WCDMA和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的分析與比較

訊石光通訊網(wǎng) 2009/5/13 8:14:06
一、引言

       隨著3G通信技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化工作越來越重要。對于未來的WCDMA/TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商而言,如何經(jīng)濟(jì)有效地建設(shè)一個(gè)WCDMA網(wǎng)絡(luò),保證網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的高性價(jià)比是運(yùn)營商所關(guān)心的問題。概括地講,就是在支持多種業(yè)務(wù),并滿足一定QoS條件下,獲得良好的網(wǎng)絡(luò)容量,滿足一定的無線覆蓋要求,同時(shí)通過調(diào)整容量、覆蓋、質(zhì)量之間的均衡關(guān)系提供最佳的服務(wù)。為了達(dá)到高性能,WCDMA/TD-SCDMA采用很多先進(jìn)的技術(shù),所以二代系統(tǒng)所使用的規(guī)劃和優(yōu)化方法就不能滿足需求,需要有新的規(guī)劃方法和工具。

二、WCDMA/TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程 

       對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商來講,盈利是最大目的,所以他必須關(guān)心網(wǎng)絡(luò)的投資與性能,這是一對矛盾體。投資的可行性可通過一定評估手段與工具來進(jìn)行較易得到,而網(wǎng)絡(luò)性能的提高則是一個(gè)復(fù)雜的過程:不但要滿足現(xiàn)有的用戶需求,而且在未來發(fā)展中要在能滿足容量不斷增加的基礎(chǔ)上能夠引進(jìn)具有競爭力的新型業(yè)務(wù),所以網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一個(gè)長期反復(fù)的過程。 

       網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化要提供一種自動或手工的方式來優(yōu)化系統(tǒng)性能,使系統(tǒng)在覆蓋、容量、QoS與成本曲線上找到使運(yùn)營商滿意的契合點(diǎn)。從廣泛的意義上來講,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化包括三個(gè)層次: 

       (1)快速功控、快速擁塞控制、鏈路自適應(yīng)、信道分配等這些在基站和UE之間可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的算法; 

       (2)負(fù)載控制等可以較慢響應(yīng)的實(shí)時(shí)操作; 

       (3)基于經(jīng)驗(yàn)或長期統(tǒng)計(jì)結(jié)果的、可預(yù)操作或在離線規(guī)劃優(yōu)化工具上進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)性能調(diào)整。前兩個(gè)層次的優(yōu)化一般為系統(tǒng)自動實(shí)現(xiàn),而第三個(gè)層次需要人工的參與,是我們一般所指的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。 

       網(wǎng)優(yōu)過程一般可分為幾步:首先設(shè)定質(zhì)量指標(biāo),定義端到端的質(zhì)量目標(biāo)和不同業(yè)務(wù)類型的性能指標(biāo),設(shè)定相關(guān)的KPI值。通過網(wǎng)管系統(tǒng)、路測設(shè)備、協(xié)議分析儀甚至用戶申告來收集網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù),由網(wǎng)絡(luò)報(bào)告工具提供質(zhì)量統(tǒng)計(jì)和預(yù)分析數(shù)據(jù),基于網(wǎng)絡(luò)配置,就可以進(jìn)一步詳細(xì)分析提高質(zhì)量的方法。首先糾正單個(gè)參數(shù),經(jīng)過多次迭代后可以糾正整個(gè)參數(shù)集,最后,在達(dá)到預(yù)期質(zhì)量目標(biāo)時(shí)就得到了整體解決方案。按照整體方案對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面調(diào)整后,就開始了另一個(gè)質(zhì)量不斷提高的循環(huán)。 

       一般而言,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的任務(wù)包括:最佳的系統(tǒng)覆蓋、最小的掉話和接入失敗、合理的切換(硬切換、軟切換、更軟切換、接力切換)、均勻合理的基站負(fù)荷、最佳的導(dǎo)頻分布。優(yōu)化的參數(shù)包括:每扇區(qū)的發(fā)射功率、天線位置(方位角、下傾角、高度)、鄰區(qū)表及其導(dǎo)頻優(yōu)先次序、鄰區(qū)導(dǎo)頻集搜索窗的大小、切換門限值等。 

       在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的過程中,可以由不同工具參與,各自發(fā)揮不同作用: 

       (1)規(guī)劃工具:在上文我們提到,在詳細(xì)規(guī)劃階段,通過將初步規(guī)劃得到的站點(diǎn)輸入到電子地圖中,經(jīng)過反復(fù)的仿真分析過程,我們要判斷在滿足一定限制條件(如站點(diǎn)的要求、基站配置)下系統(tǒng)是否能夠達(dá)到預(yù)期的覆蓋、容量和質(zhì)量。在這個(gè)階段,我們就可以進(jìn)行某些網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,如站點(diǎn)位置、天線類型、天線的仰角方向角等。尤其當(dāng)運(yùn)營商要擴(kuò)展系統(tǒng)時(shí),我們將現(xiàn)有系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)(用戶分布、流量分布等)輸入到網(wǎng)規(guī)工具中,就可以在仿真器中分析判斷網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容是否能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。 

       (2)網(wǎng)管系統(tǒng):網(wǎng)管系統(tǒng)主要起到監(jiān)控和搜集數(shù)據(jù)的作用。它要能顯示系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)分布和質(zhì)量狀況,以便在QoS低于閾值時(shí)迅速定位,同時(shí)要基于KPI值或代價(jià)函數(shù)采用靈活方式設(shè)定QoS閾值。QoS包括:硬阻塞(硬件缺乏)、軟阻塞(干擾受限)、掉話率、呼叫失敗率、通話成功率、硬切換成功率、上下行的負(fù)載、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的重傳和延遲、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與電路業(yè)務(wù)的比率等。因此,網(wǎng)管系統(tǒng)至少應(yīng)當(dāng)完成三個(gè)功能:①監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量和性能;②及早檢測和發(fā)現(xiàn)問題以提高服務(wù)質(zhì)量;③網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和發(fā)展過程中的自動化。 

       (3)路測工具與軟件:在網(wǎng)絡(luò)初步運(yùn)行后,通過對簇群測試和全網(wǎng)測試兩個(gè)階段,分別分析一定區(qū)域內(nèi)和整網(wǎng)的性能,在路測分析軟件的幫助下,優(yōu)化人員可采取措施提高網(wǎng)絡(luò)性能。路測工具要能捕捉空口中的各種無線信號和信令,可以存儲和回放路測數(shù)據(jù),同時(shí)可通過路測分析軟件得到質(zhì)量分析結(jié)果,一種是各種動態(tài)數(shù)據(jù):如接收信號的強(qiáng)度指示、手機(jī)發(fā)射和接收功率等,另一大類是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),如切換次數(shù)、切換成功率等。這些可幫助優(yōu)化人員得到網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo),指導(dǎo)進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化措施。 

       總體而言,網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化是一個(gè)理論與經(jīng)驗(yàn)并存的反復(fù)迭代過程,在各種網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)工具的幫助下,通過規(guī)劃優(yōu)化人員的判斷和推理,合適配置網(wǎng)絡(luò),優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能,使網(wǎng)絡(luò)的投資和收益達(dá)到最佳的契合點(diǎn),讓運(yùn)營商以合理的代價(jià)創(chuàng)造最大的價(jià)值。

三、TD-SCDMA與WCDMA系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面的差異分析 

       網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目的是改善對用戶的服務(wù)質(zhì)量,提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。一般來講,優(yōu)化不但要對網(wǎng)絡(luò)的硬件配置進(jìn)行優(yōu)化,還要對參數(shù)設(shè)置(主要是無線資源算法)進(jìn)行優(yōu)化。對硬件配置的優(yōu)化,主要體現(xiàn)在對天線的位置、方向等的調(diào)整,這里不再贅述。無線資源管理一般包括切換控制、功率控制、接納控制、負(fù)載控制等。對無線資源管理算法設(shè)計(jì)產(chǎn)生決定性影響的因素包括業(yè)務(wù)模型、信道模型和系統(tǒng)模型。由于業(yè)務(wù)參數(shù)模型和信道模型對所有第三代移動通信技術(shù)是相同的,決定各系統(tǒng)RRM不同的因素主要是物理層技術(shù)。和其他第三代移動通信系統(tǒng)比,TD-SCDMA系統(tǒng)在物理層技術(shù)上采用了智能天線、聯(lián)合檢測、上下同步以及特殊的幀機(jī)構(gòu),因此該系統(tǒng)的RRM設(shè)計(jì)比較靈活。其中最具有代表性的是該系統(tǒng)的RRM算法中采用了接力切換和DCA技術(shù),并且智能天線對于各個(gè)算法的影響較大。 

       一般而言,優(yōu)化任務(wù)包括:最佳的系統(tǒng)覆蓋、最小的掉話和接入失敗、合理的切換(硬切換、軟切換、更軟切換、接力切換)、均勻合理的基站負(fù)荷、最佳的導(dǎo)頻分布,而TD-SCDMA特有的優(yōu)化任務(wù)包括:信道的合理分配、智能天線的更合理應(yīng)用。下面就TD-SCDMA與WCDMA的差異點(diǎn)進(jìn)行分析。 

       1. 切換 

       切換過程的優(yōu)化對任何一個(gè)蜂窩系統(tǒng)斗室十分重要的,因?yàn)閺木W(wǎng)絡(luò)效率出發(fā),用戶終端處于不合適的服務(wù)小區(qū)時(shí),不僅會影響自身的通信質(zhì)量,同時(shí)也增加整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷,甚至增大對其他用戶的干擾。移動用戶應(yīng)當(dāng)使用網(wǎng)絡(luò)中最優(yōu)化的通信鏈路與相應(yīng)基站建立連接。 

       在WCDMA系統(tǒng)中,同頻之間一般采用軟切換,而TD-SCDMA采用介于硬切換和軟切換之間的接力切換。因此在優(yōu)化過程中需要就以下幾點(diǎn)對接力切換進(jìn)行差異分析: 

       (1)切換測量的范圍不同:傳統(tǒng)的切換方式(包括)中都不知道UE的準(zhǔn)確位置,因而需要對所有鄰小區(qū)進(jìn)行測量。而接力切換是在精確指導(dǎo)UE位置的情況下進(jìn)行切換測量的,因此,一般情況下,他沒有必要對所有鄰小區(qū)進(jìn)行測量,而只需對與UE移動方向一致的靠近UE一側(cè)少數(shù)及格小區(qū)進(jìn)行測量。優(yōu)化時(shí),要注意對測量范圍的確定:太大,接力切換趨同于普通的軟切換,測量時(shí)間變長,工作量大,時(shí)延加大;太小,則會遺漏到可能的候選小區(qū)。 

       (2)切換目標(biāo)小區(qū)的信號強(qiáng)度滯后較大:接力切換在于目標(biāo)基站建立通信的同要斷開與原有基站的通信,因此它的判決相對于軟切換來講要更加嚴(yán)格以下,盡可能降低切換率。用戶注重處理對本小區(qū)的測量結(jié)果,如果本小區(qū)服務(wù)質(zhì)量足夠好,他不會對其他小區(qū)進(jìn)行測量;如果質(zhì)量不足夠好,才會啟動對其他小區(qū)的測量。因此在接力切換中,導(dǎo)頻強(qiáng)度最強(qiáng)的小區(qū)未必就是服務(wù)小區(qū),而在WCDMA中,激活集中的小區(qū)一定是導(dǎo)頻最強(qiáng)的小區(qū)(不考慮導(dǎo)頻最強(qiáng)小區(qū)在滯后期的特殊時(shí)期)。 

       2. 信道分配

WCDMA系統(tǒng)的信道分配較簡單,如果在同一載頻系統(tǒng)內(nèi),只要合理分配碼道即可。而TD-SCDMA系統(tǒng)即使在同一載頻內(nèi),它要利用DCA算法使信道更合理分配在碼字、時(shí)間片的多維空間內(nèi)(此處不考慮智能天線因此的空間域)。DCA算法分為慢速DCA和快速DCA。慢速DCA將資源分配到小區(qū),而快速DCA將資源分配給承載業(yè)務(wù)。在實(shí)際運(yùn)行中,RNC集中管理一些小區(qū)的可用資源,根據(jù)各個(gè)小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)、系統(tǒng)負(fù)荷情況和業(yè)務(wù)的QoS參數(shù),動態(tài)的將信道分配給用戶。DCA算法有很多種,基于干擾的DCA是普遍研究和使用的,它對信道的排序調(diào)整都是基于UE和網(wǎng)絡(luò)測的實(shí)時(shí)干擾測量的。DCA算法的合理應(yīng)用可以靈活分配信道資源,可提高頻帶利用率,無需信道預(yù)規(guī)劃,可自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載和干擾變化,但如果利用不當(dāng),會造成系統(tǒng)干擾增加,容量降低等問題。 

       3. 智能天線的利用 

       智能天線的采用給TD-SCDMA系統(tǒng)帶來了諸多方面的影響:給DCA算法增加了對空間域的處理;使功率控制流程改變,控制要求降低,功率控制算法受到影響;使切換準(zhǔn)則變得模糊,切換區(qū)域不再確定。智能天線對網(wǎng)絡(luò)無線資源算法的影響比較復(fù)雜,并且和具體的算法相關(guān),所以需要在理論和實(shí)踐各方面進(jìn)行研究和探索。 

       4. 室內(nèi)覆蓋 

       WCDMA系統(tǒng)中,為了重點(diǎn)覆蓋熱點(diǎn)區(qū)域,特別是解決大型建筑物的室內(nèi)覆蓋問題,普遍采用室內(nèi)分布系統(tǒng)提高服務(wù)質(zhì)量:采用微蜂窩或直放站作為信源,在室內(nèi)天花板或墻壁上根據(jù)天線輸出安裝全向或定向天線。這樣,用戶在室內(nèi)運(yùn)動時(shí),可以通過附近天線收發(fā)信號,由饋線將信號傳送至基站,而基站可將不同天線接收到的信號看做同一用戶的多徑信號進(jìn)行相應(yīng)處理。 

       在TD-SCDMA系統(tǒng)中,如果采用室內(nèi)分布系統(tǒng),存在若干問題:(1)TD-SCDMA利用智能天線判斷用戶信號DOA,而根據(jù)室內(nèi)天線的接收信號無法進(jìn)行DOA的判斷。(2)TD-SCDMA上下行同步,上行同步的建立和保持都是建立在對用戶發(fā)射功率的估計(jì)以判斷出用戶的位置,從而指示用戶提前或滯后發(fā)射時(shí)間。而室內(nèi)天線各有增益且各不相同,如果用戶不停移動,在不同天線服務(wù)范圍之內(nèi),這樣基站無法從接收到的用戶功率來判斷用戶的距離,也就無法保持上行同步。

新聞來源:c114

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