如何规划3G网络

如何规划3G网络
今年下半年，MTnet第二阶段测试即将结束，中国启动3G的日子已经指日可待。

在这最后等待的日子里，政策会怎样？运营商在做什么？想什么？电信设备制造商、SP们又在做什么呢？
我们开辟这个专栏，希望能给所有关心3G的人和企业，提供一个展示自己的舞台。

随着时间推移，3G移动通信技术日渐成熟，3G网络的部署已经提到日程上来。

有关3G网络的设计原则更多地从无线网络设计、规划及优化来考虑。

实际上，由于从设计的理念上来说，3G与2G及2.5G的网络是有显著不同的，这种不同，除了表现在无线接入网络的设计上外，还表现在核心网络的设计、支撑系统的规划、业务平台的开发等许多方面。

3G网络的设计是比较复杂的，在此，文章仅就一些大的原则提出3G无线网络设计的基本思路和方法。

网络组织架构和规划总则
无线通信系统网络规划工作是随着小区制蜂窝移动通信系统的出现而提出的，在大区制移动通信系统中，系统的覆盖范围和容量都由设备性能直接决定，而不需要考虑太多复杂的规划。

到了蜂窝移动系统阶段，随着基站和小区数目增加，覆盖和容量不但与设备性能相关，还与各小区基站的站点选择、参数选择、小区间干扰、网络结构等多方面因素相关，在综合考虑这些因素的过程中，逐步形成了系统的网络规划技术。

一个无线通信系统通常包括无线接入部分、传输部分和交换部分。

因此相应的无线通信系统的网络规划也分为无线网络规划、传输中继规划和交换网规划三个部分，如拓扑图所示。

该图展示了3G网络和现网之间的关系、网络组织及采用的主要技术路线。

在这里只就无线网络规划部分作详细的描述。

无线网络规划工作内容是什么呢？概括地说，它是根据规划的无线网络的特性以及网络规划的需求，设定相应的工程参数和无线资源参数，并在满足一定信号覆盖、系统容量和业务质量要求的前提下，使网络的工程成本最低。

因此，要规划好无线网络，首先就需要了解无线网络的特点，它是规划的基础，因为不同的无线网络特点决定了网络规划中的重点和难点。

例如GSM 网络的频率复用带来频率规划的问题，CDMA 网络使用扰码相位区分小区，则带来了扰码相位规划的问题等。

其次，在进行规划之前，还需要了解网络规划的需求、其中包括运营商的要求网络运行环境、无线业务需求等。

运营商的要求对网络规划有指导意义，网络运行环境不同时，网络建设的策略也要作相应的改变，网络覆盖区域的无线业务需求，决定了网络需要达到的性能指标。

第三，在了解了需求以后，就可以开始进行具体的网络规划了。

规划的最终目标是要满足一定的信号覆盖、系统容量和业务质量指标。

达到这些目标的手段就是合理设置系统的工程参数和无线资源参数。

最后考虑网络的经济效益，要求我们规划时在满足规划目标的情况下，尽可能保证工程的造价最低，因而很多时候都需要在两者之间进行适当的权衡。

由于WCDMA 系统的软容量混合业务等特点，WCDMA 系统的无线网络规划变得更加复杂。

另外，目前WCDMA中R99版技术和产品都比较成熟，和现网的兼容性较好；R4版引进了软交换技术，采用承载和控制相分离的原则，便于新业
务的开展和网络的更新。

所以，对运营商来说，采用哪种技术，既要考虑其技术的成熟度，也要考虑技术的先进性。

无线网络规划原则
1无线网络规划总体原则和主要技术指标：
1）无线网设计总体原则
第三代移动通信网络设计应遵循以下主要原则：
（1）无线网络覆盖要与业务规划结合起来
（2）室外与室内覆盖并重
（3）网络的设计要具有向前良好的扩展性，即系统容量以满足用户增长需要为衡量，要能方便地进行扩容。

（4）要规划好无线支撑系统的建设，能提供不同用户的QoS等级服务。

（5）考虑网络规模、技术手段的未来发展和演进方向
2）无线网络规划的主要技术指标
无线网络初始布局是基于运营商对下一方面的要求，估计可能的配置和网络设备数量的一个过程，主要有：
覆盖：覆盖区、区域类型信息、传播条件；
容量：可用频谱、用户增长预测、业务密度信息；
服务质量：区域定位概率（覆盖率）、阻塞率、终端用户吞吐量。

初始布局包括无线链路预测、覆盖分析、容量估计和最后对站点、基站硬件、RNC、不同接口设备和核心网络元素（电路域和分组交换域的核心网）等数量的估计。

在无线网络中，上述这些指标中，最关键的是对无线链路的预测、覆盖效率的规划及负载因子和频谱效率的计算。

要特别注意上下行链路规划的特点和不同。

2无线网设计流程
2．1无线网设计流程
无线网络的设计流程如图2所示。

2．2无线网设计方法
WCDMA无线网络的覆盖、容量和网络性能之间的关系是相互影响、相互制约的。

用户的分布、用户的移动速度以及用户的业务模型都直接影响到无线网络的覆盖、容量和网络性能，因此传统的链路预算、容量推算等方法都无法准确地反映未来网络的实际情况。

传统的链路预算、容量推算结果只能作为无线网络设计的第一步，即估算网络的大致建设规模及确定基本建设方案。

只有采用上面流程中专用的网络规划和仿真工具，并建立准确的地理环境模型、用户业务和行为模型，才能仿真出实际网络的运行效果。

1）基站选择和设置原则（如图1所示）
2）基站(Node B)的设置原则
基站设置关系到无线网络效果、全网通信质量以及建成后的社会效益和经济效益。

基站的设计主要有如下原则：
(1) 根据业务预测结果，确定建设规模；
(2) 应满足覆盖及话务的要求，既要将基站设置在真正有话务需求的地区，又应考虑基站的有效覆盖范围，使系统满足覆盖目标的要求；
(3) 在目前技术手段和可使用频段的前提下的基站设置密度和容量；
(4) 保证重要区域能够为用户提供移动通信业务，如国家重点旅游区、主要公路、金融区、居民密集区及一些大型企业集团；
(5) 应考虑与其他系统的干扰因素，保证必要的空间隔离。

在上述原则的基础上，要设计好无线网络，就需要规划好基站的数目。

基站数目的规划主要采用下面两种方法进行综合考虑：
1．以无线网络覆盖为依据的基站预测设计方法：
在这种设计方法中，首先需要列出基站覆盖的参考业务，主要把握如下关键点：
（1）确定业务类型，并列出业务的链路预算属性。

如AMR业务384kpbs室外业务，最大路径耗损为146dB
（2）确定传播模型：3G经典模型有COST23 Hata模型、奥村模型等。

（3）确定模型后，需要传播模型的校正：一般是对不同的地理分区，选择3～4个具有代表性的区域进行模型校正，一条测试路径应该是8字型或螺旋性，避免系统误差。

（4）模型有效的标准：校正后的模型，实测数据与模型的方差不大于8dB, 否则要考虑测试路径、地理分区、测试数据的有效性。

(5) 参考业务一般城区基本覆盖：3km2。

不同地理分区覆盖面积不同，覆盖面积与传播模型有关。

(6) 基站预算＝总覆盖区域/(参考业务覆盖范围，如：3km2 )
其设计步骤如图3所示。

2．以业务为依据的基站预测设计方法：
（1）确定业务模型：包括分组业务模型和语音业务模型。

CS业务主要有如下模型：坎贝尔模型、等效爱尔兰法、Post Erlang-B方法。

以坎贝尔模型为代表，因为它是解决混合实时类业务模型的理论计算方法之一，其特点是该模型预算值适度。

（2）确定总业务量的预测分布。

（3）以坎贝尔模型算出基站预算＝坎贝尔业务/基站坎贝站坎贝尔。

（4）核算CS域剩余信道容量是否满足PS域数据承载。

如不能满足，则根据数据承载需要增加基站预算。

基站数的规划数值：取业务与覆盖算法的最大值为基站规划数。

结论
3G无线网络的规划是一项复杂浩大的工程，由于3G业务的多样性和3G系统本身的许多新特点，如小区呼吸等特点，它的设计复杂度远远大于GSM二代移动系统的规划。

在3G无线系统的详细规划中，需要每个区域的实际传播地图和营运商对业务的充分估计、规划工具和选择基站位置及网络的参数，详细规划后还需要分析每个下区的容量和覆盖。

在3G无线系统中，每个用户影响其他用户并引起他们发射功率的变化，这些变化本身再次引起变化等。

因此，整个预测过程需要迭代进行，直到发射功率达到稳定值。

移动速率、多径信道分布和所用业务的比特率、类型也比二代TDMA/FDMA系统中所起作用重要。

此外，在3G无线系统中，上行链路和下行链路的快速功控中包括软/更软切换和正交下行信道，他们也影响系统性能。

另外，在3G无线系统中，基站的灵敏度依赖于用户数和所有小区中采用的比特率，因此，3G基站的灵敏度要视特定的小区和业务而定。

图1 基站设计流程图
图2 无线网络的设计流程图
图3 基站预测设计步骤3G网络拓扑图。