据我们的实际工程经验，要得到精确的可以用来指导网络建设的路径损耗情况，必须采用合适的传播模型，并且在不同的地形条件中进行模型参数的修正，得到反映各不同地区实际无线环境对无线电信号影响情况的模型修正系数。

这样才能够比较准确地预测出小区的覆盖范围，进行进一步的链路级仿真计算，控制导频污染等问题。

2．容量与干扰问题
CDMA系统的QOS及容量极大地受干扰影响，干扰使得覆盖和容量都同时发生变化。

也就是说，在设计的初期就需要确定网络的负荷极限以避免因承载话务量的增大而导致的严重干扰。

实际容量与干扰规划时需注意如下几个方面：
（1）NodeB端发射功率对容量和干扰的影响
NodeB端发射功率影响网络覆盖范围及网络容量、每用户的话务量影响整个网络容量，但同时NodeB端发射功率过大也会对无线网络产生不可忽视的影响；
（2）软切换对容量和干扰的影响
影响网络容量的另一个因素是软切换及其所需的额外开销，此时基站需增加额外的CE单元；Abis接口需增加额外的传输链路；移动台需增加额外的RAKE 解调器；基站内不同扇区间需增加额外的链路等。

同时软切换被选链路过多会对系统产生额外的干扰，即使激活集中不把额外的链路纳入其中，但仍对系统造成了额外的干扰。

为了克服软切换区域过多给网络带来的负面影响，在WCDMA工程设计阶
段就需要采取相应的方法控制过多的软切换区。

主要可以采用以下两种方法：
A.按照网络设计的要求选择站址
B.合理设置邻居列表
此外合理调整软切换参数也可在一定程度上降低过多的软切换。

（3）混合业务对容量和干扰的影响
更多地考虑用户行为及用户终端服务特性的多变性，对多种混合业务进行合乎实际的业务容量估算，是网络设计中具有挑战性的工作。

不连续的（或间断突发性的）数据业务需求给网络的无线接口端带来的动态性的话务负荷，同时，在多业务混合的网络中，给各种实时业务提供符合严格时延要求的服务也相对困难。

这种动态速率选择需要针对不同的业务需求信道的不同分配相应的无线链路资源。

这也是在WCDMA网络设计中使容量和覆盖取得平衡必须要考虑的话务因素。

3．“远近效应问题”对选址影响的问题
由于CDMA网络对干扰的敏感度较高，用户通话时在上行链路产生的干扰表现为整个小区的噪声被抬高，当用户距离NodeB比较远时，此时，为了保持一定的通话质量，NodeB会提高发射功率，这样就造成了对其他小区的干扰。

这也就是CDMA中的“远近效应问题”。

在WCDMA网络中，在高话务量、高数据业务地区，NodeB的数目将远远多于2G网络中基站的数目，合理选择站址就显得更加重要。

因此，在建网中，将NodeB站址选择在靠近用户多的地方将会降低网络的干扰，反之，则会增加网络干扰。

因此，在选择站址时，网络设计人员一般需要遵循以下原则：NodeB 位置尽量定在热点话务地区；切换或软切换的区域话务应尽量低。

4．导频污染的问题
导频污染是指在同一区域有过多(数目超过Rake接收机的指峰数，即相干接收机的数目)强度接近的信号。

有时由于站址布局不合理或受地形地貌的影响，有过多无线信号越区覆盖到相邻小区，从而产生了导频污染，在市区或郊区都很容易发生这种现象。

导频污染的直接影响就是容易产生掉话。

并且一旦出现导频污染问题就很难消除。

因此在3G设计阶段就应努力克服导频污染问题，这样才便于以后的网络优化。

在网络设计阶段控制导频污染，可以从以下方面着手：
（1）采用可靠的软件仿真设计，进行模型修正以准确地确定小区覆盖，控制越区覆盖范围；
（2）选择合适的站址；
（3）选择合适的NodeB发射功率。

（4）充分估计预期发展的用户数对网络覆盖的影响等。

此外，配套及其他辅助性投资约占建网成本的近50％，为了节约投资、加快建设速度，如何尽量充分利用现有网络设施也是我们网络设计中需要考虑的重要内容。

三、3G对网络优化带来的新挑战
1、3G网络优化中的典型问题
3G移动通信网络是一个动态的多维系统，投入使用后，会在以下四个方面发生变化：
终端用户的变化:用户的地理分布、信令呼叫模型；
网络运行环境的变化: 新的建筑、道路、植被；
网络结构的变化: 基站分布的变化、系统容量的变化；
应用技术的变化：如HSDPA技术的引入（或区域扩大）。

这些变化都会影响到网络指标的变化，因此对网络的相关监测工作及网络优化工作都会随着网络的发展循序渐进的进行，不可能一蹴而就，也不可能一次就可以完成所有的优化工作。

网络优化具体讲就是通过测试和分析，发现系统的问题，修改调整系统的参数，逐步改善系统的性能，如此反复不断进行，最终使系统在接近最优的状态下工作。

对于CDMA网络，掉话率高、通信语音质量低、接通率低主要源于以下几个原因：导频污染、干扰、基站可能的射频偏差、覆盖问题等。

在3G网络优化中尤其应注意以下几个方面：
（1）覆盖空洞
（2）越区覆盖
（3）导频污染
（4）过多比例的软切换和异常切换
（5）邻区漏做或错做
网络优化工作就是不断监视网络的各项技术数据和不断的路测，根据发现的问题，通过对设备、参数的调整，使网络的性能指标达到最佳状态，最大限度地发挥网络能力，提高网络的平均服务质量。

2、3G网络优化不同阶段的侧重点
按照优化在移动系统中从开通到正常运行的过程中所起的作用，网络优化可以分为两种不同的类型：工程型优化和维护型优化。

前者在系统刚刚开通或每次扩容结束时进行，其作用主要是解决工程建设中可能存在的遗留问题以及新的设备安装开通后对原有的系统所产生的不利影响。

因此，工程型优化主要是进行清网排障的工作，这是一个比较初级层次的优化；后者是在系统稳定运行期间，由于用户数量的增加、外界环境的改变等都会导致系统运行状态的恶化，此外，随
着运行维护人员对系统的不断深入了解，会发现系统中某些不合理的成份。

因此，维护型优化是在较高层次上进行的系统优化，其目的是提高系统的运行效率，需要周期性的进行。

3、3G无线网络优化的周期和优化重点
3G网络优化一般从建网到成熟商用，一般要经过三个阶段，即网络规划设计阶段、网络建设初期和网络商用和成熟阶段。

每个阶段网络优化的任务不同，下图可给出不同时期优化的重点。

4、3G无线网络优化的流程分析
从国内CDMA网络优化经验和国外3G运维的经验来看，3G网络的优化流程可从以下几个阶段入手：
（1）核查
A．核查数据库中与无线部分相关的所有信息：站点坐标，结构类型，天线位置，天线挂高，天线类型，天线方位角，天线俯仰角，馈线/跳线类型，输出功率，CE的数量，E1的数量，等等。

B．核查基站，校验RF信息，验证设备的安装情况和应符合的条件：天线的定位，天馈线的测量，确保所有相关RF信号被正确的处理，等等。

（2）网络测试
A．测试路线应该包括所有主要的道路、热点地区和话务量较高的地区，路线间距应在400米—800米之间。

南北方向和东西方向的主路以及高速公路应该进行双向测试。

B．测试时应该用手机和扫频接收机来进行数据的收集。

扫频接收机应配合GPS使用，这样才能使信号解锁在正确的导频上。

由于扫频接收机数据是不依赖于网络的激活或呼叫的处理（邻集列表，切换，激活设置的大小，搜索窗等等），因此，它可以揭示RF中的问题（例如，PN不在搜索窗内，同一地区有
六个以上的导频信号等等）。

C．在后处理路测数据时，主要包括以下的性能测量指标：RSSI、MTX （手机发射功率）、FER（WCDMA中为BLER值）、Ec/Io，还包括一些通过扫频接收机和手机收集到的其他的性能测量指标：最强的服务导频，激活导频的数量，最好导频的Ec/Io，大于激活集门限的导频数量，最强的Ec，Ec在-80dbm 以上的导频数量，最强的两个导频的Ec/Io的差值。

D．地区路测数据和标准偏差主要用来分析计算四个核心的性能指标：RSSI、MTX、FER（BLER）、Ec/Io。

另外，地区路测数据和标准偏差也用来计算地区的掉话和接入失败（不包括周末的两个星期内）。

这些统计值和路测数据可以作为地区优化的基准。

（3）目标区域――扇区的定位
A．通过路测数据来确定所有潜在的问题点：高BLER，低Ec/Io（合计的和最好的），低RSSI，高MTX，高于T-ADD的导频太多（注意WCDMA采用的是相对门限，即在不同的小区或不同的噪声环境中，加入或删除有效集中的小区导频的绝对门限是与当时有效集中最后导频和最弱导频的信号强度相关的，而不是事先规定好的），Ec好于-80dbm的导频太多，有掉话、接入失败现象，等等。

B．使用扇区统计数据，按照掉话率和接入失败率来排列所有扇区。

C．使用以上数据进行优化。

（4）基站勘察
A．检查问题区域，看是否是由无线环境造成的。

通过路测数据（每个导频的Ec和Ec/Io）来定位有问题的扇区。

有时候，信令信息和CDL文件也可以用来分析掉话的原因。

B．问题区域的特征：无线覆盖空洞，导频污染，导频突现（瞬间出现的强导频干扰），边缘扇区（网络边缘覆盖及切换问题），邻小区列表问题，潜在的天线问题，高话务问题，扇区呼吸的问题，等等。

C．有时候，一些无线方面的问题是由于设备造成的。

例如，天馈线问题会引起性能的下降，坏的MCC或CE会引起高FER。

导频Ec和导频Ec/Io 可以帮助检查天馈线问题或扇区接反（2扇区的天线发射1扇区的导频）的问题。

由于MCC或CE的问题带来高FER的典型特征是好的Ec/Io，好的MTX，好的RSSI，很差的FER（大于10%，通常接近25%—100%）。

（5）监测—系统改变之后的工作日常优化
对于已经投入实际运行的系统，用户数已经达到一定规模，话务量有了一定的增长，即系统在有载条件下运行，此时对系统测试获得的数据能够较真实的反映系统的实际运行情况。

在系统有载条件下的日常网络优化可以分 3 步进行，即网络故障诊断监视、网络优化测试和网络优化数据分析。

实际工作中，CDMA系统的网络优化是一个不断反复的过程。

对网络优化过程中采集到的数据进行分析，并对系统参数进行修改，然后进行数据的采集，分析，再对系统参数修改，如此反复，不断进行，使系统的运行愈加合理。

由于地面构筑物的经常变化，为了维持系统的性能最优，系统参数也要根据情况随之调整。

所以3G网络优化是一个经常性的，必不可少的工作。

四、结束语
在3G无线网络系统运营中，由于实际环境的不断变化，以及语音、数据业务和用户的快速增长，会造成网络局部区域覆盖变差，网络性能下降。

在网络规划和优化这两个重要环节当中，我们通常以均衡话务量、提高话音质量、减小掉话率、提高覆盖率、提高切换成功率、提高数据吞吐量及提高接通率等目标来发挥出系统的最佳性能，这些指标客观地反映了一个CDMA网络的性能和运行状况。

所以在进行3G网络规划和优化时，我们的主要方向是提高系统的这些指标，给用户提供一个优质的网络。

仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。

For personal use only in study and research; not for commercial use.
Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.
Pour l 'étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales.
толькодля людей, которые используются для обучения, исследований и не должны использоваться в коммерческих целях.
以下无正文。