基于2G網(wǎng)的WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

摘要　文章介紹了當(dāng)前3G的行業(yè)背景，并針對(duì)中國(guó)聯(lián)通的3G預(yù)規(guī)劃，闡述了基于2G網(wǎng)的WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的思路和流程，并對(duì)每個(gè)階段做了詳細(xì)描述。該網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要分為信息收集、網(wǎng)絡(luò)估算和調(diào)整反饋三個(gè)階段。

1、引言

　　在2005年底召開(kāi)的全國(guó)信息產(chǎn)業(yè)工作會(huì)議上，信息產(chǎn)業(yè)部部長(zhǎng)王旭東表示，2006年國(guó)家將制定出3G的相關(guān)政策，包括3G的技術(shù)、業(yè)務(wù)、資費(fèi)、監(jiān)管和頻率指配政策。由此可見(jiàn)，2006年將是3G在中國(guó)發(fā)展具有轉(zhuǎn)折意義的一年。

　　根據(jù)GSA的調(diào)查，截至2005年12月底，WCDMA在全球42個(gè)國(guó)家推出的網(wǎng)絡(luò)數(shù)達(dá)到了100個(gè)，而2004年底的數(shù)字是在28個(gè)國(guó)家推出60個(gè)商用網(wǎng)絡(luò)，新增商用業(yè)務(wù)的WCDMA網(wǎng)絡(luò)數(shù)占當(dāng)年所有推出的3G網(wǎng)絡(luò)的80%還多。由此可見(jiàn)，WCDMA已經(jīng)成為領(lǐng)先的3G移動(dòng)通信系統(tǒng)，而全球超過(guò)2/3的WCDMA許可證持有者已經(jīng)推出3G業(yè)務(wù)這個(gè)事實(shí)，則表明了該技術(shù)的成熟以及在全球市場(chǎng)的發(fā)展。從2004年底以來(lái)，WCDMA網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)增長(zhǎng)了140%，平均每月的增長(zhǎng)超過(guò)210萬(wàn)用戶，目前，共擁有四千多萬(wàn)用戶。

　　目前，中國(guó)聯(lián)通擁有一張覆蓋完善、性能穩(wěn)定的GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)2005年11月聯(lián)通公布的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，聯(lián)通用戶總數(shù)已達(dá)1.25億，其中GSM用戶為9319.5萬(wàn)，CDMA用戶為3217.3萬(wàn)，GSM網(wǎng)用戶仍占到聯(lián)通用戶的絕大部分。因此，由GSM過(guò)渡到WCDMA的3G發(fā)展策略將使中國(guó)聯(lián)通在3G時(shí)代之初就擁有廣大的用戶群，對(duì)3G業(yè)務(wù)發(fā)展大有裨益。基于此，中國(guó)聯(lián)通3G辦于2005年12月21日發(fā)出《關(guān)于中國(guó)聯(lián)通3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)預(yù)規(guī)劃的通知》，為3G準(zhǔn)備工作積極進(jìn)行WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

2、WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思路及流程

　　目前中國(guó)聯(lián)通的2G網(wǎng)絡(luò)（包括GSM網(wǎng)絡(luò)和CDMA網(wǎng)絡(luò)）經(jīng)過(guò)十余年的建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量均已達(dá)到一個(gè)較好的水平。因此，在3G初始階段充分利用現(xiàn)網(wǎng)資源，基于2G網(wǎng)建設(shè)WCDMA網(wǎng)絡(luò)，將會(huì)使3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)事半功倍。利用現(xiàn)網(wǎng)資源包括兩個(gè)層面的含義：一是充分利用現(xiàn)有基站站點(diǎn)資源，可以減小建網(wǎng)難度，并有效節(jié)省相關(guān)的配套投資；二是充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的各類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，因?yàn)榇罅拷y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的寶貴資源。

　　根據(jù)以上規(guī)劃思路，WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的過(guò)程如圖1所示。

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圖1　WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

　　整個(gè)規(guī)劃過(guò)程可以分為信息收集、網(wǎng)絡(luò)估算和調(diào)整反饋三個(gè)階段。信息收集階段主要包括現(xiàn)網(wǎng)資源分析、市場(chǎng)調(diào)研、運(yùn)營(yíng)商需求分析（進(jìn)而得到業(yè)務(wù)模型）等，其輸出為確定的規(guī)劃目標(biāo)，包括覆蓋目標(biāo)、容量目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo)等。網(wǎng)絡(luò)估算階段主要有鏈路預(yù)算和網(wǎng)絡(luò)估算兩部分，如有必要，還需進(jìn)行CW測(cè)試，以獲得更精確的傳播模型，用于鏈路預(yù)算。由于是基于2G網(wǎng)的3G規(guī)劃，因此，在做網(wǎng)絡(luò)估算時(shí)，必須進(jìn)行現(xiàn)網(wǎng)基站勘察，即了解現(xiàn)網(wǎng)中哪些基站有新增3G設(shè)備的可能。本階段的輸出結(jié)果即是滿足規(guī)劃目標(biāo)所需的基站數(shù)以及初始基站位置。調(diào)整反饋階段主要有預(yù)測(cè)仿真和調(diào)整站址的工作，根據(jù)初始基站位置，對(duì)整網(wǎng)進(jìn)行仿真，若仿真結(jié)果不能滿足規(guī)劃目標(biāo)的指標(biāo)要求，則必須對(duì)有問(wèn)題的站址進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的方法可以是更換站址（有可新增3G設(shè)備的其他現(xiàn)網(wǎng)基站）和新建站址（已無(wú)可新增3G設(shè)備的現(xiàn)網(wǎng)基站）。調(diào)整后再進(jìn)行仿真，重復(fù)此過(guò)程，直至仿真結(jié)果滿足規(guī)劃目標(biāo)的指標(biāo)要求，最終輸出規(guī)劃報(bào)告。

3、WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

　　上文簡(jiǎn)要介紹了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的流程，下面對(duì)規(guī)劃過(guò)程中的重點(diǎn)步驟做進(jìn)一步的描述。

　　3.1　信息收集

　　信息收集是整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的起始階段，是為了得到網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的依據(jù)，以得出規(guī)劃目標(biāo)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，規(guī)劃目標(biāo)就是說(shuō)明“覆蓋哪里?覆蓋多少人?覆蓋質(zhì)量如何?”。

　　基于2G網(wǎng)的WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃要對(duì)現(xiàn)有2G網(wǎng)資源進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查。即需要對(duì)現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、站址分布、覆蓋情況和質(zhì)量狀況等因素進(jìn)行分析，并采集現(xiàn)有2G網(wǎng)話務(wù)數(shù)據(jù)，再根據(jù)話務(wù)分布，結(jié)合運(yùn)營(yíng)商的意見(jiàn)來(lái)確定覆蓋區(qū)域。市場(chǎng)調(diào)研工作主要和運(yùn)營(yíng)商一起開(kāi)展，因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商有其總體的3G發(fā)展策略，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃必須保證該策略的實(shí)施。

　　業(yè)務(wù)模型的建立是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中關(guān)鍵的一步，而業(yè)務(wù)模型的建立必須通過(guò)與運(yùn)營(yíng)商的充分溝通，理解運(yùn)營(yíng)商的需求后才能得到。如運(yùn)營(yíng)商只給出CS域的忙時(shí)每用戶話務(wù)量和PS域的忙時(shí)每用戶吞吐率，則規(guī)劃人員必須根據(jù)對(duì)業(yè)務(wù)的理解，把這兩個(gè)指標(biāo)分拆為具體的業(yè)務(wù)模型，表1是一個(gè)業(yè)務(wù)模型的例子。

表1　業(yè)務(wù)模型示例

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　　表1中的滲透率、忙時(shí)每用戶話務(wù)量和忙時(shí)每用戶吞吐率是運(yùn)營(yíng)商給定的。對(duì)CS域業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，在假定呼叫持續(xù)時(shí)間（Duration）的前提下，可以反推出BHCA（Busy Hour Call Attempts）忙時(shí)試呼次數(shù)值；對(duì)PS域業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，根據(jù)忙時(shí)每用戶吞吐率，在假設(shè)上/下行數(shù)據(jù)流量為1:4的前提下，分別可以得到上/下行忙時(shí)每用戶吞吐量，則根據(jù)下式可以反推出BHCA值（Packet Size一般也由運(yùn)營(yíng)商提供，而Packet Num/Packet Call和Packet Call Num/Sessiom為假設(shè)值，可參考已商用網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)數(shù)據(jù)）：

　　忙時(shí)每用戶吞吐量（kb）=滲透率×BHCA×Session業(yè)務(wù)量（Packet Size×Packet Num/Packet Call×Packet Call Num/Sessiom）×8/1000若需建立的PS業(yè)務(wù)模型不局限于PS 128k（如還有PS 64k、PS 384k等），則需要對(duì)這幾種業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)流量比例分配，再根據(jù)給定的忙時(shí)每用戶吞吐量來(lái)得到每種業(yè)務(wù)的BHCA值。

　　需要說(shuō)明的是，由于數(shù)據(jù)用戶行為難以確定，同時(shí)，業(yè)務(wù)模型將隨著業(yè)務(wù)的不斷拓展而發(fā)展，而且與運(yùn)營(yíng)商的市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)策略也有很大的關(guān)系，因此，要準(zhǔn)確地估計(jì)WCDMA系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模型（尤其是PS域業(yè)務(wù)）有一定的困難。隨著WCDMA業(yè)務(wù)逐步引入、發(fā)展和成熟，還需要不斷的對(duì)WCDMA的業(yè)務(wù)模型進(jìn)行總結(jié)和修改，要有計(jì)劃地對(duì)WCDMA業(yè)務(wù)模型進(jìn)行階段性調(diào)整，才能使業(yè)務(wù)模型更準(zhǔn)確地反映出用戶的行為特點(diǎn)。

　　一旦建立了業(yè)務(wù)模型，市場(chǎng)調(diào)研和現(xiàn)網(wǎng)資源調(diào)研資料整理完畢，那么WCDMA的建網(wǎng)目標(biāo)就清晰了，這也為下一步規(guī)劃工作奠定了基礎(chǔ)。

　　3.2　網(wǎng)絡(luò)估算

　　網(wǎng)絡(luò)估算涉及到對(duì)小區(qū)上/下行鏈路的預(yù)算以及小區(qū)的覆蓋和容量的估算。根據(jù)上/下行業(yè)務(wù)信息、小區(qū)上/下行負(fù)荷的上下限以及小區(qū)的其他參數(shù)，可以計(jì)算出滿足覆蓋要求所需的最少基站數(shù)和能支持的最大用戶數(shù)。在網(wǎng)絡(luò)估算中，鏈路預(yù)算是重要的一環(huán)，而為了得到更精確的傳播模型以用于鏈路預(yù)算，CW測(cè)試及模型校正是必需的。

　　（1）CW測(cè)試及模型校正

　　CW測(cè)試的目的是通過(guò)測(cè)試，將測(cè)試結(jié)果與仿真預(yù)測(cè)結(jié)果相比較，以校正傳播模型參數(shù)，使模型符合實(shí)際地理環(huán)境，從而增加無(wú)線覆蓋預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。CW測(cè)試采集的數(shù)據(jù)為經(jīng)、緯度和接收?qǐng)鰪?qiáng)共三個(gè)值，采集的數(shù)據(jù)需滿足以下基本原則：

　　◆典型性：采集的測(cè)試數(shù)據(jù)必須足夠典型，從而能夠代表該地區(qū)的電磁傳播特性。

　　◆平衡性：采集的數(shù)據(jù)必須成比例的反映該地區(qū)的電磁傳播特性。

　　CW測(cè)試分為發(fā)射子系統(tǒng)和接收子系統(tǒng)，其中，發(fā)射子系統(tǒng)包括發(fā)射天線（推薦使用全向天線）、饋線、高頻信號(hào)源、功放、天線支架等；接收子系統(tǒng)包括測(cè)試接收機(jī)（內(nèi)置GPS）、路測(cè)前臺(tái)軟件（如Probe）、功率計(jì)、筆記本電腦等，系統(tǒng)組成圖如圖2所示。對(duì)于中國(guó)聯(lián)通，因?yàn)槠銰SM1800頻段與WCDMA頻段較為接近，其無(wú)線傳播特性也較為近似，故在時(shí)間比較緊迫的情況下，可選擇GSM1800基站作為發(fā)射站點(diǎn)，而不必重新搭建發(fā)射平臺(tái)。

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圖2　CW測(cè)試系統(tǒng)組成

　　CW測(cè)試結(jié)束后，需要對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理，主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件（內(nèi)帶模型校正功能，如ATOLL UNET、ASSET等），利用路測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型校正。最新版的軟件具有“一鍵自動(dòng)校正”功能，故CW測(cè)試及模型校正的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于路測(cè)，包括發(fā)射站點(diǎn)的選擇、路測(cè)線路的選擇，這直接影響到校正結(jié)果的準(zhǔn)確性。

　?。?）鏈路預(yù)算

　　利用校正后的傳播模型，就可以進(jìn)行鏈路預(yù)算。在一定的傳播環(huán)境下，小區(qū)的覆蓋范圍直接取決于收發(fā)端允許的最大路徑損耗，而鏈路預(yù)算可得出給定無(wú)線鏈路上的最大允許路徑損耗。鏈路預(yù)算中的最大允許路徑損耗大致可用下式表示：

　　Plmax=Pout+G_BS+G_UE+G_SHO-L_BS-Lp-Lb-Mpc-Mf-MI-S

　　◆Plmax：最大允許路徑損耗。

　　◆Pout：手機(jī)（針對(duì)上行）或基站（針對(duì)下行）業(yè)務(wù)信道最大發(fā)射功率。

　　◆G_BS/G_UE/G_SHO：為基站天線增益、手機(jī)天線增益和軟切換增益。

　　◆L_BS/Lp/Lb：分別為饋線損耗、穿透損耗和人體損耗。

　　◆Mpc/Mf/MI：分別為快速功控余量、陰影衰落余量和干擾余量。

　　◆S：基站（針對(duì)上行）或手機(jī)（針對(duì)下行）接收機(jī)靈敏度。

　　鏈路預(yù)算時(shí)，根據(jù)計(jì)算得到的最大允許路徑損耗Plmax，利用校正后的傳播模型，可得到對(duì)應(yīng)環(huán)境下基站的覆蓋半徑。

　　WCDMA覆蓋預(yù)測(cè)通常使用的模型有SPM模型、COST231-HATA模型、3D射線跟蹤模型、Asset模型等。

　　一般來(lái)說(shuō)，WCDMA系統(tǒng)在覆蓋上主要是上行受限制。與上行鏈路相比，下行鏈路的業(yè)務(wù)信道功率為所有用戶共享，軟切換時(shí)，一個(gè)UE同時(shí)和多個(gè)Node B保持通信，這給下行鏈路帶來(lái)了額外的負(fù)擔(dān)。另外，隨著數(shù)據(jù)速率、移動(dòng)速率和多徑條件的不同，下行鏈路所需的Eb/Nt變化范圍比較大，因此，下行鏈路預(yù)算很難做得準(zhǔn)確。所以，WCDMA系統(tǒng)的鏈路預(yù)算通常是指上行鏈路預(yù)算，即從最大允許的上行損耗中除掉路徑損耗以外的其他損耗和增益，從而得到最大允許的路徑損耗，再將此值代入傳播模型中，便得出預(yù)期的小區(qū)覆蓋半徑和覆蓋面積。表2是一個(gè)鏈路預(yù)算的例子。

表2　鏈路預(yù)算示例

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　?。?）網(wǎng)絡(luò)估算

　　綜合考慮建網(wǎng)目標(biāo)（包括容量和覆蓋要求），結(jié)合業(yè)務(wù)模型對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行估算。輸入信息包括鏈路預(yù)算結(jié)果、規(guī)劃區(qū)面積、業(yè)務(wù)模型參數(shù)等。若覆蓋與容量估算得出的結(jié)果不平衡，則需對(duì)參數(shù)（如小區(qū)負(fù)荷等）進(jìn)行調(diào)整，并反復(fù)計(jì)算，直到平衡為止。估算的流程如圖3所示。

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圖3　迭代估算流程圖

　　在WCDMA建網(wǎng)初期，由于網(wǎng)絡(luò)實(shí)際負(fù)荷不會(huì)很高，故網(wǎng)絡(luò)一般為上行覆蓋受限。一般以充分利用現(xiàn)有2G網(wǎng)基站配套資源作為規(guī)劃的宗旨，在實(shí)地勘察現(xiàn)有基站的基礎(chǔ)上（尤其是GSM1800基站，因?yàn)槠涔ぷ黝l率與WCDMA的工作頻率更為接近，在鏈路預(yù)算上有一定的可比性），參考鏈路預(yù)算輸出值，輸出得到基站數(shù)，并根據(jù)現(xiàn)有2G網(wǎng)基站的配套、傳輸?shù)瓤辈樾畔?，甄選出WCDMA基站的初選站點(diǎn)。

　　3.3　調(diào)整反饋

　　調(diào)整反饋階段是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的優(yōu)化階段，因?yàn)楹玫囊?guī)劃將使后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化變得更為容易。因此，有必要對(duì)估算結(jié)果進(jìn)行站址調(diào)整和反饋更新。此階段需要用網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件（如ATOLL/UNET、ASSET等）做預(yù)測(cè)和仿真。

　　預(yù)測(cè)仿真包括與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的覆蓋預(yù)測(cè)以及與業(yè)務(wù)有關(guān)的仿真預(yù)測(cè)。在輸入基站站址信息、天線信息和設(shè)備信息后，即可進(jìn)行覆蓋預(yù)測(cè)，便可查看當(dāng)前的WCDMA基站分布是否達(dá)到覆蓋目標(biāo)。進(jìn)一步輸入業(yè)務(wù)模型、用戶行為和手機(jī)終端等信息后，可以進(jìn)行蒙特卡羅仿真，基于此仿真可得預(yù)測(cè)結(jié)果。如果預(yù)測(cè)結(jié)果不能滿足要求，則需對(duì)當(dāng)前WCDMA基站站址進(jìn)行調(diào)整，更換站址或者新增物理站點(diǎn)；如果預(yù)測(cè)結(jié)果滿足要求，則確定站址，進(jìn)而對(duì)傳輸、電源、配套等前期工程進(jìn)行配置。

4、結(jié)束語(yǔ)

　　3G是移動(dòng)通信史的一個(gè)新坐標(biāo)，是21世紀(jì)移動(dòng)通信舞臺(tái)上新的閃光點(diǎn)。作為現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，中國(guó)聯(lián)通具有良好的先天條件進(jìn)行WCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。充分利用現(xiàn)有2G網(wǎng)的資源進(jìn)行WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，將使中國(guó)聯(lián)通的3G部署事半功倍。