两类无线网络规划方法的研究
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【摘要】文章针对两类无线规划方法――基于预测的和基于测量报告的，就实现原理、关键流程和性能提升等方面展开了详细的论述，并全面分析了各自的特点和适用环境，为实际网络的应用提供参考。
【关键词】规划仿真 覆盖预测 传播模型 测量报告 话务分布
1 引言
无线网络规划是移动通信网络规划当中最重要的工作，因为它的准确性直接影响到移动网络的建设成本和未来服务质量。无线网络规划用于指导移动网络的建设，以实现综合建网成本最小、盈利业务覆盖最佳、有限资源容量最大、核心业务质量最优、网络未来可升级能力最强等目标。
规划仿真是无线网络规划的核心工作，它利用仿真工具模拟无线网络，通过对规划方案的循环验证和反复优化，得到良好的基站布局和优化的工程参数，以取得网络设计预期的性能目标。本文针对两类不同原理的GSM规划方法展开详细的论述和分析，并从理论和实际的角度归纳出各自的特点与适用情形。
2 传统的无线规划方法
2.1 原理和流程
传统规划方法基于无线传播模型的覆盖预测原理，即计算三维数字地图上各像素点的来自所有基站信号的路径损耗，从而对覆盖范围、干扰矩阵、最好服务小区等结果进行仿真，最终由迭代算法给出频率规划方案。覆盖预测的准确性关系到仿真环境与实际网络的切合程度，是无线网络规划的核心。同时，无线覆盖的规划精度将决定网内平均的干扰水平，是网络建设的基础。
以GSM系统为例，给出使用传统规划软件进行小区规划的一般流程。整个规划流程中，影响仿真精度的主要因素有基础数据的准确性、传播模型选用的正确与否以及基础数据与数字地图的匹配程度。目前，工程上比较常用的几种规划软件如Asset、Tornado、Atell等，尽管有不同的操作系统或数据库要求，也在仿真算法或操作使用上略有差别，但规划的原理和流程都基本相同。
2.2 传播模型校正
无线传播模型是针对无线信道的传播特性和电波传播方式建立的模型，用于对传播路径损耗做出预测。传播预测的准确性直接影响系统的覆盖和其它性能分析结果的可信程度，它是无线规划工作的关键和难点。
传播模型校正是根据实际无线环境的地形地貌、环境特征与系统参数，校正现有经验模型公式，使其计算出的小区内收发两点间的传播损耗接近实测值。传播模型校正分设计测试、数据处理、模型校正三个步骤，其中修正原模型参数的迭代过程，可以采用仿真工具的自动模型校正模块实现，也可以手工完成。
以Aircom公司Asset软件的模型校正为例，对标准宏蜂窝模型进行校正时先调整与视距传播有关的参数，再调整非视距传播的参数。参数校正的顺序如图3：
这里要指出的是，不同的规划软件有不同的模型参数定义、参数校正顺序和收敛算法，但不同软件的模型校正收敛准则基本相同，即统计均值与均方差(公式(1))，当均值趋于0、均方差小于8即认为模型收敛。通常来说，使用某一种规划软件校正出来的模型对该软件而言是收敛最佳的方案，校正以后的规划仿真也是最逼近实际网络的。
2.3 模型校正实例
某中型城市的模型校正项目，采用Rohde&Schwartz发射接收设备T995XAssei规划软件，生成了密集市区DCS 1 800的传播模型。经过校正，迭代收敛于均值0、均方差7.0。是将实际路测的采样点和校正后的预测值进行的比较统计，可以看到，在数据量采集充分的情况下，校正后的模型预测电平与实际路测电平的吻合度很高，只有极个别点的差异在20dB以上(红色)。
3 基于测量的无线规划方法
3.1 原理和流程
基于测量的无线规划方法突破了传统的纯仿真环境，利用实际的上下行测量报告对网络干扰进行分析和仿真。相对基于覆盖预测原理的传统规划，这种方法有一定的优越性，一方面，它基于实际统计数据而非覆盖预测数据，能较真实地反映现网的用户话务分布；另一方面，规划平台以现网配置和性能数据作为输入，得到使统计数据最优化的无线网络方案。由于移动网络发展对质量和容量的高要求，越来越多的运营商和设备厂家倾向用这种方法进行全网或区域的频率规划或日常优化，例如增删邻区、干扰分析、故障排查等。
目前。Nokia、Ericsson、Schema、Moto r0Ia等公司都开发了基于测量报告的规划平台，尽管它们在安装模式、测量数据收集的方法与格式、多厂商支持率和自动优化算法方面有较大差异，但是频率规划的流程基本相同(如图5)，大致分为测量、质量评估和频点优化三个子模块。其中，测量模块需要针对网络的不同厂家设备进行，质量评估模块评估预测和真实的网管统计值之间的匹配程度，而频点优化模块则根据网络模型和定义好的频率规划原则生成最佳频点分配方案。规划流程中干扰矩阵的验证是判断测量准确度的重要步骤，诸如测量数据收集的时间、测量小区的遍历性、每个小区的统计数据量、有无盲点或过覆盖等因素都将影响话务分布
3.2 测量报告的收集
新方法的主要输入是上下行链路中手机的测量报告，收集的方法与复杂度通常和不同厂家的设备有关。测量报告每480ms通过Abis接口上传一次，除上报服务小区的RxLevel(接收信号电平)之外，手机上报最多6个BSIC可解码的BCCH测量频点的RxLevel、6个BSIC可解码的最强的BCCH及允许使用的NCC。报告映射在空口的信令逻辑信道SACCH(慢速随路控制信道)上，手机在上行发射时隙和下行接收时隙之间完成测量。
利用测量报告建立网络模型，需测量网络中每对小区间的干扰电平，通过比较服务小区与每个测量报告中的小区的RxLevel，估计干扰电平大小。为提供全面充分的干扰模式图，手机应能报告所有可能的干扰源，而标准GSM过程仅测量定义为邻区的BCCH频点，所以需要通过新的频点扫描方法识别所有可能的干扰源。2G系统测量收集的过程是先在BSC上开启测量功能。然后为当前服务小区定义所有相邻小区的全部BCCH频点，由BSC通过BTS告知手机，在长度为32的BCCH分配列表中作频点轮循测量。
3.3 基于测量的规划项目实例
某特大城市的密集市区，曾用Ultima Fort 6“软件进行过GSM900网络的翻频。图6是软件对翻频前后的干扰情况的仿真比较，可见翻频后的干扰话务比例降至翻频前的11％。翻频割接后，实际的话务统计指标确有较大程度的提高。
4 两类规划方法的比较
基于两种无线规划方法的不同原理，再结合项目中的多次运用经验，笔者在此做了较全面的归纳和比较，根据各自的特点提出网络适用条件的合理性建议，具体如表2。
总体来说，传统方法基本不受设备厂家、新载频是否入网或某些功能开启的限制，而新方法对不同厂家设备有不同的测量流程和复杂度，而且一定是针对现网存在的基站和载频，不适用于对新站或扩容载频进行规划；传统方法能否对网络建设给出准确有利的规划方案，主要取决于传播模型仿真环境与实际网络的匹配程度，而新方法完全依赖于测量数据的准确充分、话务分布均匀而不发生突发变化。
因此，两种方法各有优缺点，有必要根据实际网络情况配合使用。在设备厂家比较单一、网络稳定的情况下，比较适合使用新规划方法，但传统规划也不能丢弃。通常来说网络的大规模扩容工程不可能一步到位，而扩容规模达到一定程度，就需要启动全网或区域的翻频；对于刚入网的新载频。其覆盖或容量吸收尚未达到合理或平衡的状态。测量数据不够准确，只适用传统规划方法。