WCDMA无线网络规划中的网络资源配置-无线处 罗晓翔
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WCDMA系统无线网络规划和优化随着中国3G的逐渐启动,各大运营商都在进行网络前期规划,以便在牌照发放后即可开展网络建设,从而取得市场先机赢得主动并获取最大的市场份额。
为了能够创造最大市场、赢得最多用户并对用户有持续的吸引力,3G移动通信网络必须具备高覆盖率和稳定的网络信号,系统需要具备相当大的容量以面对可能发生的高话务冲击,网络必须是持续可赢利的。
目前2G无线接入网已相当成熟,网络覆盖和网络质量都达到了比较高的用户满意度,在进行3G网络建设时,如何充分利用现有网络资源、提高用户满意程度、节约建网投资成了网络规划过程中需重点考虑的问题。
作为3G标准之一的WCDMA系统,除了可以提供比第二代系统更高的频谱利用率外,最主要的是可以为移动用户提供非对称多媒体业务。
另外,由于采用宽带码分多址(CDMA)接入方式,WCDMA系统在无线接口设计方面有许多新的特点,例如可以在上下行链路上支持频率为1.5kHz的快速功率控制,软/更软切换和正交下行链路信道等。
在WCDMA系统中,干扰分析特别重要,基站灵敏度要视特定小区和业务而定。
这些都使得在规划WCDMA系统时需考虑更多因素。
目前,具体规划优良的WCDMA网络已成为研究热点之一。
1、WCDMA系统无线网络规划的关键点WCDMA系统无线网络规划中有许多非常重要的关键点,包括小区呼吸效应(cell breathing)、小区覆盖与容量相互依赖关系、导频功率分配等。
1.1 小区呼吸效应如果假定移动台的发射功率固定,那么可以认为改变基站接收功率相当于改变了移动台与基站间的路径损耗,这也就意味着基站覆盖的有效范围——小区大小是随着小区中激活的用户数N、用户数据速率R b、激活因子v在不断变化的。
这种变化就被称为“小区呼吸”,这也是CDMA系统特有的特点。
1.2 WCDMA网络规划中的软容量和软覆盖WCDMA系统是一个干扰受限系统,由上面的小区呼吸效应也知道在进行网络规划的时候,容量和覆盖的规划要联合起来考虑,不像GSM系统网络规划时容量和覆盖是分开来考虑的。
浅谈移动通信网络干扰问题的解决Motorola (中国)有限公司任浩杰干扰问题一直是移动通信网络优化的重点问题,随着新兴移动网络运营商的加盟,射频资源日趋紧张,各种潜在干扰源正以惊人的速度不断产生。
旧有的专用无线电系统占用现有频率资源、不同运营商网络配置不当、发信机自身设置问题、小区重叠、环境、电磁兼容(EMI)以及有意干扰等,都是移动通信网络射频干扰产生的原因。
目前已有的移动通信体制占用的射频资源全部在2.5GHz以下,这一频带的特点,就是干扰与被干扰的关系,因此移动通信网络必然存在射频干扰问题,而移动通信系统的干扰是影响无线网络质量的重要因素之一。
本文将联系在实际工作中的经验,对干扰的原因及解决办法作一简要介绍。
干扰,本质上是未按频率分配规定的信号占据了合法信号的频率,造成合法信号无法正常工作,形成干扰。
因此,对频域的分析过程,也是解决干扰问题的过程,也是移动通信网络优化工作的重要组成部分。
一、移动通信网络的干扰移动通信网络的干扰可以粗略的分为外部干扰和内部干扰。
1.外部干扰强信号干扰:这种干扰是指合法的信号占用合法的频率,由于功率过强,造成邻近频段接收设备阻塞。
最常见的为CDMA下行频段对GSM 上行频段的干扰。
固定频率的干扰:具有固定频率的干扰源工作于移动通信频段。
这种干扰频率几乎不变,或小范围抖动,上下行都可能存在。
这种干扰多见于旧有的专用无线电系统占用移动资源。
如原有的电力微波通信系统占用移动1800MHz频段,由于干扰源是专用通信系统,干扰信号呈现稳定性。
宽频直放站干扰:主要存在于上行频段。
这种干扰的特点是频带宽,几乎占据整个上行频段。
杂乱信号干扰:这种干扰信号频谱不定,此起彼伏,一般为EMI问题。
2.内部干扰内部干扰主要与通信制式的技术特性和网络本身的特点有关,主要来自硬件、施工质量和周边环境以及网络频率规划、小区覆盖和数据库设置等方面。
它主要包括同频干扰、邻频干扰和互调干扰。
二、内部干扰的分析与解决在内部干扰中,除了由硬件引起的干扰外,解决或减小其它内部干扰是优化过程中较为复杂困难的。
WCDMA无线网络规划方法本文在实际规划工作的基础上,根据WCDMA网络规划的核心要求和技术特点归纳、总结出WCDMA无线网络规划的基本方法,为WCDMA无线网络规划技术人员提供了有益的参考和帮助。
电信工程技术与标准化2009.12工程与设计WCDMA无线网络规划方法童晓涛1杨谦2(1中国联合网络通信有限公司云南分公司昆明650051)(2中国联通集团移动网络有限公司云南分公司昆明650051)摘要本文在实际规划工作的基础上,根据WCDMA网络规划的核心要求和技术特点归纳、总结出WCDMA无线网络规划的基本方法,为WCDMA无线网络规划技术人员提供了有益的参考和帮助。
关键词3GWCDMA网络规划1前言与第一代和第二代移动通信系统相比,第三代移还须具备扩频因子可变和多码连接的功能。
因此作为一种属于3G 的无线宽带技术,其网络规划特点与2G网络的规划不同,不能简单地完全继承2G网络规划方法。
WCDMA无线网络规划的核心是:在控制干扰的前提下对覆盖、容量、网络质量进行平衡的过程。
我们在这个核心的基础上总结出了WCDMA无线网络规划的基本方法。
本文将WCDMA无线网络规划的基本方法分为8个阶段,具体流程如图1所示。
2.1确定规划区域,对目标覆盖区域分类由于无线传播环境及人口密度的差异,规划之前首先要对目标覆盖区域进行分类。
目标覆盖区域的划分主要根据一定的原则,把目标覆盖区域划分为密集动通信系统采用了CDMA技术,基于全IP网络,具有支持更多的用户数量、系统容量,支持多媒体等高速数据业务等特点。
基于WCDMA技术标准的第三代移动通信系统已在许多国家得到商用,并取得了良好的效果。
可以预见在不久的将来,WCDMA在中国的移动通信市场上将会占有重要的地位。
WCDMA网络是一个全新的网络,因此对于现有的移动通信运营商而言,WCDMA无线网络规划将是我们所要面临的一个新课题和新挑战。
2WCDMA无线网络规划的基本方法WCDMA是一个宽带直扩码分多址(DS-CDMA)城区、普通城区、郊区、农村及公路。
WCDMA无线网络的规划原则与方法湖南移动湘潭分公司甘军宏黄劲松随着3G商业化进程的不断加速,3G网络的各种设备测试的持续深入,3G网络建设已将很快提上日程。
各运营商均赶在3G牌照发放之前,已积极准备在一些主要地区进行3G各种制式的网络规划。
WCDMA使用较宽的频带、采用码字区分用户,信道具有自干扰特性,能提供多类型和速率的业务,采用软切换和快速功控等技术,在覆盖、容量和服务质量之间存在相互影响、相互作用。
因此在规划设计时对于WCDMA这个干扰敏感的系统要用系统的观点,核心就是对系统内部和外部干扰实行适当的控制。
一、无线网络设计流程WCDMA网络规划基本流程一般分为规划目标定义及需求分析、预规划(即出使布局,包括链路预算,规模预算和预规划仿真)、站址查勘、详细规划、开局优化等,在具体实施中应注意将规划设计、建设验收和运营维护各个阶段相互分离,如图1所示。
图1WCDMA网络规划流程二、WCDMA网络规划的基本原则1.网络定位原则定位于提供话音和数据业务的混合网。
2.网络规划与实施方式原则采用至少三年满足期的“一步规划,分步实施”法或者采取“一步到位”法。
一步设计分布实施法具有以下特点:初期投资较少,网络扩容投资较多,扩容方案复杂建设周期长,扩容时网络性能指标存在波动期,需要大量优化工作,先期优化工作需要重新开始。
一步到位法特点:初期投资较多;网络扩容投资少;扩容方案简单,建设周期短;扩容时网络性能指标稳定;保护优化网络维护投资。
3.覆盖原则保证重点区域的连续覆盖,边界连续承载速率选择即基本业务选择要根据业务预测、市场与竞争策略、投资等因素进行选择,大部分区域包括室内都可采用PS64/CS64kbit/s,重点区域及室内系统采用PS128/144kbit/s甚至更高的承载速率。
目标负载因子建议主要按照上行链路0.5下行链路0.75进行规划,郊区和农村地区可以适当降低。
对于信令信道功率,公共信道功率不超过总发射功率的20%,导频信道功率占总发射功率的10%左右但不能低于5%,开局优化根据导频污染和干扰情况调整导频功率。
WCDMA无线网络规划中的网络资源配置无线处罗晓翔摘要: WCDMA系统的重要特点是在支持语音业务的同时,可以承载各种数据业务,并具有对不同业务进行不同服务质量指标管理与控制的能力。
即它是一个多业务混合系统,不同的业务具有不同的服务质量要求,如电路域(CS)业务的GOS和分组域(PS)业务的QoS。
无线网络资源配置是无线网络规划中的重要内容,本文就如何在无线网络资源配置中体现多业务混合和服务质量指标提出一些个人观点和方法。
涉及的方法主要有多维爱尔兰方法、Campbell方法、ErlangC模型和M/G/R-PS模型等。
并通过实际举例说明各种方法在信道板(CE)数量、Iub接口容量、Iu接口容量配置中的应用。
关键词:WCDMA 网络规划资源配置多业务混合 GOS QoS一、概述在第三代移动通信系统即将投入商用的前景下,无线网络规划作为工程建设的重要前期工作,目前已引起各方的充分重视。
与第二代移动通信系统相比,第三代移动通信系统的重要特点是系统在支持语音业务的同时,可以承载各种数据业务,并具有对不同业务进行不同服务质量指标管理与控制的能力。
作为第三代移动通信系统的主要方案之一,WCDMA系统也具有上述特点,即它是一个多业务混合系统,不同的业务具有不同的服务质量要求,如电路域(CS)业务的GOS和分组域(PS)业务的QoS。
无线网络资源配置是无线网络规划中的重要内容,本文就无线网络资源配置中的如何体现多业务混合和服务质量指标要求提出一些个人观点,希望起到抛砖引玉的作用。
1.讨论范围实际无线网络规划一般是按承载速率进行的,因此本文中“不同业务”,“各种业务”,“多种业务”是指承载速率不同的业务。
如CS64和PS64是不同的业务,PS144和PS384是不同的业务等。
可以以相同速率承载的多种实际业务(如WWW 浏览、电子邮件等)应合并,方法属业务模型范畴,不在本文讨论的范围。
考虑到WCDMA无线网络的工作原理,无线网络资源主要包括:空间接口的下行功率分配●空间接口的上行负载●信道板(CE)数量●Iub接口容量●Iu接口容量以上资源由多种业务混合共享,且都对服务质量(GOS & QoS)有影响。
因此,无线网络资源配置必须考虑服务质量(GOS & QoS)要求。
上述无线网络资源中,空间接口的下行功率分配和上行负载一般由无线网络规划软件处理,本文主要考虑信道板(CE)数量、Iub接口容量、Iu接口容量问题。
2.必要性分析⑴考虑多业务混合必要性根据WCDMA无线网络的系统结构,WCDMA系统多种CS、PS业务完全共享CE、Iub;多种CS业务共享Iu-CS接口;多种PS业务共享Iu-PS接口。
下面以一个实例,说明无线网络资源配置中考虑多业务混合的必要性。
【例1】由上例可以看出,如无线网络资源配置不考虑多业务混合共享网络资源的影响,系统资源配置必然较大,因此将导致工程建设中硬件资源或投资资金的浪费。
⑵根据业务特点考虑服务质量指标的必要性2G移动通信系统一般以单一的语音业务为主,由于语音业务符合呼叫清除模型,因此采用系统阻塞率指标(GOS)就可以较好的体现服务质量。
因为WCDMA 系统支持多种数据业务,而数据业务的特点决定了其质量要求与语音业务有很大差别,所以采用新的服务质量评价体系是必然的。
3GPP规范中采用QoS作为数据业务的服务质量评价体系,且不同的数据业务采用不同的QoS指标区别对待。
因此,在无线网络规划,特别是在无线网络资源配置中,简单地把多种数据业务都当语音业务对待(例如都采用GOS=2%)显然是不合适的。
综上所述,找到合适的方法,在无线网络规划中充分体现不同业务的服务质量要求,应成为无线网络规划工作必须考虑的问题。
二、网络资源配置中多业务混合共享网络资源的体现根据相关文献资料,关于多业务混合共享网络资源,目前无线网络规划工作者面临的情况如下:●处理多种PS业务(不同承载速率)共享资源的方法目前没有。
(参考文献【5】)●由于CS业务用GOS指标,PS业务用QoS指标反映服务质量,且目前两者之间不存在直接的转换关系,因此处理CS与PS业务共享资源的方法目前没有。
●处理多种CS业务共享资源的方法有多维爱尔兰(MDE)方法和Campbell方法。
(参考文献【1】【2】)1.MDE方法简介多维爱尔兰(MDE)方法主要用于处理多种业务共享资源(如信道等)。
它是一种采用阻塞率指标,且适用范围较广的计算方法,其代价是计算过程非常复杂。
考虑到移动通信系统中业务的到达一般符合Poisson分布,在此情况下,MDE算法就简化为Kaufman & Roberts算法。
即使作为简化算法,Kaufman & Roberts 算法也必须通过编程实现,不存在显式的公式。
关于MDE算法和Kaufman & Roberts算法的详细内容可参见参考文献【1】。
本文通过一个例子来说明Kaufman & Roberts算法的使用方法。
【例2】2.Campbell方法简介使用Campbell定理考虑多业务混合的方法由Aircom公司提出(参见参考文献【2】)。
Campbell定理是随机过程中的一个定理,定理的表述可参见参考文献【3】。
应用于本文的范围,它可以理解为:当具有一定强度的多个业务的发生时间符合Poisson分布,且多个业务之间是相互独立的,其组合的随机过程(滤过Poisson过程)的参数可用Campbell定理描述。
根据Campbell定理的特点,在无线网络资源配置中,它显然是可用的。
本文通过一个例子来说明Campbell算法的使用方法。
【例3】3.MDE方法和Campbell方法的比较由上所述,尤其是两个例子可看出,MDE方法(Kaufman & Roberts算法)的优点是可处理不同业务具有不同GOS要求的情况,缺点是计算过程复杂。
根据笔者的试验,此方法在计算业务有较大话务量时(如RNC),编程算法需特殊处理,计算速度很慢。
Campbell方法的优点是计算简单,速度快,但由于此方法存在查Elang表的过程,因此只能处理各业务具有相同GOS要求的情况。
由上两个例子可看出,这两种方法的计算结果有差别,但差别不大。
笔者通过计算两百多个WCDMA NodeB的信道板(CE)和Iub接口配置,发现两种方法的计算结果相差一般不超过5%,而且肯定是Campbell方法的计算结果较小。
4.初步结论考虑到在WCDMA无线网络规划中CS业务的GOS一般取相同值(如2%),因此,综上所述,建议CS业务用Campbell方法考虑资源共享;PS业务目前不考虑资源共享。
但必须指出的是,如运营商要求语音业务和CS64业务按不同的GOS考虑,则只有采用MDE方法代替Campbell方法。
三、网络资源配置中GOS & QoS的体现在本文第二部分考虑多业务混合的过程中,始终需涉及服务质量指标,如CS业务的GOS。
因此在网络资源配置中除了多业务混合因素外,还必须充分考虑GOS & QoS的体现。
1.CS业务GOS的取定按通信行业的一贯做法,CS业务的GOS一般取2%。
2.PS业务QoS的取定3GPP的相关建议中对PS业务的QoS提出了一些建议值,但基本上都是针对具体实际业务的,不便于无线网络规划中直接使用。
在WCDMA系统种,由于承载带宽基本固定在几个标准值上,因此对PS业务而言,QoS的核心指标是时延。
方便无线网络规划中直接使用的描述业务承载时延的方法有两种,一是规定承载在某种速率上的所有业务的平均时延;另一种是规定承载在某种速率上的所有业务的时延不超过限值的百分比。
第一种方法的规定值比较难取,因此笔者建议采用第二种方法。
本文建议采用的PS业务时延指标见表4。
3.GOS & QoS指标的分配考虑到WCDMA无线网络的工作原理,无线网络资源主要包括:空间接口的功率和噪声、信道板(CE)数量、Iub接口容量和Iu接口容量。
以上资源的配置数量都对服务质量(GOS & QoS)有影响。
因此,服务质量指标(GOS & QoS)必须在上述因素中进行分配。
笔者建议的分配方法如下表:注:1.本表中“X% < Y S”表示X%的业务时延不超过Y秒。
2.本表中数值应在无线网络规划前与运营商充分协商,达成一致。
4.处理CS 业务GOS 的方法由于CS 业务符合呼叫清除(LCC )模型,因此处理CS 业务GOS 的方法一般为ErlangB 模型。
其详细内容可参见参考文献【6】。
ErlangB 模型的计算可以通过查表或编程实现。
5.处理PS 业务QoS 的方法根据我们选择的QoS 指标,以及考虑到PS 业务一般可认为符合呼叫延迟(LCD )模型,因此处理PS 业务QoS 的方法,可以考虑ErlangC 模型。
根据参考文献【5】,也可考虑M/G/R-PS 模型。
⑴ErlangC 模型简介根据参考文献【6】ErlangC 模型的描述如下:∑-=-+=1)1(]Pr[c k kCCk ACA C AA!!呼叫延迟tHA C et )(]Pr[]Pr[--=>呼叫延迟延迟其中:Pr[呼叫延迟]表示呼叫出现延迟的概率;Pr[延迟>t]表示呼叫延迟大于t 的概率,t 的单位为秒; H 为呼叫时长,单位:秒; A 为话务量,单位:erl ; C 为服务器的数量,例如信道等。
ErlangC 模型的计算一般只能通过编程实现。
⑵M/G/R-PS 模型简介M/G/R-PS 模型是处理PS 业务的另一种选择。
它属于排队论中的一个模型。
根据排队论的模型命名规则,此模型之所以叫M/G/R-PS ,有着多重含义:● M 表示业务到达是Poisson 的; ● G 表示服务是一般的,无特殊性; ● R 表示服务器是多个,而不是一个;● PS 表示服务规则为处理器共享(Processor Sharing )。
根据参考文献【5】,M/G/R-PS 模型的描述如下:))1(),(1()}({2ρρ-+=R R R E r x x T E peakpeakr C R /=CXmean/)(*=λρ其中:E{T(x)}表示传输x 字节长的文件所需时间的平均值,单位:秒; x 表示文件长度,单位:bits ; r peak 表示承载速率,单位:bps ; C 表示需求带宽,单位:bps ;λ可以理解为表示数据业务的到达率,单位:次/秒; Xmean 表示传输文件的平均长度,单位bits ;E 2就是ErlangC 模型中的Pr[呼叫延迟](R 代替C ,R ρ代替A ); ⑶ErlangC 模型和M/G/R-PS 模型比较由上述可见,Erlang 模型计算简单,可直接使用我们选定的QoS 参数。