第7章_移动通信网络的规划

1、第,7,章,移动通信网络的规划,设计与优化,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.1,移动通信网络规划与设计的基础知识,7.1.1,概述,移动通信系统的规划与设计一般就是指移动通信网络的规,划与设计。其中，网络规划一般是指在初始阶段对移动通,信中网络工程的粗略估计与布局的考虑；网络设计则主要,负责在初步规划的基础上对正式运营的不同制式移动通信,蜂窝网进行工程设计,无线（射频）网络规划设计与核心网设计是移动通信网络,规划设计的主要内容，除此以外，还有水暖、供电、标识,和土木建筑等配套工程的规划设计,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.1.2,

2、网络规划设计的原则,要权衡好服务质量、服务范围与建设成本的关系,要用发展的眼光去进行规划设计,以系统工程的观念进行规划设计,在无线网络的规划设计中对不同用户和不同环境要区别对,待,应根据不同移动通信系统的特点来进行规划设计,规划设计要符合国家的产业政策导向,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.1.3,网络规划设计的流程,对于不同体制的移动通信网络或移动通信网络的,不同部分，其网络规划设计的流程会有所区别,但总体来说，都可以粗分为准备阶段、总体规划,阶段（也称预设计阶段）、详细设计阶段和方案,优化阶段,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,1,无

3、线网络规划设计流程,无线网络,规划与设计,输入,覆盖要求,容量要求,质量要求,地形、地貌,无线传播,准备阶段,输出,基站站址数目初估,基站配置初估,设备投资概算,初始规划与布局,小区类型,业务分布,干扰分布,通信制式,覆盖设计,容量设计,站址选择,参数规划,基站站址确定与配置,基站参数选取,覆盖分析,容量分析,质量分析,网络仿真,网络测试,网络设计优化,无线资源管理,RRM,参数调整,否,是否满足,设计要求,是,设计方案,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,2,核心网规划设计流程,资料准备阶段,基础信息收集,现有资料整理,规划依据收集,确定规划目标阶段,发展环境分析,总

4、体发展目标,业务定位和功能,主要业务发展策略,建设原则确认,用户预测、业务预测阶段,全省移动用户数预测,分析建立,预测模型,讨论确定,业务模型,用户数,预测,智能业务用户数预测,数据业务用户数预测,数据业务预测,分地区话务模型确认,业务预测,话务量预测,本地话务量,分地区拟合,全省拟合,分析取定预测值,省内话务量,省际话务量,短消息业务预测,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,确定工程规模和建设规划阶段,确定工程总体规模,网络总体发展策略,分析确定网络建设规划,电路域网元、分组域网元、信令域网元规划阶段,网络拓扑结构,端局设置,确定,CS,域组,网方案,HLR,设置,汇

5、接局设置,确定,PS,域组,网方案,GGSN,设置和数量,SGSN,设置和数量,DDS,设置和数量,CG,设置和数量,关口局设置,NTP,设置和数量,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,话路、带宽、信令链路计算配置阶段,信令网结构,STP,设置方式,信令链路路由设置,智能网结构,SCP,等智能网元设置,网络处理,能力计算,公式、计,算参数的,确定,CS,域设备端口配置,话路配置,规,划,软,件,PS,域设备端口配置,数据传输带宽,仿,真,检,信令设备配置,验,信令链路配置,CS,域设备容量和,处理能力要求,PS,域设备容量和,处理能力要求,信令设备容量和处,理能力要求,

6、CS,域中继或带宽,计算,PS,域带宽需求计,算,CS/PS,域相应信,令链路计算,确定信,令网,智能网,组网方,案,网管、同步及其他支撑系统规划阶段,网管、同步以及综合业务支撑系统组网分析,编号、路由阶段,编号计划,路由选择,规划设计方案评估、优化阶段,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.1.4,网络规划设计的主要环节,1,数字地图在网络规划设计中的应用,电子地图是无线网络规划设计需要建立起来,的数字化的地理信息数据库，它是进行基站选址,的基础，同时也是进行业务密度预测、网络模拟,和传播模型校正的必备数据。所有的网络规划设,计软件都必须借助于电子地图才能运行,清华

7、大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,2,从覆盖、容量和质量,3,个不同角度进行规划设计,从原理上说，以,TDMA,技术为主体的,GSM/GPRS,系统可以分别从覆盖、容量和质量,3,个不同角度独,立进行无线网络的规划与设计，然后再根据具体,的环境与条件选取其中之一为主体；在,CDMA,技,术为主体的,IS-95 CDMA,系统和,3G,系统需要综合,衡量覆盖、容量和质量指标来展开无线网络的规,划与设计，这是因为这,3,个质量指标是相关的,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,覆盖目标的指标主要包括服务区域的覆盖率、通,信概率要求和需要连续覆盖的基本业务

8、,容量目标描述的是在系统建成后所能提供的业务,类型以及满足的语音用户数和数据业务指标值,质量目标包括语音业务质量指标和数据业务质量,指标两类,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,规划区,总人口,移动电话,使用率,说明,表示除法的方向,每用户,业务量,移动,用户数,修正,系数,规划区,总业务量,每小区,业务量,制式与质量,参数,N,2,容量,无线传播,模型,链路预算,路径损耗,规划,与设计,区内基站,数目的选取,从,N,1,N,2,N,3,中,选一个,小区上行,切换方程,小区下行,切换方程,小区覆盖面积,规划区总,覆盖面积,N,1,覆盖,N,3,质量,小区,覆盖面积,上、

9、下行,平衡方程,规划区总,覆盖面积,图,7-3,基站数目选取的,3,类方法,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,3,频率规划,频率规划是指移动通信系统在建网过程中，根据,某地区的话务量分布分配相应的频率资源，以实,现有效覆盖,在进行频率规划之前，首先要确定网络中的基站,即确定基站的数目，并进行基站站址的选择（通,常要在电子地图上标注）。再根据规划小区的的,需求话务量,A,和呼损率,E,通过查询相应表格得出,某小区需要的频率数,k,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,4,导频偏移量规划和扰码规划,CDMA,移动通信系统虽然不需要进行频率规划,但需要

10、进行码资源的分配或者说,PN,码规划，以便,于在下行链路区分小区。不同体制的系统,PN,码使,用的方法不同，其,PN,码规划方式也不同,IS-95,CDMA,和,CDMA 2000,系统进行导频偏移量,PN,码的相位差，也称为导频相位）规划系统方式,WCDMA,和,TD-SCDMA,系统则采用扰码规划方式,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,5,核心网规划设计,移动通信的核心网规划设计内容很多，而且移动,通信系统的标准和版本不同，核心网的网络结构,和网元差异很大。但总体来说，在核心网实现全,IP,化之前，一般还是分别对,CS,域和,PS,域进行规划,设计,清华大学出版社

11、,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.2,业务预测及业务模型,7.2.1,概述,业务数据是进行移动通信网络规划设计的重,要输入数据，具体的数据指标主要有业务密度分,布（即业务密度图）、业务渗透率、业务种类,业务承载方式、业务容量（包括流量、吞吐量和,用户数等）和业务,QoS,要求等。预先得出这些业,务数据，成为规划设计移动通信网络的无线覆盖,网络规模、网络结构和具体网络设备数质量的重,要依据。这样设计出来的网络既能满足业务需求,又能节省建设成本，避免造成不必要的设备及无,线资源浪费,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.2.2,业务预测,1,预测基础,在规

12、划设计中，要进行业务预测的基础和前提,条件为以下几点,首先需要明确预测对象，确定要预测的业务及区域范围,调研设计核心网、无线网络等所需的数据,对基础数据进行收集,对现有用户发展情况进行分析，找出规律和趋势，并能,够分析出该区域,省市的用户发展的显著特点，这为业,务预测的取值及结果判断起着至关重要的作用,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,运用科学性的预测方法和工具也是业务预侧的重,要基础，需要结合预测范围及对象选择合适的预,测方法和工具,结合国家经济发展政策、移动市场发展环境等因,素，准确把握蜂窝移动通信的发展规律、正确认,识我国蜂窝移动通信所处的发展阶段是进行市场,需

13、求预侧的前提,明确预测期（预测年限），一般可根据移动通信,网络的建设年限来决定，但运营商也可根据需要,进行短期业务预测或长期业务预测,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,2,预测方法,业务预测是一个涉及数据统计、分析、数学计算,等知识的复杂过程，它涉及的主要理论基础有数,学模型、统计分析、拟合分析等。在通信业内,根据多年的实践总结，有效的移动用户数预测方,法（其他预测内容的预测方法略有不同，但基本,近似）有多种，现列举几种主要的方法如下,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,人口普及率法,趋势外推法,回归预测法,瑞利分布多因素法,清华大学出版社,第

14、,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,3,业务模型,业务模型构建工程性考虑,一般来说，业务模型至少包括以下内容,每种业务有多少人使用,某业务的使用者使用该业务的频繁程度,提供的业务种类,从数据传输的角度，每种业务具有怎样的特性,用户使用某业务时期望怎样的服务质量,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.3,无线传播模式及校正,7.3.1,无线传播模型,无线传播模型是对无线传输信道的一种模拟和仿真,在网络规划软件中，用于预测无线传播的损耗，并预测,接收信号的场强。现有的无线传播模型有,3,大类，即几何,模型、概率模型和经验模型。其中，几何模型是在电子,地图的基础上直接

15、应用电磁理论计算出确定性模式，但,要求电子地图精度高，且计算复杂，因而较少使用；概,率模型是利用数学知识得出接收信号场强的概率分布情,况，主要用于理论研究；经验模型是基于大量测量数据,的统计模型，在工程上应用较多。本节介绍几种在工程,上推荐使用的无线传播模型,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.3.2,传播模型校正,所谓的模型校正是指充分利用测试数据，对原始,传播模型公式的各个系数和地物因子进行校正,使得校正后公式的预测值和实测数据误差达到最,小。模型校正时所用到的测试数据一般采用两种,方法获取，第一种方法是采用专用连续波,CW,测试，测试前需要选择站址，在站址上架

16、设模拟,发射机，再以车载方式移动接收机测得不同地点,的接收信号强度；第二种方法是利用已开通基站,的定标信号来测试。通常，前者适用于全新网络,的规划设计，后者适用于叠加网或升级网的规划,设计,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.4,移动通信网络规划设计仿真,7.4.1,通信仿真概述,所谓仿真，就是通过将现实的问题进行抽象，提取出,适当的模型，然后基于该模型进行的一种实验。而仿真技,术是以控制理论、相似理论、数模计算技术、信息技术,系统技术及其应用领域的相关技术为基础，利用现代计算,机，借助系统模型，对实际的或设想的系统进行试验研究,的一门综合性技术，其特点是它属于一种

17、可控制的、无破,坏性、损耗小的、并允许多次重复的试验手段。而通信发,展到技术越来越复杂、系统越来越庞大的阶段，因此在通,信领域，通信仿真技术作为一种高效的技术正广泛地应用,于通信研究与通信设计过程中,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,CDMA 2000,前向链路仿真,图,7-10,采用,Matlab,进行,CDMA 2000,前向链路仿真示意图,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,图,7-11,采用,OPNET,进行通信系统仿真示意图,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.4.2,网络规划设计软件及其仿真,规划设计软件

18、可以进行系统级仿真，现有软件大多提供静,态仿真,Monte cralo,仿真，部分软件还提供了动态仿真,这些软件均提供了高质量的,GIS,地理信息系统）平台,有的软件甚至能提供,3D,传播模型，便于进行实际地区的,规划设计,OPNET,NS2,等虽然也能进行系统仿真，也,能输入电子地图，但不能处理地形地貌信息）；提供了良,好的数据输入输出功能，有完善的仿真算法；可为多种移,动通信网络进行规划设计，有的软件还提供了多网络共组,网规划设计（比如,GSM/GPRS,和,WCDMA,这样的,2G/2.5,和,3G,共组网方式,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.5 3G,网

19、络规划设计,7.5.1,3G,与,2G,网络规划设计比较,3G,和,2G,的网络规划设计之间还是存在相当大的差别,首先是,3G,是以,CDMA,技术为主体，而,2G/2.5G,中的,GSM/GPRS,是以,TDMA,技术为主体。这两者的最大差,别是虽然无线网络规划都是以覆盖、容量和质量为规,划目标，但,GSM/GPRS,的覆盖、容量和质量设计是相,对独立的，而,CDMA,系统的覆盖、容量和质量设计是,相互制约的,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,其次,3G,和,GSM/GPRS,的规划设计内容不同，比如,3G,并,不需要进行,GSM/GPRS,的频率规划，但增加了扰码

20、规划,或导频偏移量规划、软切换规划、导频污染分析等内容,3G,和,2G,的网络规划设计的其他区别还有,3G,的业务比,2G,业务数量要多，且不同的业务有不同的,QoS,要求，设,计时要区别对待,3G,比,2G,网络复杂，需要的网络硬件,数量是,2G,的,10,倍左右；网络规划中决定小区边界因素,不一样,2G,中主要是以单一速率单一话音业务为依据进,行网络规划，即小区边界是按,1,10-3,考虑，而在,3G,中,则取决于多种业务、不同的,QoS,要求为依据，比如话音按,1,10-3,考虑，数据则按,1,10-6,考虑,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.5.2 3G,

21、网络规划基本思路,1,改良性方案,该方案以兼容性为主，主要考虑后向兼容,2G/2.5G,网络,平台和网络拓扑结构，在基本不改变原有小区规划拓扑结,构的基础上，采取一些改进措施，以保证对不同业务的,QoS,要求。下面给出以单小区为例具体改进的原理示意图,2,革新式方案,从本质上说，革新方案是在原有话音网络规划的基础,上，对整个网络拓扑结构做出较大的变动；为了适应多种,业务、多种环境下,QoS,的需求，将单层次网络拓扑结构改,造成多层次、重迭式立体网络，或者直接进行多层次、重,迭式立体网络规划,清华大学出版社,第,7,章,移动通信网络的规划、设计与优化,7.7,移动通信网络优化,7.7.1,概述,移动通信网络在运营过程需要进行持续的优化。可,以说，网络优化是整个网络建设过程中的不可缺少的一,部分，在设计过程中网络规划设计有一些无法考虑周全,的方面，如传播环境的多变性，用户业务量的增减变动,以及业务质量要求的改变等，这都需要在规划建网后对,网络进行优化，以使网络更适应实际的变化,网络优化的意义在于可以提高网络的投资效益，提,高网络的