无线通信网络规划研究与设计

无线通信网络规划研究与设计学号，姓名记写上摘要快速增长的移动通信网络容量需求与有限的频率资源之间的矛盾正严重困扰着移动通信运营商，网络规划和网络优化设计日益受到重视。网络规划是移动通信网络建设中的重要环节，它对于网络的建设成本和运行质量都存在着很重要的影响。在国外，大多数网络营运商对网络建设都非常重视，在网络规划与优化设计上投入了大量的人力、物力和财力。目前，国内各省移动通信公司和联通公司在其移动通信设备招标过程中也把设备供给商的网络规划与优化技术作为一项重要的考核指标对象，由此可看出网络规划与优化在移动通信网络建设中的重要意义。一、网络规划的重点内容首先是对规划区域的前期勘测，包括对地形、地貌、建筑物分布、交通和商业发展情况、居民的生活水平以及他们的生活习惯等各方面情况进行综合分析，从而猜测目前及未来当地潜在的用户群数目。根据营运商的服务等级，从而确定整个区域内主要部分的话务量分布和布站策略、站型的配置、站点数目、投资规模等，充分考虑到当地高层建筑物及塔的分布，基本确定站点分布和数目。对于站点位置的选择及覆盖半径，必须考虑到话务需求量、传播环境、上下行信号平衡等对基站覆盖半径的限制以及建站的综合成本等诸多因素。二、网络规划的现状及意义网络规划的目的是以最低的成本建造成符合近期和远期话务需求、具有一定服务等级的移动通信网络，从而为业务的发展提供强大的支撑。网络规划是个较为复杂的工程，它受到多方面因素的制约，因此，它不仅仅是简单的技术问题。在这里需非凡指出的是电波传播性能的测试，它是网络规划过程中一个不容忽视的重要方面。它将被用于电波传播模型的校正，从而猜测站点覆盖半径。对站点覆盖半径的猜测是否准确，将直接影响到网络建设的质量与成本，所以，国外的营运商对网络传播性能测试都很重视。关键词：网络规划优化设计移动通信研究与设计通过有限的投资建设一个能够在电信发展的不同阶段提供相应的业务，并具有可扩展性的网络，是移动运营商要解决的重要问题。移动通信10年的高速发展，取得了重大成就，但也遗留了许多遗憾，造成这些问题的主要原因在于发展初期，建设项目紧迫，缺少系统规划。时至今日，移动通信业的建设和运营模式已趋成熟，先规划后建设越来越成为通信业发展的策略，规划在网络建设中的指导作用越来越受到各家运营商的高度重视。在移动业务开展的不同区域，网络规划的侧重点也有所不同。1确定网络规划建设要达到的目标规划期内建设总目标的确定是指通过对市场的调研和预测，结合建设单位的经营策略以及网络建设的现状，制定出本期工程建设的总体思路和方向。对于无线网络规划来讲，网络建设的现状是网络规划的基础，在规划之初需要对现状进行分析，包括对人文资料和现有网络情况的分析。从人文角度分析和研究，使网络的配置方案更加准确和更具科学性；通过分析现有网络的运行情况、网络前期建设存在的问题和缺陷，以达到在本期规划中提出对相关问题的解决方案并避免同类问题再次发生的目的。全面深入的掌握现有网络的情况和本地区的人文情况是做好网络规划设计的根本保证。在现状分析的基础上提出规划期的网络建设目标：制定要达到的覆盖目标，如人口、地域、乡镇、室内、交通干线和旅游景点等的覆盖目标；制定网络要达到的容量和质量目标。2网络现状的分析2.1人文资料分析人口、土地和经济情况的统计分析：人是通信要解决的根本对象，掌握本地区人口的分布和活动情况才能把握住无线网络规划设计的方向，对人口的统计分析通常包括常住人口和流动人口；只有充分了解本地区有效地域面积有多大、哪些地方是经常有人活动、哪些地方是基本没有人活动的，才能使资源的利用更合理更准确;一个地区的经济情况与其移动需求量有着一定的关系，所以对本地区的经济情况进行统计分析是无线网络规划设计一个重要的方面。重要场所的室内覆盖情况调查:移动通信的话务量有很大部分是发生在室内的，而且随着数据用户的不断增长，对室内的覆盖要求将不断提高。所以要对规划地区内的餐饮场所、娱乐场所、大型购物场所等进行调查分析，内容包括重要场所的名称，性质，人口密度/人流量和现有覆盖情况。交通干线和旅游景点的覆盖情况进行调查:为了给在汽车上、火车上的移动用户提供服务，必须对主要的交通干线的覆盖情况进行调查;旅游景点覆盖情况的调查要明确旅游景点的数量、各自的位置和面积，旺季月份和旺季平均客流量，现有覆盖情况等。2.2网络技术资料分析现有网络规模，现有基站分布，现有基站的容量和现有基站技术参数等都要在规划的掌握之中。现有基站技术参数应包含经纬度、小区方向、各扇区天线挂高、天线类型、各扇区下倾角、各扇区发射功率等。由于规划地区网络的整体覆盖情况很难有一个准确的统计结果，通常借助规划软件得到模拟的近似值作为未来网络发展覆盖规划的基础。2.3网络运营资料分析网络的运营报表包含设计话务容量、实际话务量、掉话率、拥塞率等内容，网络的运营报表按各小区忙时和网络忙时两种情况进行统计，并且取最近几个月的统计值作趋势分析，对于节假日、突发事件引起的话务量突变的情况作单独分析。为了全面了解网络的实际效果，对网络进行实测是很有必要的。网络实测的主要内容是指重要城市的普测和重要交通干线的路测，对于一些重要城市除了作一般的信号测试外还需进行通话测试。充分掌握现有网络的用户投诉情况才能更准确的了解用户需求，用户投诉情况统计应包含投诉类型、投诉原因、投诉人数和投诉地点等信息。2.4其它已有网络的有关资料分析对于无线网络规划设计来讲，借鉴其它网络建设的成功之处，可以提高工作效率，而且使网络规划设计更加有依据。对已有网络的有关资料的收集分析主要包括已有网络的站点分布情况，话务分布情况，用户分布情况以及发展计划。3网络建设思路的提出3.1无线网络规划应建立在对基础资料充分分析了解的基础上根据网络的容量需求来设置基站解决容量问题;为解决覆盖需求设置基站改善覆盖;为解决网络存在的问题设置基站改善网络服务质量;为实现网络建设目标设置实现目标需要的基站。综合考虑地形/地貌、人口、经济和人文活动情况对覆盖区域进行分类，不同类型的地区有不同的需求，在规划分析的过程中应采用横向类比和纵向对比的分析手段提出不同的建设策略。3.2无线网络的设置应建立在对现有网络进行了充分的潜力挖掘的基础上网络挖潜主要是指提升网络资源的利用率，通过对现有网络进行调整改造提高网络资源的利用率。对现有网络存在的问题和缺陷进行全面、具体的分析；运营指标应按覆盖、容量和质量三方面进行分析。对问题进行排序，并说明原因和提出解决方案。网络存在的问题和缺陷分成三类：一类，通过网络优化工作能解决的由网络优化工作来解决；另一类，通过网络优化工作不能解决但是可以通过对现有网络进行调整改造解决的由网络调整改造来解决；第三类，通过以上两种方法都无法解决的要通过网络规划来解决。在进行网络规划时应将覆盖目标和容量目标分开考虑：首先，在市区只从容量出发、郊区只从覆盖出发计算各自需要的资源；接着，市区考虑覆盖、郊区考虑容量各自需要多少无线资源；最后两者统一起来，扣除各自交叠的部分（如能同时满足覆盖和容量需求的站），这样才能更加充分的体现资源利用率。分析网络中话务量低于一个预设值(如1Erl)的基站，分析其原因，分析该站是否有存在的必要性。在覆盖和经济效益之间取个平衡点，尽量提高网络的利用率。3.3对网络的话务增长和分布进行合理预测从理论上来说，移动用户话务密度图是反映移动用户分布的基础数据，高密度区内经常会出现信道拥塞严重，每信道承载的话务量在0.9Erl以上，而周边基站的利用率往往并不充分等问题。这种状况说明，在以往的规划设计中只重点考虑了覆盖与干扰的需求，而忽视了话务密度的分布，过于均匀地布置基站，造成了设备投资的巨大浪费，同时也无法及时满足高密度区用户发展的需求。只有准确地掌握话务密度分布，合理地做好预测工作，较好地确定基站分布及载频配置，才能在实际规划中更好地满足用户发展的需求。话务密度图的准确性将直接关系到移动无线网络规划的合理性。为了较好地反映规划年度最高密度值和最低密度值的情况，对线性预测法进行适当修正，称为线性校正法。线性校正法是在控制最高话务密度和最低话务密度的前提下，结合用户总量预测的结果进行近中期的移动用户话务密度图的预测。4网络规划网络规划是对网络的结构组织、网络规模等相关问题的规划设计。具体说应该包括：覆盖规划、容量规划、频率规划。网络规划图一4.1覆盖规划与设计网络覆盖包括覆盖的广度和覆盖的深度。移动通信经过十年的大发展，大中型城市基本实现了乡镇以上的全覆盖，小型城市也实现县城以上全覆盖和部分发达乡镇的全覆盖。广度覆盖方面主要是结合市场发展需求，集中解决交通干线、有话务需求的乡镇和旅游景点的覆盖问题。这一方面的改善应在充分利用现有资源，发挥单站效率的同时，进行新站点的合理规划，并结合直放站等其他辅助手段，进行覆盖的完善。覆盖的深度主要是指市区的室内覆盖。根据初步调查统计，约70%的话务是发生在室内的，室内覆盖的好坏直接影响网络的效果，如前2（1）所述，在掌握网络现状的前提下，结合当地经济状况和市场需求，提出未来几年的室内覆盖目标和网络质量目标。人口分布、流动和用户群的特点也是覆盖预测要考虑的一个重要因素。人口密度和用户数并非成正比;不同的用户群有不同的通信特性，繁华市区、商业区、机场、展览会、火车站、大会堂、写字楼和政府机关为高话务量地区，而郊区和一般居民区则为低话务量区域;不平衡的用户分布和移动性产生高话务量地区，并且不断改变区域;与国外的移动电话多在车上使用不同，国内的用户多在行走时或室内使用，在网络规划过程中应该全面考虑这些因素。4.2容量规划与设计无线网络规划的合理性直接影响到GSM网络投资效益。网络容量受频率资源或信道资源限制，在网络容量不能满足需求时，会出现阻塞情况，产生接入失败或切换失败的问题;在网络容量远远超出用户需求时，又会造成网络资源的闲置和投资浪费。因此在充分分析现网配置、用户行为和网络性能基础上，结合业务预测，对未来网络容量作出较合理的规划，关键还要对另外两个参数有一个比较准确的定位：4.2.1无线网络系统忙时总话务量规划是一个需要大胆预测的过程，也是一个逆向思维的过程，在不确定中有着一定的规律性，经常需要思维有收有放，在遵循一定原则的基础上又有所突破。下面谈到的四个公式在实际操作中都需要有理有节。所谓的“有理”是指每一条都要有据可依，有说服力；所谓的“有节”是指对规划期每一个参数所采用的放大系数都要建立在综合考虑现有网络的各种影响因素，并对一段时期的变化趋势统计分析的基础上的适当放大。网络的总话务量＝规划期预计到达VLR登记用户数×规划期的每用户忙时话务量，或全网设计话务量＝服务用户率设计值×预测用户数×设计每用户话务量。全网每用户忙时话务量＝网络忙时实际话务量/全网VLR登记用户数，再计及小区忙时和系统忙时有一定偏差而产生的话务不均衡系数及考虑突发事件的影响在规划期内的冗余系数，所得的数值即为规划期的每用户忙时话务量。服务用户率=VLR登计用户数/总用户数×100%，其取值同样要在现网统计的基础上适当放大。4.2.2无线网络利用率移动通信的无线网络利用率状况与多种因素有关，如网络类型、用户移动性、用户话务模型等，建议网络利用率按照市区、郊区、边际网等几种情况分别讨论。这样可以防止整体取值上的一概而论，忽略了超忙小区和超闲小区对网络利用率的影响。下面介绍两种分析方法：法一：无线网络的利用率=现网忙时话务量总和/网络理论承载话务量总和×100%。无线网络利用率是制约无线网络容量大小的关键因素;同时，它还客观地反映了理论容量与实际话务量的比例关系，反映了网络的实际负荷状况。无线网络利用率的量化可以使网络建设的周期、规模更加合理。下面以某市市区为例阐述网络利用率的一种分析方法，无线网络系统图二4.5频率规划与设计网上载频数量的不断增加以及基站间距的不断减小，使得频率规划越来越难以满足同邻频干扰保护比的要求。大多数情况下，规划要做的事在得到载频数量后就结束了，随着今后网上频率的增加和用户对通信质量满意度的提高以及无线通信环境带来的外界干扰几率的