无线网络结构评估体系与优化策略.doc

无线网络结构评估体系与优化策略1、 成果背景GSM网络经过十几年的发展，其优化技术越来越成熟，但是随着业务和网络规模的不断扩大，网络中的一些深层次问题也逐步显现出来。其中一个比较重要的问题就是在一些大城市GSM网络质量有逐年恶化的趋势，通过常规的无线网络优化手段无法有效的进行优化。近年来，大家已经逐步认识到网络质量的恶化是由于网络结构的恶化引起的，网络结构的调整和优化是提升网络质量的最重要、最有效的手段。但如何对网络的结构进行定量的评估，如何有效的发现网络结构的问题，如何快速有效的对网络结构进行优化是本课题研究的主要内容。众所周知，网络质量是由信噪比C/I决定的。因此质量既与覆盖好坏C相关，又与干扰大小I相关。过去，由于网络覆盖不完善，网络的质量问题主要体现在弱覆盖的区域，通常通过调整天线方向、增加发射功率、增加基站覆盖等的手段，通过增强覆盖来解决。近年来，网络的覆盖已经基本完善，网络的主要问题已经由覆盖问题转变为干扰问题。对于干扰问题，除外部干扰外，内部干扰有可能来自于两个方面，一方面是频率没有设置好，另一方面是频率无法设置好。前者是由于频率设置不合理导致同邻频干扰，我们称之为频率问题，后者则是由于网络结构复杂导致频率难排，此时频率干扰已经几乎无法避免，我们称之为结构问题。对于频率问题，我们可以通过频率调整来解决，而对于结构问题，则要通过网络结构调整来解决，这时通过频繁的变频来提升网络质量的空间已经非常有限。对于网络结构不合理造成的网内干扰现象往往被忽视，即使意识到这个问题，也只是停留在表面，无法对其进行定量评估并指导优化工作开展。而在现网的优化工作中，我们发现通过变频来改善网络质量的空间越来越有限，逐渐感觉到网络结构对于网内干扰的影响越来越大，因此如何来描述网络结构、如何来评价网络结构、如何来优化网络结构，对于网络优化工作来说是非常重要和必要的。2、 技术方案1) 网络结构评估体系网络结构，简单来讲就是网络中基站的布放和配置，包括站间距、站高、天线方向和下倾、小区载波配置、室内/外站点分布、直放站分布等。网络结构复杂是指无线信号杂乱、重叠覆盖和过覆盖现象严重，导致无线环境恶化，频率难排，干扰和底噪上升。为了区分出究竟是频率引起的干扰，还是结构引起的干扰，我们建立了网络结构评估体系，通过引入网络结构指数等指标来评估某个区域无线网络结构的健康程度。以上是网络结构评估体系各指标的构成图，该评估体系引入三级结构标签，从不同层次和角度来表征和描述网络结构。一个区域可以打上一个结构标签用来评估其网络结构的健康程度，这个标签又分为三级，下一级结构标签是对上一级标签的进一步分解，分析导致结构复杂的原因。通过建立三级网络结构评估体系，我们对网络结构的评估可以做到定量评估、分类评估和逐级评估：下面对其中几个主要的网络结构评估指标进行说明：l 网络结构指数该指标计算公式定义如下：其中，COsi：周边小区i对服务小区s的同频相关系数，即周边小区i在服务小区s的测量报告中出现且信号强度差-12dB的比例；Ni：周边小区i的载波数；Nall：总频点数，900网络取值95（不含EGSM），1800网络取值125（或100）。网络结构指数反映了该区域载波叠加的程度，指数越高表示越难排频，潜在频率干扰风险越高，该指标在数值上表示由于网络结构问题导致平均受到干扰的概率。网络结构指数较高的区域定义为结构复杂区域。网络结构指数示意图如下：l 重叠覆盖度该指标计算公式定义如下：该指标反映了该区域有多少个强信号小区进行了重复的覆盖。网络结构指数反映载波叠加的程度，而重叠覆盖度则是反映小区叠加的程度，重叠覆盖度较高的区域定义为过度覆盖区域。重叠覆盖度示意图如下：l 冗余覆盖指数需要注意的是，这里的COis与网络结构指数中的COsi有所不同，这里的COis是指本小区s对周边小区i的同频相关系数，即本小区s在周边小区i的测量报告中出现且信号强度差-12dB的比例。该指标反映某小区对C的正面贡献以及对I的负面贡献的关系，表示由于网络结构因素该小区对其他小区干扰的程度，在数值上表示该小区影响其他小区话务与自身话务的比值，用于寻找造成网络干扰的小区。冗余覆盖指数较高的小区定义为高干扰小区。冗余覆盖指数示意图如下：（冗余覆盖指数=B/A）l 冗余覆盖指数和网络结构指数的对比冗余覆盖指数与网络结构指数的计算公式非常相似，这两者的区别见下表：结构指标网络结构指数冗余覆盖指数公式物理意义反映本小区受到周边小区的干扰（“别人对我的影响”）反映本小区对周边小区的干扰（“我对别人的影响”）数值代表含义本小区受到的平均干扰概率本小区对周边小区干扰话务与本小区自身话务比值用法找出受到结构问题影响的区域找出引起结构问题的高干扰小区2) 利用扫频数据评估网络结构的方法由于每个MR测量报告最多只能上报6个邻区测量信息，并且还包含了900/1800双频段，若还有更多的邻区也是强信号小区，那么已经无法将其统计进来，因此利用MR统计的网络结构指数、重叠覆盖度等指标比实际真实值要小一些。为提高评估的准确性，可以利用扫频测试数据来计算网络结构相关指标，扫频可以得到每个小区的信号强度，并且它不受是否定义了测量频点的影响，也不受测量上报小区个数的限制，因此可以较为真实的还原网络结构的本身面目，在道路优化中可以得到较好应用。但是一般扫频只能在道路上进行，没有MR统计结果全面，它只能反映网络结构在道路上的影响。利用道路扫频数据也定义了以下道路结构指标：（1）道路网络结构指数=低于最强信号12dB范围内所有小区的载波数/理论可用总频点数*100%该指数反映了该路段受到较强载波叠加的程度，指数越高表示在该路段越难排频，潜在网内频率干扰风险越高。（2）道路重叠覆盖度=道路上弱于最强信号12dB范围内的小区数（含最强信号小区）该指数反映了该路段有多少个强信号小区在同时覆盖。（3）道路冗余覆盖指数=道路上该小区不是最强且弱于最强信号12dB范围内的采样点数/该小区作为最强小区的采样点数该指数反映了覆盖道路的某小区对C的正面贡献以及对I的负面贡献的关系，表示在该小区的覆盖中有多大的比例是冗余和负面的。3) 网络结构与干扰、底噪、频率的关系结构评估与干扰评估的关系：网内干扰系数等干扰评估指标考虑实际频率配置情况；网络结构指数等结构评估指标不考虑实际频率配置，表示当频率完全随机分配时的干扰情况。干扰评估反映实际网内频率干扰；结构评估反映由结构引起的平均频率干扰，也就是底噪。网络结构与网络底噪的关系：不考虑频率的网络结构指数反映了平均干扰的程度，而干扰在频率上的平均就是底噪。因此，网络结构决定了网络底噪！也可以说网络结构决定了网络平均信噪比水平。网络结构指数高，则网络底噪高，平均信噪比就低。结构优化与频率优化的关系：结构和频率是构成网内干扰的两大因素，结构问题是底层问题，频率问题是上层问题，网络结构是基础，它决定了网络的基本质量。网络结构是频率优化的约束条件，结构越复杂，频率优化对网络质量起到的作用越小。4) 网络结构的调整策略若某区域由于网络结构带来了较为严重的干扰问题，就需要通过网络结构调整来解决，其总体思路如下图所示：针对网内干扰问题，我们可以利用网络结构指数、网内干扰系数来判断是要进行结构调整还是要进行频率调整。根据每个区域不同的特征选择不同的优化策略，具体可参考下表：类别特点区域评价优化调整思路特征区域1网络结构指数高，网内干扰系数高网内干扰严重主要原因是网络结构复杂进行结构优化特征区域2网络结构指数低，网内干扰系数高网内干扰严重主要原因是频率规划得不够好进行频率优化特征区域3网络结构指数低，网内干扰系数低网内干扰较小，结构和频率都没有太大问题若该区域存在质量，则需考虑是否存在外部干扰和硬件故障特征区域4网络结构指数高，网内干扰系数低网络结构较复杂，当话务增长后对网内干扰会有一定隐患当话务升高将存在质量恶化的风险，需做好结构优化调整的准备若存在网络结构问题，则可根据重叠覆盖度、小区载波配置等指标判断要控制覆盖还是要降低载波配置。若要控制覆盖，可以调整天线方向、下倾、高度等物理结构，也可以调整发射功率。覆盖控制后网络结构将得到优化，如下图所示：控制覆盖若要降低载波配置，根据站间距的不同可进行小区分裂或话务下沉。站间距较远时，可用小区分裂方式来降低载波配置，同时还要做好覆盖控制，示意图如下：9载波9载波6载波6载波6载波小区分裂若需要降低载波配置且站间距较近时，可新建低站来吸收高站话务，并降低高站载波配置，同时还要做好覆盖控制，示意图如下：3载波3载波6载波6载波业务下沉9载波9载波此外，对于高业务密度区域要有效利用1800频段，实现双频网均衡发展，降低900网络结构复杂性及带来的网内干扰。综上，网络结构调整工作需要从两个方面入手：规划层面和优化层面。在规划方面，需要在话务热点区域增加低层站点的规划建设，进行话务下沉，并且要增加1800载波投入，逐步将业务从900向1800网络迁移。在优化层面，要做好覆盖的控制，尤其要加大新站覆盖优化力度，争取做到随着站间距的不断缩小而小区之间重叠覆盖的程度能够基本保持不变。3、 主要技术创新点本项目首次创造性的建立了一套无线网络结构评估体系，制定了网络结构指数、重叠覆盖度、冗余覆盖指数等多个物理意义鲜明的结构评价指标，对网络结构的健康程度做到了定量评估、分类评估和逐级评估，对于解决日益突出的网络结构引起的网内干扰问题起到了重大的推动作用，其中：l 网络结构指数反映了该区域载波叠加的程度，指数越高表示越难排频，潜在频率干扰风险越高，该指标在数值上表示由于网络结构问题导致平均受到干扰的概率。网络结构指数较高的区域定义为结构复杂区域。l 重叠覆盖度则是反映小区叠加的程度，重叠覆盖度较高的区域定义为过度覆盖区域。l 该指标反映某小区对C的正面贡献以及对I的负面贡献的关系，表示由于网络结构因素该小区对其他小区干扰的程度，在数值上表示该小区影响其他小区话务与自身话务的比值，用于寻找造成网络干扰的小区。冗余覆盖指数较高的小区定义为高干扰小区。本项目提出了网络结构具体的调整策略，当网络存在结构问题时，可根据重叠覆盖度、小区载波配置等指标判断合理使用控制覆盖、小区分裂、话务下沉、GSM向DCS网络迁移等方法来进行网络调整，网络结构的调整涉及规划和优化两个方面，为网络结构优化工作指明了方向。本项目提出的网络结构评估和优化方法，可以迅速发现影响网络质量的深层次问题，尽早解决日益突出的网络结构不合理引起的网内干扰问题，只有这样，网络质量才能从根本上有所改善。本项目的研究成果在广州现网珠江新城试点区域得到了实际应用，通过网络结构评估，找出存在结构问题的区域，经过一段时间的结构优化调整，该区域网络质量得到显著提升本项目提出的网络结构评估体系和优化策略，在今年7、8月份全国网络质量竞赛试点项目中得到了应用，受到集团公司刘爱力副总裁等各级领导的充分认可和高度评价。在集团公司组织下，该评估和优化体系于11月份在全国网优电视电话会议上进行了专题汇报，现已推广至全国进行广泛应用，并且纳入了正在开展的全国网络质量竞赛的重要工作内容，今后必将对大中城市的网优工作产生更大影响。4、 应用情况1）广州现网应用情况本项目提出的网络结构评估与优化体系，在广州现网得到了实际应用。广州GSM900网络结构指数与网内干扰系数渲染图如下： 下图是按照BSC统计的网络结构指数与网内干扰系数的分布关系：从以上各图中可以看出，网络结构指数与网内干扰系数具有较强的相关性，二者的相关系数高达0.72，说明目前广州GSM900网络的频率干扰主要是由网络结构因素造成的，需要大力加强网络结构调整工作。我们在广州现网试点区域通过计算网络结构各指标，找出导致网络结构问题的站点进行调整。该区域共有75个小区，我们对该区域及周边的41个小区进行了优化，主要调整了天线下倾角，平均下倾角从7.4度调到了11.1度。经过一段时间的结构调整，该区域网络结构指数明显下降，网络质量也得到显著提升。广州珠江新城区域6月份与10月份的网络结构指数分布图如下： 网络结构指数图（2010年6月22日） 网络结构指数图（2010年10月30日）（平均结构指数：0.1076）（平均结构指数：0.0907）经过几个月持续开展网络结构优化，该区域在载波增加5%的情况下，网络结构指数降幅达到16%，网络