移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的合理測(cè)試與優(yōu)化設(shè)計(jì)

中京郵電通信設(shè)計(jì)院 中京網(wǎng)佳科技有限公司 刁兆坤



　　為適應(yīng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和用戶數(shù)及業(yè)務(wù)量的急劇增加，運(yùn)營企業(yè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化部門應(yīng)采用先進(jìn)的技術(shù)手段及合理的測(cè)試方法，合理確定各網(wǎng)元設(shè)備的容量比例，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的利用率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)規(guī)劃、優(yōu)化和合理設(shè)計(jì)。同時(shí)，運(yùn)營企業(yè)中原有的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃/優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中存在的弊端，必須盡快加以完善，以實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速部署。現(xiàn)有的規(guī)劃/優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中的弊端主要體現(xiàn)為：


　　不能充分了解當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)人文狀況和用戶消費(fèi)特性等現(xiàn)狀；


　　舊的數(shù)字地圖使模擬預(yù)測(cè)嚴(yán)重背離當(dāng)?shù)氐牡匚锏孛矊?shí)際分布特點(diǎn)，造成預(yù)測(cè)的不準(zhǔn)確性和不確定性；


　　傳播模型的參數(shù)校正有待完善；


　　對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和通話質(zhì)量狀況不能進(jìn)行充分的路測(cè)測(cè)試，難以進(jìn)行分析和總結(jié)；


　　不能給出詳盡的網(wǎng)絡(luò)話務(wù)分布規(guī)律；


　　無法對(duì)現(xiàn)網(wǎng)的資源利用率進(jìn)行實(shí)質(zhì)分析，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與運(yùn)營商的期望值不相符；


　　在立體覆蓋、室內(nèi)深度覆蓋等方面無法進(jìn)行重要場(chǎng)所的室內(nèi)CQT測(cè)試，因此不能提出網(wǎng)絡(luò)覆蓋的詳細(xì)解決方案。


　　在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、規(guī)劃及優(yōu)化工作中，優(yōu)化人員需要利用仿真規(guī)劃軟件對(duì)系統(tǒng)的無線環(huán)境進(jìn)行仿真模擬，以便于在整體上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，包括對(duì)初定站址的覆蓋范圍預(yù)測(cè)、對(duì)周圍基站話務(wù)分擔(dān)的合理性分析等。



一、數(shù)字地圖的精確化


　　用于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)狀況分析的數(shù)字地圖包括地形高度、地面用途種類等對(duì)移動(dòng)通信電波傳播有影響的地理信息，是優(yōu)化人員利用規(guī)劃軟件進(jìn)行覆蓋預(yù)測(cè)、干擾分析以及頻率規(guī)劃的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)字地圖的采樣間隔與傳播環(huán)境的復(fù)雜程度有關(guān)，不同的傳播環(huán)境往往具有不同的復(fù)雜程度，傳播環(huán)境越復(fù)雜，對(duì)數(shù)字地圖采樣間隔的要求就越高。在選擇合適的數(shù)字地圖時(shí)，應(yīng)結(jié)合該地區(qū)的實(shí)際情況，折衷考慮精度與成本的問題。采用“混合精度”的數(shù)字地圖是較為合理的一種選擇，混合精度即在話務(wù)密度高的大城市市區(qū)采用高精度規(guī)格，郊區(qū)及中小城市采用較低精度規(guī)格，廣大的農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)可以采用更低的精度規(guī)格（不同的采樣間隔標(biāo)準(zhǔn)有5m、20m、50m、100m等）。



二、傳播模型校正


　　在實(shí)際的測(cè)試優(yōu)化工程中，優(yōu)化人員需要針對(duì)各個(gè)地區(qū)不同的地理環(huán)境進(jìn)行測(cè)試，通過分析與計(jì)算等手段對(duì)傳播模型的參數(shù)進(jìn)行修正。通過實(shí)際架設(shè)發(fā)射機(jī)進(jìn)行CW測(cè)試，優(yōu)化人員可獲得最準(zhǔn)確的無線信號(hào)路徑損耗值，與仿真模擬的結(jié)果進(jìn)行反復(fù)修正，最終得出最能反映當(dāng)?shù)責(zé)o線傳播環(huán)境的、最具有理論可靠性的傳播模型。


　　我們身邊的無線環(huán)境不是一成不變的，尤其在城市中，高大建筑、密集居民區(qū)的增多都會(huì)引起無線傳播環(huán)境的變化，當(dāng)這種變化達(dá)到一定程度時(shí)，就需要對(duì)傳播模型參數(shù)進(jìn)行修正，提高無線仿真模擬的真實(shí)性。傳播模型參數(shù)修正的主要步驟如圖1所示。






三、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、話務(wù)分布等性能分析


　　1．網(wǎng)絡(luò)覆蓋現(xiàn)狀分析


　　覆蓋廣度分析


重點(diǎn)包括縣城覆蓋率、鄉(xiāng)鎮(zhèn)覆蓋率、交通干線覆蓋率、旅游景點(diǎn)覆蓋率等方面的分析。


　　覆蓋深度分析


　　通過對(duì)大型寫字樓、商業(yè)中心、飯店及高層建筑物的重點(diǎn)CQT測(cè)試，分析總結(jié)網(wǎng)絡(luò)覆蓋狀況。其中，室內(nèi)信號(hào)測(cè)試是從“點(diǎn)”的層面對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的測(cè)試分析，室內(nèi)信號(hào)測(cè)試可集中在城市市區(qū)進(jìn)行，主要針對(duì)目前室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)覆蓋不太完善的大中型建筑，一般包括三星級(jí)以上酒店、高檔寫字樓、重要交通樞紐、大型會(huì)所場(chǎng)館等，室內(nèi)信號(hào)測(cè)試點(diǎn)由設(shè)計(jì)方、建設(shè)方共同確定，明確至具體建筑內(nèi)。室內(nèi)測(cè)試應(yīng)保證足夠的測(cè)試點(diǎn)數(shù)量，以加強(qiáng)分析結(jié)果的普遍性。


　　場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試


　　場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試的目的是獲得各地區(qū)信號(hào)的傳播特點(diǎn)，借以對(duì)規(guī)劃軟件的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行校正。根據(jù)地理地貌的相似性，模擬測(cè)試可在省內(nèi)分類型進(jìn)行，大城市至少應(yīng)分為密集市區(qū)、一般市區(qū)、郊區(qū)三類，對(duì)城市地理地貌特征相近的城市可選擇其中之一進(jìn)行模擬測(cè)試，以分別獲得適合不同類型區(qū)域的傳播模型。


　　現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)模擬預(yù)測(cè)


　　運(yùn)營商應(yīng)合理選擇網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程使用的模擬規(guī)劃軟件，利用該軟件可基于三維數(shù)字化電子地圖進(jìn)行GSM/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、業(yè)務(wù)分布、質(zhì)量等方面的預(yù)測(cè)分析。經(jīng)過模型校正， 優(yōu)化人員所使用的模型預(yù)測(cè)值與場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試結(jié)果間的總標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)不大于9dB，平均偏差應(yīng)為0dB。


　　2．分區(qū)分類統(tǒng)計(jì)分析


　　在規(guī)劃設(shè)計(jì)新一期網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容建設(shè)前，優(yōu)化人員應(yīng)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)狀況進(jìn)行有效的普查分析，準(zhǔn)確了解和掌握現(xiàn)網(wǎng)的資源狀況，使規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)更加準(zhǔn)確和精確。


　　分區(qū)分類統(tǒng)計(jì)分析主要是對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)話務(wù)分布情況進(jìn)行話務(wù)分布的分析。在話務(wù)分析中，優(yōu)化人員應(yīng)對(duì)近期的OMCR 資料（說明提取時(shí)間和當(dāng)時(shí)網(wǎng)上用戶數(shù)）進(jìn)行分析，包括忙時(shí)話務(wù)量、阻塞率、扇區(qū)資源利用率等，同時(shí)對(duì)各地區(qū)分類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)話務(wù)分布比例和實(shí)際話務(wù)分布比例進(jìn)行比較和分析。


　　表1為GSM網(wǎng)絡(luò)每小區(qū)話務(wù)與不同網(wǎng)絡(luò)利用率的分析（截選），以此為參考，優(yōu)化人員經(jīng)過實(shí)際測(cè)試與統(tǒng)計(jì)將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與該表對(duì)比，當(dāng)每信道實(shí)際話務(wù)量達(dá)到擴(kuò)容每線話務(wù)量時(shí)，就說明需要申請(qǐng)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容了。





　　3．網(wǎng)絡(luò)改造方案


　　利用規(guī)劃軟件，優(yōu)化人員應(yīng)在分析總結(jié)現(xiàn)網(wǎng)基站設(shè)置情況的基礎(chǔ)上，提出天饋線整改、非合理站址的搬遷改造、基站分裂擴(kuò)容等方面的具體優(yōu)化方案，例如表2是聯(lián)通某地市的優(yōu)化人員利用規(guī)劃軟件對(duì)該地市CDMA一期基站設(shè)置提出的優(yōu)化方案。





四、路測(cè)數(shù)據(jù)的充分利用


　　1．CQT測(cè)試


　　CQT測(cè)試以用戶為測(cè)試主體，主要評(píng)估通話過程中的話音質(zhì)量。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和地域范圍選擇一定的測(cè)試點(diǎn)（一般要求室內(nèi)），在這些點(diǎn)上，測(cè)試人員持普通手機(jī)以普通用戶撥打方式定量撥打，對(duì)每次的通話現(xiàn)象進(jìn)行歸類，測(cè)試結(jié)果在一定程度上能夠反映出用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的滿意程度。


以CDMA網(wǎng)絡(luò)測(cè)試為例，其具體測(cè)試內(nèi)容包括：


導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度Ec/Io；


手機(jī)發(fā)射功率；


手機(jī)接收功率；


通話的建立情況（接通、失敗等信息）；


通話的持續(xù)情況（回音、串話、話音斷續(xù)、背景噪聲等信息）；


通話的完成情況（單通、掉話、正常通話完成等信息）。


　　以上內(nèi)容的測(cè)試采用兩組定點(diǎn)CQT的測(cè)試人員在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用規(guī)定時(shí)長(zhǎng)互相撥打?qū)Ψ綔y(cè)試手機(jī)的方法完成。聯(lián)通新時(shí)空某分公司某次CQT主觀測(cè)試結(jié)果如表3所示。






　　2．DT測(cè)試


　　DT測(cè)試以網(wǎng)絡(luò)終端（移動(dòng)臺(tái)）為測(cè)試主體，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和地域范圍，選擇一定的測(cè)試路線，運(yùn)用測(cè)試設(shè)備如測(cè)試手機(jī)、GPS、筆記本電腦和相應(yīng)的測(cè)試軟件等進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果用于評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況。合理的測(cè)試軟件對(duì)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析非常重要。在行進(jìn)過程中，測(cè)試手機(jī)在測(cè)試軟件的控制下，仿真普通用戶進(jìn)行連續(xù)地自動(dòng)撥打，測(cè)試手機(jī)把其接收到的各種系統(tǒng)信息和指令、測(cè)量報(bào)告和所遭遇的事件如實(shí)地匯報(bào)給測(cè)試軟件，測(cè)試軟件再對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的顯示、歸類、處理和存放。測(cè)試結(jié)果能夠在一定程度上反映出網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況和服務(wù)質(zhì)量。



五、立體覆蓋與深度覆蓋規(guī)劃


　　無線電波傳播環(huán)境的復(fù)雜性、地形地物的影響以及城市規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，給網(wǎng)絡(luò)覆蓋造成了一定程度的阻礙，例如建筑物材料固有的屏蔽作用，增加了無線信號(hào)的穿透損耗，影響了網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)接收和通話質(zhì)量；為提高網(wǎng)絡(luò)容量增加頻率復(fù)用而采取縮小基站覆蓋半徑的方式，限制了基站架設(shè)高度，造成高層建筑物區(qū)域無線信號(hào)來自多個(gè)小區(qū)或地面、墻面的不穩(wěn)定反射信號(hào)等情況；地鐵和隧道沿線由于地面屏蔽、彎道、車廂阻擋等因素，阻礙了電波的傳播。


　　目前實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋主要解決三種特殊區(qū)域的無縫覆蓋：建筑物室內(nèi)覆蓋（包括高樓、賓館、大型購物商場(chǎng)、停車場(chǎng)等建筑物內(nèi)）、地鐵和隧道的室內(nèi)覆蓋、高速公路和鐵路沿線的覆蓋。無縫覆蓋實(shí)現(xiàn)方式主要分為宏蜂窩直接覆蓋、微蜂窩直接覆蓋、信號(hào)源+分布式天線系統(tǒng)等。


　　地鐵和隧道的無縫覆蓋由于彎道多、環(huán)境封閉等因素的影響，主要通過信號(hào)源+分布式天線系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)信號(hào)源的不同，優(yōu)化人員應(yīng)選擇具有針對(duì)性的覆蓋方式：微蜂窩方式或宏蜂窩+直放站方式。根據(jù)站廳、站臺(tái)和隧道等覆蓋區(qū)域的不同，分布式天線系統(tǒng)可以根據(jù)不同情況采用同軸分布式天線系統(tǒng)、泄漏電纜等方式。


　　針對(duì)高速公路和鐵路沿線的無縫覆蓋一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)基本原則：


站距考慮；


天線考慮；


饋線系統(tǒng)；


傳輸考慮；


電源考慮；


組網(wǎng)配置考慮。



六、移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的測(cè)試與優(yōu)化


數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模型與話音業(yè)務(wù)模型有著很大的差別，數(shù)據(jù)呼叫有以下4個(gè)特點(diǎn)：


休眠狀態(tài)和激活狀態(tài)的轉(zhuǎn)換；


用戶的每一次會(huì)話，可以包含多次分組呼叫；


數(shù)據(jù)以突發(fā)方式傳輸；


分組呼叫所占用的資源隨著數(shù)據(jù)的突發(fā)傳輸而隨時(shí)變化。


由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模型比較復(fù)雜，移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試與優(yōu)化應(yīng)著重于以下幾個(gè)方面：


服務(wù)內(nèi)容及不同業(yè)務(wù)的特點(diǎn)；


運(yùn)營策略，包括數(shù)據(jù)用戶的比例、用戶的平均傳輸速率等；


用戶行為，如業(yè)務(wù)申請(qǐng)比例、每天每用戶的使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的次數(shù)、忙時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量等；


　　移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)數(shù)據(jù)用戶的特點(diǎn)進(jìn)行有效的規(guī)劃設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案質(zhì)量可根據(jù)信道資源利用率和能否滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的平均需求等方面來衡量。


　　移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)是在循環(huán)反復(fù)的規(guī)劃、測(cè)試、優(yōu)化的過程中不斷完善的，無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化應(yīng)按照階梯式循環(huán)往復(fù)的過程不斷進(jìn)行，以保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的逐漸完善。




----《通信世界》