无线网络:WCDMA规划与优化的挑战

  随着国际上3G商用网络推出的增多,以及中国3G执照发行的临近,3G网络规划已经被越来越多的中国移动通信运营商提到议事日程上来。因为前期网络规划在很大程度上决定了网络的结构,对网络投资以及质量起着决定性作用,是将来网络发展的基础,故越来越多的人开始关心3G网络的规划与设计。WCDMA的网络规划及优化与GSM有很大的不同,在此仅对WCDMA网络规划及优化面临的一些挑战做一简单介绍。 WCDMA在变革中诞生
  
  众所周知,GSM由于其优越的开放标准及其良好的兼容性,得到了长足发展,已经成为第二代移动通信的主要标准并吸收了超过全球70%的移动用户,尤其是从今年以来,在全球新增用户中,有超过80%用户选择了GSM。但是,随着数据业务的普及及互联网的发展,终端移动用户对业务种类的多样性,以及数据传输速率的要求也相应提高,第三代移动通信标准UMTS应运而生。作为第三代移动通信标准之一的WCDMA由于其良好的兼容性及可发展性,是目前GSM网络的自然演进,得到了广大运营商的青睐。WCDMA所提供的可变速率,多业务能力,为运营商提供了坚实的技术平台以及广阔的市场空间,但同时也为网络规划及优化带来了很大的挑战。
  
  由于WCDMA要提供可变速率的多业务能力,又要考虑网络的兼容性和可扩展性,故和GSM相比,其网络复杂程度大为增加。特别是在无线接口方面,业务的不同对空中接口提出了许多新的要求。因此,为了更好地管理和使用网络,WCDMA系统引入了许多新的技术及特性,这些都和GSM大不相同,相应的WCDMA网络规划和优化也和以前不同,需要考虑的因素也更多,复杂程度大为增加。
  
  规划成功的WCDMA网络
  网络规划工作通常包括初规划、详细的网络规划和网络优化等内容。初规划是在进行详细的网络规划前,基于运营商业务发展计划及投资计划和质量目标,进行初步容量及覆盖分析,确定网络配置,从而为运营商提供经济的解决方案的过程。这是网络规划工作的初始阶段,也是非常关键的一项工作。
  
  初规划通常由功率预算、小区大小评估、覆盖及容量的计算和初始网络配置评估等内容组成。由于WCDMA系统的复杂性及业务多样性,其初规划工作更显得尤其重要,需要考虑的输入参数也较多。一个好的初规划要考虑到规划方案的经济性、灵活性和可扩展性,既要满足近期网络发展目标,又要考虑到长期发展及新业务的推广。因此,基于运营商长期商业模式的话务模型是初规划非常重要的一个基本输入。
  
  在WCDMA中,无线频率的复用因子为1,同一频率被分配在所有小区中,所有空中接口连接发生在同一载频上,同时进行操作的用户数量对接收机的噪音水平及接收灵敏度有着直接的影响,因此,WCDMA是一个干扰受限的系统,干扰控制在WCDMA网络中显得尤为重要。在WCDMA网络中,负载和灵敏度分析都需要干扰控制,它的好与坏直接影响到网络容量。干扰评估在覆盖区预测阶段已经至关重要。因此,干扰余量是初规划中需要考虑的一个重要参数。
  
  小区呼吸是WCDMA中的一个重要特征。小区呼吸即指小区的覆盖随着网络用户数的增加,网络负载增大而减小。因此,容量和覆盖规划在WCDMA中不再是两个分开的任务,而是很大程度上交织在一起,需要平衡后综合考虑。用于小区呼吸的链路预算的余量值被称作干扰余量。在初规划阶段,网络的覆盖计算必须基于合适的负载目标,必须考虑到网络增长的因素来设置合理的干扰余量值。负载目标选择过小将导致用户增长时出现覆盖问题,而选择过大又会出现网络投资成本过大不经济的现象,因此要慎重考虑。 WCDMA的一个基本要求是多业务能力,不同业务(话音,数据)有不同的处理增益和由此产生的不同的接收机SNR要求。在现有GSM覆盖规划过程中,基站灵敏度是不变的,每个基站的覆盖门限值都是一样的。在WCDMA中,覆盖门限是由用户数量和所有小区所使用的比特率决定的,因此针对不同的业务及用户数量,小区覆盖门限是不同的,覆盖区域是变化的。WCDMA的另一个特点是上行链路和下行链路中业务的非对称性,通常下行链路的数据量要远远大于上行链路,因此在覆盖和容量规划中必须对不同的业务分别进行分析,且必须对上行链路和下行链路都进行分析。
  
  为了降低阴影衰落的影响以提高通信概率和降低掉话率,WCDMA引入了软切换技术。软切换为网络带来了软切换宏分集结合增益及软切换增益,但同时也为网络的容量带来了损失。这些增益对上行链路和下行链路的效果并不是完全相同的,需要分别考虑。软切换因子与容量有关,它可以决定除了正常业务所需信道外,实际所需的信道资源,在下行链路方向,每个软切换连接都会增加干扰,从而减低最大的可用容量。软切换还需要额外的BTS基带资源、通过Iub接口的额外传输容量以及额外的RNC资源。因此软切换因子也是需要考虑及平衡的一个重要因素。
  
  渐进的规划过程
  详细的网络规划是一个不断重复的过程。在GSM网络中,详细的无线网络规划重点在于覆盖规划,而在WCDMA网络中详细的网络规划不仅要对覆盖进行规划,而且更重要的是要对干扰和容量进行分析,网络规划就是对受干扰影响的覆盖和容量进行不断研究及调整的过程。通过对这些因素进行折衷,网络规划的最终结果就是生成一些网络参数值,在优化阶段可以对这些参数进行调整。由于覆盖,容量及质量的密切关系,更由于WCDMA所引入的新的无线接口技术,如功率控制PC,切换HO,接入控制AC,分组调度PS,负载控制LC,资源管理RM等都引入了一些新的参数,因而参数规划及优化是WCDMA中非常重要的一项工作。
  
  通常在网络发展初期,WCDMA是一个覆盖受限的系统,特别是由于移动终端的发射功率限制,往往上行覆盖是网络的瓶颈。由于所有终端用户共享基站发射功率以及小区呼吸效应,下行覆盖也会成为网络的瓶颈,因此可能需要增加传输功率使链路平衡。由于覆盖和容量是交织在一起的,因而引出了许多覆盖及容量解决方案。下面列出了一些主要的容量及覆盖提高措施:多载波,多(六)扇区,NOKIA智能覆盖SRC,塔顶放大器MHA,远端射频放大器,发射或接收分集,中继放大器,波束成型,微蜂窝,室内站及多层网等。这些都增加了网络规划及优化的复杂性。
  
  除了WCDMA本身特点及其对网络规划要求以外,还有其它一些因素必须考虑。WCDMA不再是一个孤立的系统,它必须与现有网络共存。对于现有GSM运营商需要考虑基于GSM网络的平滑演进,系统间干扰,与GSM共站以及系统间切换等问题。大部分WCDMA的运营商是现在GSM的运营商,因此,如何基于GSM向WCDMA平滑演进,如何在现有传输网络,电路及分组交换核心网中使用WCDMA是要研究的一个重要课题。
  
  因为GSM和WCDMA有不同的质量要求及不同的规划侧重,如何降低系统间干扰,如何充分利用现有GSM站点,以及实现顺利的系统间切换也是非常重要的工作。即使对于全新WCDMA运营商,也要考虑系统间干扰及资源共享等问题。
  
  网络优化是网络规划工作的自然延续,是不断提高网络整体质量的过程,可以使移动终端用户感受到网络质量的不断提高,从而提高终端用户的满意度。网络优化将在充分利用现有网络资源的基础上使系统容量和覆盖最大化。网络优化包括每种业务类型优化目标的定义、网络分析以及网络配置和性能的提高等。值得注意的是不同的业务会有不同的质量目标,这也是WCDMA网络优化工作复杂的主要原因。另外,网络规划和优化也是一个交织在一起相互作用的过程。当网络已被设计和建好时就需要进行相应的网络优化工作,从而找到网络的最佳工作状态。但是随着网络中业务量的增长,通常又需要进行网络扩容工作,因此又需要新的规划和优化工作,这是一个不断循环的过程。 WCDMA网络优势 WCDMA网络比现有GSM网络功能强大,将提供更多更好的业务,但是网络规划优化工作也更复杂,对其工具要求也更加苛刻,所以网络规划优化流程和工具必须能够迅速适应网络中的新特性。网络规划优化工具必须能够集成无线、传输、电路及分组交换的规划工作,能够提供GSM和WCDMA结合的网络规划优化功能,能够提供网络测量数据的输入接口并对测量数据进行分析等,这些是对网络规划优化工具的基本要求。
  
  上面简单介绍了WCDMA网络规划及优化的挑战和在工作中需要注意的一些因素。我们坚信,凭借NOKIA全球WCDMA网络规划及优化的宝贵经验,以及中国强大的在GSM网络规划及优化实战中成长起来的队伍,我们可以提交给我们的客户一个优质高效的WCDMA网络,从而最大限度地满足终端用户的质量需求,为我们的客户在日益激烈的竞争中取得质量竞争优势。