第7章 移動通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、設(shè)計與優(yōu)化

第7章移動通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、設(shè)計與優(yōu)化7.1移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計的基礎(chǔ)知識7.1.1概述移動通信系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計一般就是指移動通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計。其中，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃一般是指在初始階段對移動通信中網(wǎng)絡(luò)工程的粗略估計與布局的考慮；網(wǎng)絡(luò)設(shè)計則主要負責在初步規(guī)劃的基礎(chǔ)上對正式運營的不同制式移動通信蜂窩網(wǎng)進行工程設(shè)計。無線（射頻）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計與核心網(wǎng)設(shè)計是移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計的主要內(nèi)容，除此以外，還有水暖、供電、標識和土木建筑等配套工程的規(guī)劃設(shè)計。7.1.2網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計的原則要權(quán)衡好服務質(zhì)量、服務范圍與建設(shè)成本的關(guān)系。要用發(fā)展的眼光去進行規(guī)劃設(shè)計。以系統(tǒng)工程的觀念進行規(guī)劃設(shè)計。在無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計中對不同用戶和不同環(huán)境要區(qū)別對待。應根據(jù)不同移動通信系統(tǒng)的特點來進行規(guī)劃設(shè)計。規(guī)劃設(shè)計要符合國家的產(chǎn)業(yè)政策導向。7.1.3網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計的流程對于不同體制的移動通信網(wǎng)絡(luò)或移動通信網(wǎng)絡(luò)的不同部分，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計的流程會有所區(qū)別，但總體來說，都可以粗分為準備階段、總體規(guī)劃階段（也稱預設(shè)計階段）、詳細設(shè)計階段和方案優(yōu)化階段。1、無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計流程準備階段初始規(guī)劃與布局覆蓋要求容量要求質(zhì)量要求地形、地貌/無線傳播基站站址數(shù)目初估基站配置初估設(shè)備投資概算小區(qū)類型業(yè)務分布干擾分布通信制式覆蓋設(shè)計容量設(shè)計站址選擇參數(shù)規(guī)劃基站站址確定與配置基站參數(shù)選取覆蓋分析容量分析質(zhì)量分析網(wǎng)絡(luò)設(shè)計優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)仿真網(wǎng)絡(luò)測試無線資源管理RRM參數(shù)調(diào)整是否滿足設(shè)計要求設(shè)計方案輸入輸出無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計否是2、核心網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計流程基礎(chǔ)信息收集現(xiàn)有資料整理規(guī)劃依據(jù)收集建設(shè)原則確認發(fā)展環(huán)境分析總體發(fā)展目標業(yè)務定位和功能主要業(yè)務發(fā)展策略⑴資料準備階段⑵確定規(guī)劃目標階段⑶用戶預測、業(yè)務預測階段全省移動用戶數(shù)預測智能業(yè)務用戶數(shù)預測數(shù)據(jù)業(yè)務用戶數(shù)預測分地區(qū)擬合全省擬合分析取定預測值分析建立預測模型討論確定業(yè)務模型用戶數(shù)預測數(shù)據(jù)業(yè)務預測分地區(qū)話務模型確認話務量預測短消息業(yè)務預測業(yè)務預測本地話務量省內(nèi)話務量省際話務量…確定工程總體規(guī)模分析確定網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)總體發(fā)展策略⑷確定工程規(guī)模和建設(shè)規(guī)劃階段⑸電路域網(wǎng)元、分組域網(wǎng)元、信令域網(wǎng)元規(guī)劃階段網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)端局設(shè)置HLR設(shè)置匯接局設(shè)置關(guān)口局設(shè)置…確定CS域組網(wǎng)方案GGSN設(shè)置和數(shù)量SGSN設(shè)置和數(shù)量DDS設(shè)置和數(shù)量CG設(shè)置和數(shù)量NTP設(shè)置和數(shù)量…確定PS域組網(wǎng)方案⑹話路、帶寬、信令鏈路計算配置階段信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)STP設(shè)置方式信令鏈路路由設(shè)置智能網(wǎng)結(jié)構(gòu)SCP等智能網(wǎng)元設(shè)置確定信令網(wǎng)、智能網(wǎng)組網(wǎng)方案網(wǎng)絡(luò)處理能力計算公式、計算參數(shù)的確定CS域設(shè)備容量和處理能力要求PS域設(shè)備容量和處理能力要求信令設(shè)備容量和處理能力要求CS域中繼或帶寬計算PS域帶寬需求計算CS/PS域相應信令鏈路計算規(guī)劃軟件仿真檢驗CS域設(shè)備端口配置、話路配置PS域設(shè)備端口配置、數(shù)據(jù)傳輸帶寬信令設(shè)備配置、信令鏈路配置⑺網(wǎng)管、同步及其他支撐系統(tǒng)規(guī)劃階段網(wǎng)管、同步以及綜合業(yè)務支撐系統(tǒng)組網(wǎng)分析⑻編號、路由階段編號計劃路由選擇⑼規(guī)劃設(shè)計方案評估、優(yōu)化階段7.1.4網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計的主要環(huán)節(jié)1、數(shù)字地圖在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計中的應用

電子地圖是無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計需要建立起來的數(shù)字化的地理信息數(shù)據(jù)庫，它是進行基站選址的基礎(chǔ)，同時也是進行業(yè)務密度預測、網(wǎng)絡(luò)模擬和傳播模型校正的必備數(shù)據(jù)。所有的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計軟件都必須借助于電子地圖才能運行。2、從覆蓋、容量和質(zhì)量3個不同角度進行規(guī)劃設(shè)計

從原理上說，以TDMA技術(shù)為主體的GSM/GPRS系統(tǒng)可以分別從覆蓋、容量和質(zhì)量3個不同角度獨立進行無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計，然后再根據(jù)具體的環(huán)境與條件選取其中之一為主體；在CDMA技術(shù)為主體的IS-95CDMA系統(tǒng)和3G系統(tǒng)需要綜合衡量覆蓋、容量和質(zhì)量指標來展開無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計，這是因為這3個質(zhì)量指標是相關(guān)的。覆蓋目標的指標主要包括服務區(qū)域的覆蓋率、通信概率要求和需要連續(xù)覆蓋的基本業(yè)務。容量目標描述的是在系統(tǒng)建成后所能提供的業(yè)務類型以及滿足的語音用戶數(shù)和數(shù)據(jù)業(yè)務指標值。質(zhì)量目標包括語音業(yè)務質(zhì)量指標和數(shù)據(jù)業(yè)務質(zhì)量指標兩類。說明：表示除法的方向圖7-3基站數(shù)目選取的3類方法3、頻率規(guī)劃頻率規(guī)劃是指移動通信系統(tǒng)在建網(wǎng)過程中，根據(jù)某地區(qū)的話務量分布分配相應的頻率資源，以實現(xiàn)有效覆蓋。在進行頻率規(guī)劃之前，首先要確定網(wǎng)絡(luò)中的基站，即確定基站的數(shù)目，并進行基站站址的選擇（通常要在電子地圖上標注）。再根據(jù)規(guī)劃小區(qū)的的需求話務量A和呼損率E，通過查詢相應表格得出某小區(qū)需要的頻率數(shù)k。4、導頻偏移量規(guī)劃和擾碼規(guī)劃CDMA移動通信系統(tǒng)雖然不需要進行頻率規(guī)劃，但需要進行碼資源的分配或者說PN碼規(guī)劃，以便于在下行鏈路區(qū)分小區(qū)。不同體制的系統(tǒng)PN碼使用的方法不同，其PN碼規(guī)劃方式也不同，IS-95CDMA和CDMA2000系統(tǒng)進行導頻偏移量（PN碼的相位差，也稱為導頻相位）規(guī)劃系統(tǒng)方式，WCDMA和TD-SCDMA系統(tǒng)則采用擾碼規(guī)劃方式。5、核心網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計移動通信的核心網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計內(nèi)容很多，而且移動通信系統(tǒng)的標準和版本不同，核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)元差異很大。但總體來說，在核心網(wǎng)實現(xiàn)全IP化之前，一般還是分別對CS域和PS域進行規(guī)劃設(shè)計。7.2業(yè)務預測及業(yè)務模型7.2.1概述業(yè)務數(shù)據(jù)是進行移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計的重要輸入數(shù)據(jù)，具體的數(shù)據(jù)指標主要有業(yè)務密度分布（即業(yè)務密度圖）、業(yè)務滲透率、業(yè)務種類、業(yè)務承載方式、業(yè)務容量（包括流量、吞吐量和用戶數(shù)等）和業(yè)務QoS要求等。預先得出這些業(yè)務數(shù)據(jù)，成為規(guī)劃設(shè)計移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線覆蓋、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和具體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)質(zhì)量的重要依據(jù)。這樣設(shè)計出來的網(wǎng)絡(luò)既能滿足業(yè)務需求，又能節(jié)省建設(shè)成本，避免造成不必要的設(shè)備及無線資源浪費。7.2.2業(yè)務預測1、預測基礎(chǔ)在規(guī)劃設(shè)計中，要進行業(yè)務預測的基礎(chǔ)和前提條件為以下幾點。首先需要明確預測對象，確定要預測的業(yè)務及區(qū)域范圍，調(diào)研設(shè)計核心網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)等所需的數(shù)據(jù)。對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行收集。對現(xiàn)有用戶發(fā)展情況進行分析，找出規(guī)律和趨勢，并能夠分析出該區(qū)域/省市的用戶發(fā)展的顯著特點，這為業(yè)務預測的取值及結(jié)果判斷起著至關(guān)重要的作用。運用科學性的預測方法和工具也是業(yè)務預側(cè)的重要基礎(chǔ)，需要結(jié)合預測范圍及對象選擇合適的預測方法和工具。結(jié)合國家經(jīng)濟發(fā)展政策、移動市場發(fā)展環(huán)境等因素，準確把握蜂窩移動通信的發(fā)展規(guī)律、正確認識我國蜂窩移動通信所處的發(fā)展階段是進行市場需求預側(cè)的前提。明確預測期（預測年限），一般可根據(jù)移動通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)年限來決定，但運營商也可根據(jù)需要進行短期業(yè)務預測或長期業(yè)務預測。2、預測方法業(yè)務預測是一個涉及數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析、數(shù)學計算等知識的復雜過程，它涉及的主要理論基礎(chǔ)有數(shù)學模型、統(tǒng)計分析、擬合分析等。在通信業(yè)內(nèi)，根據(jù)多年的實踐總結(jié)，有效的移動用戶數(shù)預測方法（其他預測內(nèi)容的預測方法略有不同，但基本近似）有多種，現(xiàn)列舉幾種主要的方法如下。人口普及率法趨勢外推法回歸預測法瑞利分布多因素法3、業(yè)務模型⑴、業(yè)務模型構(gòu)建工程性考慮一般來說，業(yè)務模型至少包括以下內(nèi)容：①每種業(yè)務有多少人使用；②某業(yè)務的使用者使用該業(yè)務的頻繁程度；③提供的業(yè)務種類④從數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌龋糠N業(yè)務具有怎樣的特性；⑤用戶使用某業(yè)務時期望怎樣的服務質(zhì)量7.3無線傳播模式及校正7.3.1無線傳播模型無線傳播模型是對無線傳輸信道的一種模擬和仿真，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件中，用于預測無線傳播的損耗，并預測接收信號的場強。現(xiàn)有的無線傳播模型有3大類，即幾何模型、概率模型和經(jīng)驗模型。其中，幾何模型是在電子地圖的基礎(chǔ)上直接應用電磁理論計算出確定性模式，但要求電子地圖精度高，且計算復雜，因而較少使用；概率模型是利用數(shù)學知識得出接收信號場強的概率分布情況，主要用于理論研究；經(jīng)驗模型是基于大量測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計模型，在工程上應用較多。本節(jié)介紹幾種在工程上推薦使用的無線傳播模型。7.3.2傳播模型校正所謂的模型校正是指充分利用測試數(shù)據(jù)，對原始傳播模型公式的各個