網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的系統(tǒng)仿真技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的系統(tǒng)仿真技術(shù)第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

系統(tǒng)仿真概述6.1系統(tǒng)仿真方法與基本流程6.2網(wǎng)絡(luò)分析方法的發(fā)展6.4系統(tǒng)仿真與鏈路仿真之間的接口6.3小結(jié)6.5第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

本章內(nèi)容系統(tǒng)仿真的基本概念和意義系統(tǒng)仿真的方法分類系統(tǒng)仿真的基本流程系統(tǒng)仿真結(jié)果的分析系統(tǒng)仿真與鏈路仿真的接口網(wǎng)絡(luò)分析方法的發(fā)展第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

本章重點(diǎn)系統(tǒng)仿真的基本概念和意義兩種系統(tǒng)仿真的方法系統(tǒng)仿真與鏈路仿真的關(guān)系第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

學(xué)習(xí)目的和要求了解系統(tǒng)仿真的目的和要求熟悉系統(tǒng)仿真的基本流程熟悉系統(tǒng)仿真建模思路掌握系統(tǒng)仿真方法第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.1系統(tǒng)仿真概述無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃對(duì)于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)具有指導(dǎo)性的意義。好的規(guī)劃能成功地在網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量、質(zhì)量及建網(wǎng)成本間取得良好的平衡，輔助運(yùn)營商在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和升級(jí)擴(kuò)容的各階段采取最佳的實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)其建網(wǎng)效益的最大化。第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

規(guī)劃仿真是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程的重要組成部分。通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真，利用系統(tǒng)仿真軟件可跟蹤網(wǎng)絡(luò)過程，輸出多達(dá)幾十種網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，使運(yùn)營商能全面、透徹了解網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營質(zhì)量，從而針對(duì)性地開展優(yōu)化工作。第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真可以獲得所規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的部分重要性能參數(shù)，如導(dǎo)頻覆蓋、最佳小區(qū)、系統(tǒng)負(fù)載、切換區(qū)域等，對(duì)實(shí)際組網(wǎng)有著重要的指導(dǎo)和借鑒作用。第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件往往只考慮靜態(tài)仿真技術(shù)，如果考慮系統(tǒng)中存在的無線資源管理的影響，就需要考慮動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，但是動(dòng)態(tài)仿真需要大量的計(jì)算資源和時(shí)間，使得動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中不是切實(shí)可行的方法，或者只考慮將動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)應(yīng)用于小范圍的熱點(diǎn)地區(qū)分析。第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.2系統(tǒng)仿真方法與基本流程系統(tǒng)仿真是從整個(gè)系統(tǒng)（包含多個(gè)小區(qū)和大量用戶）的角度分析系統(tǒng)的覆蓋、容量和系統(tǒng)的性能，對(duì)于系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置給予定量的分析，為無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃優(yōu)化提供依據(jù)。一般來說，系統(tǒng)仿真方法有兩種，分別為靜態(tài)仿真（StaticSimulations）和動(dòng)態(tài)仿真（DynamicSimulations）。第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.2.1靜態(tài)仿真所謂靜態(tài)仿真是3GPPTR25.942中的快照式仿真，其特點(diǎn)是激活UE與小區(qū)的連接關(guān)系固定。單個(gè)快照仿真的設(shè)置時(shí)間很短，一般是150個(gè)功率調(diào)整次數(shù)，相當(dāng)于系統(tǒng)工作的0.1秒時(shí)間。第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

靜態(tài)仿真的基本思想就是分析一些相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，例如，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)特征確定的不同的業(yè)務(wù)分布。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的生成和分析稱為一個(gè)循環(huán)。第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

每個(gè)循環(huán)包括幾個(gè)步驟。首先根據(jù)特定業(yè)務(wù)特征生成快照，隨后對(duì)快照進(jìn)行分析，即根據(jù)快照中的業(yè)務(wù)分布分析網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。綜合多幅相對(duì)獨(dú)立的快照的分析結(jié)果給出統(tǒng)計(jì)的分析結(jié)果。第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

在靜態(tài)仿真的快照中不能仿真快速功率控制，軟切換，移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)，因而需要通過一個(gè)動(dòng)態(tài)的仿真過程（鏈路級(jí)仿真）得到這些因素的統(tǒng)計(jì)平均影響，在靜態(tài)仿真中加入這些因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)的平均影響。第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖6-1靜態(tài)仿真過程第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.2.2動(dòng)態(tài)仿真動(dòng)態(tài)仿真是一種通過在連續(xù)時(shí)間上模擬移動(dòng)臺(tái)在網(wǎng)絡(luò)中的狀態(tài)來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析的方法。仿真的時(shí)間可以被分割到：碼片階段，比特階段。第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖6-2動(dòng)態(tài)仿真過程第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

WCDMA系統(tǒng)中有一些重要的動(dòng)態(tài)無線資源管理機(jī)制來平衡網(wǎng)絡(luò)的容量和服務(wù)質(zhì)量，這些管理機(jī)制對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的性能和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃具有重要的影響。第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

動(dòng)態(tài)仿真可以較精確地評(píng)估網(wǎng)絡(luò)性能，動(dòng)態(tài)仿真的主要問題是仿真速度。第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

事件驅(qū)動(dòng)型仿真中的驅(qū)動(dòng)事件包括移動(dòng)臺(tái)的事件以及一部分控制事件。它們是一系列隨機(jī)事件，包括如下內(nèi)容。第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

（1）新用戶產(chǎn)生；（2）激活的用戶中止業(yè)務(wù)；（3）用戶狀態(tài)變化；（4）信噪比變化；（5）上行或下行業(yè)務(wù)質(zhì)量的變化；（6）移動(dòng)用戶的位置移動(dòng)（用戶的位移超過一定的距離）。第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.2.3兩種仿真方法的比較對(duì)上述兩種系統(tǒng)仿真的分析方法從仿真時(shí)間、是否反映功率控制、反映的網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)、用戶移動(dòng)性4個(gè)方面進(jìn)行了比較，如表6-1所示。第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

仿真的特征靜

態(tài)

仿

真動(dòng)

態(tài)

仿

真時(shí)

間

驅(qū)

動(dòng)事

件

驅(qū)

動(dòng)仿真時(shí)間隨機(jī)生成的快照沒有瞬時(shí)變化階段重復(fù)進(jìn)行快照仿真由空狀態(tài)開始仿真有瞬時(shí)變化階段單個(gè)，但是較長的仿真時(shí)間隨機(jī)生成的快照沒有瞬時(shí)變化階段多個(gè)較短的仿真時(shí)間功率控制只考慮功率控制的平均影響功率控制的仿真只考慮功率控制的平均影響表6-1 仿真方法的過程比較第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

續(xù)表仿真的特征靜

態(tài)

仿

真動(dòng)

態(tài)

仿

真時(shí)

間

驅(qū)

動(dòng)事

件

驅(qū)

動(dòng)過程細(xì)節(jié)不考慮控制指令沒有數(shù)據(jù)包的仿真沒有考慮數(shù)據(jù)包重傳仿真部分控制指令數(shù)據(jù)包的仿真包括數(shù)據(jù)包重傳不考慮控制指令數(shù)據(jù)包的仿真包括數(shù)據(jù)包重傳移動(dòng)性用戶的位置由矩陣點(diǎn)位置確定精確的用戶位置，包括隨時(shí)間的移動(dòng)精確的用戶位置，在驅(qū)動(dòng)事件發(fā)生時(shí)更新位置第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

靜態(tài)系統(tǒng)仿真一般假設(shè)所有的用戶終端都處于激活狀態(tài)，并且都分配網(wǎng)絡(luò)的資源。第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

方

法準(zhǔn)

確

性復(fù)

雜

性運(yùn)

行

時(shí)

間靜態(tài)仿真比較精確比較難以設(shè)定，結(jié)果比較復(fù)雜依賴于移動(dòng)臺(tái)和小區(qū)的數(shù)量，花費(fèi)時(shí)間中等動(dòng)態(tài)仿真時(shí)間驅(qū)動(dòng)十分精確難以分析結(jié)果時(shí)間最長事件驅(qū)動(dòng)比較精確比較復(fù)雜依賴與移動(dòng)臺(tái)和小區(qū)數(shù)量，以及業(yè)務(wù)類型，較靜態(tài)仿真要長表6-2 網(wǎng)絡(luò)分析方法的性能比較第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.2.4動(dòng)態(tài)仿真的基本流程系統(tǒng)仿真一般分為初始化階段和主循環(huán)階段兩個(gè)部分。第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6-4動(dòng)態(tài)仿真的基本流程第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.2.5仿真結(jié)果與分析

1．覆蓋通過仿真可以考察不同業(yè)務(wù)、不同區(qū)域的覆蓋概率，軟切換區(qū)域的大小，導(dǎo)頻污染可能出現(xiàn)的區(qū)域等。第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1）通過反復(fù)調(diào)整參數(shù)和基站數(shù)量與位置使覆蓋概率略超過目標(biāo)值A(chǔ),如果覆蓋率過低，則增加基站B，如果覆蓋率過高，則減少基站C，如果基站功率未滿配，可增加發(fā)射功率。D，調(diào)整天線的方位角，下傾角，高度E，更換天線類型第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）調(diào)整參數(shù)和基站數(shù)量與位置使導(dǎo)頻污染降至最小A,調(diào)整天線的方位角，下傾角，高度B，更換天線類型C，調(diào)整基站發(fā)射功率D，在導(dǎo)頻污染區(qū)新建基站第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）調(diào)整參數(shù)和基站數(shù)量與位置使軟切換區(qū)域的比例合適A,調(diào)整更換天線類型B，調(diào)整基站發(fā)射功率D，調(diào)整基站位置和天線高度第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．容量如果某個(gè)基站的負(fù)載過重則會(huì)出現(xiàn)該小區(qū)的噪聲增長超出門限值，導(dǎo)致覆蓋概率降低。一般來說上行負(fù)載不應(yīng)超過50%，下行負(fù)載不應(yīng)該超過75%。當(dāng)出現(xiàn)噪聲增長超過門限值時(shí)可采用以下措施。1）新增基站2）調(diào)整天線的方位角、下傾角、高度3）更換天線類型4）增大發(fā)射功率第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

3．輸出仿真結(jié)果仿真結(jié)果包括性能報(bào)告、質(zhì)量分析、工程設(shè)備參數(shù)等。如果設(shè)備參數(shù)經(jīng)過了調(diào)整則需要到實(shí)地進(jìn)行驗(yàn)證，如：

A,天饋線參數(shù)

B，基站參數(shù)

如果在實(shí)際設(shè)計(jì)中采用了塔放、直放站等網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段并在仿真中體現(xiàn)，則需要實(shí)地考察以確定它們是否被準(zhǔn)確使用。第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.3系統(tǒng)仿真與鏈路仿真

之間的接口

鏈路仿真：集中于一個(gè)或多個(gè)通信連路中物理層一個(gè)或多個(gè)技術(shù)的仿真技術(shù)。

系統(tǒng)仿真：對(duì)多個(gè)小區(qū)情況下多用戶存在的情況下，系統(tǒng)的整體性能，包括各種控制策略和資源配置的研究。

一般說，系統(tǒng)仿真要依賴于鏈路仿真的結(jié)果。第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

為了評(píng)估一個(gè)大規(guī)模無線網(wǎng)絡(luò)的性能，有必要將鏈路仿真與系統(tǒng)仿真分離。這主要是由下面幾個(gè)原因造成的。首先，將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有無線鏈路的實(shí)際的物理層操作都進(jìn)行仿真是一件非常艱難的事，即使在當(dāng)今的計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度下。第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

其次，對(duì)于系統(tǒng)工程師而言，仿真一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅僅意味著提供定量的結(jié)果，同時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)于那些影響系統(tǒng)性能的因素給出定性的分析。第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

在系統(tǒng)仿真工具中，信號(hào)功率與干擾和噪聲功率的比率（簡稱信干噪比，SINR）非常容易獲取，而且能夠基本準(zhǔn)確地反映通信鏈路的性能，所以它是CDMA系統(tǒng)常用的衡量指標(biāo)。第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

同時(shí)，在CDMA系統(tǒng)中多址干擾遠(yuǎn)大于由接收機(jī)熱噪聲等組成的背景噪聲，所以信干噪比就退化成信干比（SIR），信號(hào)功率與干擾功率的比率。第39頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，Eb/I0也是一個(gè)很常用的參數(shù)。它代表了每赫茲每秒每比特的能量與干擾譜密度的比率。第40頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

在碼分多址系統(tǒng)中，信干比與Eb/Io是成正比的，有PG為系統(tǒng)處理增益。第41頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.4網(wǎng)絡(luò)分析方法的發(fā)展快速，實(shí)時(shí)，精確的分析對(duì)于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃具有決定的意義，這可以通過并行仿真器來實(shí)現(xiàn)。隨著并行技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有集成400個(gè)處理器的并行仿真系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用。在提高仿真速度方面還有更多的工作要做。第42頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)

本章主要介紹了無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的系統(tǒng)仿真方法，WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)中用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段的仿真技術(shù)一般分為靜態(tài)系統(tǒng)仿真和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真。第43頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

靜態(tài)仿真是3GPP技術(shù)報(bào)告TR25.942中的快照式仿真，其特點(diǎn)是激活UE與小區(qū)的連接關(guān)系固定。第44頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

動(dòng)態(tài)仿真即連續(xù)時(shí)間仿真或運(yùn)動(dòng)仿真，需要考慮閉環(huán)功率控制、小區(qū)搜索、準(zhǔn)入控制、開環(huán)控制、負(fù)