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商還希望在容量、覆蓋范圍及業(yè)務質量三者之間尋求最佳的平衡，因此，WCDMA/TD-SCDMA系統(tǒng)必須采用可滿足這些需求的新技術。并且，在2G網絡時代所采用的規(guī)劃與優(yōu)化方式也隨著3G網絡需求的增加而變得更為復雜。運營商需要有新的規(guī)劃與優(yōu)化方式及新的軟件工具。
一、3G網絡優(yōu)化的基本過程
運營商的目標是構建一張可盈利的網絡，他們非常關心網絡建設、擴容及升級過程中的投資成本及其最終性能，但擴容、升級成本與網絡性能卻是一對矛盾。建設成本可通過預算與控制得到相對精確的數值，但是網絡的性能卻是由多種主客觀因素決定的。一方面，對網絡進行擴容、升級與升級要能夠保證現有用戶的正常使用，另一方面，它還要能提供有競爭力的新業(yè)務，并使得進一步的擴容、升級與升級能夠順利實施。這樣，網絡優(yōu)化就成為了一個長期的、反復進行的過程。
網絡優(yōu)化應能夠根據運營商的具體需求即能通過軟件工具自動進行，也能通過人工干預來達到容量、覆蓋、QoS保證的某個平衡點。3G網絡系統(tǒng)結構如圖1所示。一般來說，網優(yōu)包括3個層面：
對Node B、移動臺的性能指標進行實時計算與模擬，包括快速功率控制、快速擁塞解決、無線鏈路自適應、信道分配等；
實時負載的分析與控制；
基于經驗值或統(tǒng)計結果，通過路演、網絡優(yōu)化軟件對網絡性能進行預估。
前面2個層面，是在網絡建成后，由網管系統(tǒng)通過在線監(jiān)測與統(tǒng)計實時進行的自動調整，而第3個層面則需要專業(yè)人員來實施，也即是我們常說的進行網絡優(yōu)化。
人工進行的網絡優(yōu)化又可分成以下幾個步驟：
首先，運營商應根據自身特點定義好網絡優(yōu)化完成后要達到的目標，即確定前文所提到的“平衡點”，包括點到點的質量目標、不同業(yè)務類型的性能指標和相關的KPI(關鍵性能指標)的各項數值；之后，是對現有網絡性能指標的數據采集，可通過多種渠道，如網管系統(tǒng)和匯聚設備的反饋，協(xié)議分析儀甚至是運維部門的客戶投訴匯總等，總之，應通過多種方式，采用多種手段，采集的數據越多，分析結果就越準確。
將采集數據輸入到網絡規(guī)劃軟件中分析，就可生成目前的網絡狀況，或是達到某種指標所需要的網絡配置。在系統(tǒng)仿真的過程中，一部分結果在最初分析完成后，誤差會比較大，此時，我們對某些參數進行微調，進行局部的迭代分析，再對系統(tǒng)信真進行反復修正，最終會得到精確的結果。
網絡優(yōu)化要實現的目的主要包括：改善網絡覆蓋情況，降低系統(tǒng)掉話率、呼損率，提高切換成功率，對Node B負荷進行調整，優(yōu)化Node B導頻分配狀況。優(yōu)化的指標包括：Node B扇區(qū)發(fā)射功率，天線高度與角度，相鄰Node B位置及導頻號，相鄰Node B導頻搜索窗口大小，切換觸發(fā)門限值等等。
在網絡優(yōu)化過程中，我們需求使用不同的工具，而這些工具又有不同的作用。
1.規(guī)劃軟件
在細節(jié)仿真的過程中，我們將要新建或擴容、升級的站點信息輸入到電子地圖中。通過反復模擬與微調，可得到在某種約束條件(如站址位置固定、確定配置)下，系統(tǒng)的最佳覆蓋范圍、容量、業(yè)務質量指標。用規(guī)劃軟件優(yōu)化的階段下，可通過對比仿真確定的系統(tǒng)因素包括：Node B站址、天線類型、天線角度等。在現有網絡基礎上擴容、升級時，運營商往往關心的是優(yōu)化完成后，模擬的新增容量能否達到預計值。
2.網管系統(tǒng)
網管系統(tǒng)的作用是對網絡性能進行監(jiān)測，對系統(tǒng)數據進行采集。它可顯示業(yè)務分布情況，對業(yè)務質量如呼損率等進行統(tǒng)計，因此，可幫助運維工程師進行故障快速定位。
QoS指標的確定相對比較靈活，根據KPI指標的要求或成本控制的要求，可確定相應QoS指標。約束條件包括：硬件資源(信道容量配置)、軟件資源(干擾總量上限)、呼損率、掉話率、呼通率、切換成功率、上/下行信道負荷、數據重發(fā)/延遲、數據及電路型業(yè)務的速率等等。要滿足這些要求，網管系統(tǒng)應具備以下3個功能：
(1)監(jiān)控網絡流量與性能；
(2)實時檢測故障并快速定位，以提高服務質量；
(3)自動采集、匯總網絡規(guī)劃所需的相關數據。
3.仿真工具軟件
針對已有網絡的運維，通過專業(yè)的測試軟件工具，我們可以得出某區(qū)域或全網的性能表現，通過仿真分析軟件，對各項指標進行分類統(tǒng)計，網優(yōu)工程師可對網絡整體性能做詳細評估。分析工具軟件可通過網管獲得無線鏈路指標，同頻干擾總量，并進行統(tǒng)計分析。其中一些數據是動態(tài)隨機的，如移動臺的接收電平值、收/發(fā)信功率等。而其他一些指標是靜態(tài)的，如切換時間、切換成功率等，這些統(tǒng)計分析結果可幫助網優(yōu)工程師對現有網絡狀況有清晰的了解，并有針對性地進行網絡優(yōu)化。
網絡的規(guī)劃與優(yōu)化是一項反復進行的操作，根據實際情況與需求，即要有理論分析與計算，又要通過實踐進行反復修正。
二、WCDMA與TD-SCDMA網絡優(yōu)化的異同
一般來說，對于硬件配置的設計與規(guī)劃與產品的各項參數有直接關系，例如無線鏈路的天線增益、隔離度、基帶信號電平等。這方面的規(guī)劃設計涉及天線方位角、俯仰角、高度等。無線資源管理(RRM)包括切換控制、功率控制、鑒權控制，負荷控制等等。而針對不同的業(yè)務模式，信道模式及系統(tǒng)體制，規(guī)劃/優(yōu)化軟件要采用不同的算法。對于3G系統(tǒng)，3種國際標準，在業(yè)務模式、信道模式兩方面是完全相同的，而系統(tǒng)體制的不同表現在無線調制上，不同的物理層技術決定了不同的無線傳播參考模型。
TD-SCDMA與3GPP所推薦的其他3G標準的不同，技術上的差異體現在智能天線、聯合檢測、上/下行鏈路同步、特殊幀結構等方面。因此，網絡規(guī)劃與優(yōu)化與其他體制在參考模型上略有不同，而其中，智能天線的引入對分析結果影響最大。
因此，對于TD-SCDMA系統(tǒng)，網絡優(yōu)化更多要考慮采用何種信道分配算法，智能天線的指標特性等。下面，我們對TD-SCDMA與WCDMA優(yōu)化在幾個方面進行對比。
1.切換
切換設計對于每種移動通信網絡都很重要。從網絡資源使用效率的角度看，移動臺未處于最佳業(yè)務扇區(qū)時，對業(yè)務質量的影響很大。舉例來說，某Node B導頻信號過強，周圍移動臺會經常切換到此扇區(qū)，造成該Node B的無線資源被占用，系統(tǒng)負荷過大，就會增加該小區(qū)的掉話率，與此同時，小區(qū)內移動臺間的干擾也會加大。
在WCDMA體制中，同頻切換采用軟切換(soft/softer handoff)的方式，而在TD-SCDMA中，使用的是接力切換(Baton Handover)，這是一種介于硬切換與軟切換之間的一種切換方式。也是TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)的核心技術之一。其設計思想是利用智能天線和上行同步等技術，在對移動臺的距離和方位進行定位的基礎上，根據移動臺方位和距離信息作為輔助信息來判斷目前移動臺是否移動到了可進行切換的相鄰Node B的臨近區(qū)域。如果移動臺進入切換區(qū)，則RNC通知該Node B做好切換的準備，從而達到快速、可靠和高效切換的目的。這個過程就像是田徑比賽中的接力賽跑傳遞接力棒一樣，形象地稱之為接力切換。接力切換通過與智能天線和上行同步等技術的結合，將軟切換的高成功率和硬切換的高信道利用率綜合起來，是一種具有較好系統(tǒng)性能優(yōu)化的切換方法。
針對TD-SDMA的切換方式，在規(guī)劃/優(yōu)化時要考慮以下幾點。
(1)切換范圍的測量不同。
(2)在其他體制中，發(fā)生切換時，Node B并不知道移動臺所處的準確位置及行進方向。RNC要通知所有Node B測量移動臺信號電平，而在TD-SCDMA中，Node B對信號電平的測量基于其當前位置，RNC根據其移動方向，只通知其最有可能靠近的Node B進行測量。如移動臺活動速度、方向改變非�？�，測量時延及網絡負荷都會比較大，此時接力切換的效果與WCDMA軟切換效果相當，反之，如果小區(qū)范圍過小，容易發(fā)生侯選小區(qū)導頻信號丟失的情況，系統(tǒng)掉話率會增加。
(3)對目的切換小區(qū)信號強度測量延時大。
(4)接力切換與軟切換一樣，目的是在與原小區(qū)保持通信的同時，與將切換到的小區(qū)預先建立起連接。但是為了減小切換時間，它的判決比軟切換更嚴格。如果當前小區(qū)業(yè)務質量比較高，移動臺會加大對鄰近Node B信號電平的測量時間間隔，當本區(qū)業(yè)務質量下降時，移動臺對鄰近Node B信號電平的測量間隔就會減小。因此，在TD-SCDMA中，有較強導頻信號的Node B并不一定是移動臺的業(yè)務服務Node B。但在WCDMA中，切換的發(fā)生總是以導頻信號強度為判決依據。
2.信道分配
WCDMA的信道分配相對簡單，在同頻系統(tǒng)中信道分配順序相同。但在TD-SCDMA系統(tǒng)中，采用動態(tài)信道分配(DCA)方式，系統(tǒng)中的任何一條物理信道都是通過它的載頻/時隙/擴頻碼的組合來標記的。信道分配實際上就是一種無線資源的分配過程。
在DCA技術中，信道并不是固定地分給某個小區(qū)，而是被集中在一起進行分配；只要能提供足夠的鏈路質量，任何小區(qū)都可以將該信道分給呼叫。DCA具有頻帶利用率高、無需信道預規(guī)劃、可以自動適應網絡中負載和干擾的變化等優(yōu)點。其缺點在于，DCA算法相對于FCA(固定信道分配)來說較為復雜，系統(tǒng)開銷也比較大。
DCA算法又分為慢速DCA和快速DCA，慢速DCA將無線信道分配至小區(qū)，而快速DCA將信道分至業(yè)務。RNC管理小區(qū)的可用資源，并將其動態(tài)分配給用戶，具體的分配方式就取決于系統(tǒng)負荷、業(yè)務QoS要求等參數。因此，DCA算法有很多種。目前使用最多的是基于干擾測量的DCA算法，這種算法根據移動臺反饋的實時干擾測量結果分配信道。
好的DCA算法可提高頻帶的利用率，并可自適應地減輕系統(tǒng)負荷，同時也省去了網絡規(guī)劃中信道規(guī)劃與分配的環(huán)節(jié)。但是，如果采用的DCA算法與實際情況不符，則會適得其反。
3.智能天線
在TD系統(tǒng)中，如果不采用智能天線，對一個用戶來說，同一時隙內除有用信號之外的其它信號功率都是影響其通信質量的干擾和噪聲；采用了波束賦型之后，只有來自于主瓣和較大旁瓣方向的干擾才會對用戶信號帶來影響。智能天線的波束賦型有效地降低了用戶間干擾，其實質是對不同用戶的信號在空間上進行區(qū)分。
智能天線對TD-SCDMA網絡性能影響也非常大，因此，在DCA算法中要考慮空分復用(SCDM)。其功率控制、呼吸效應范圍、干擾控制算法等均與WCDMA，智能天線的采用也使切換算法中的一些準則之間的關系變得模糊和復雜，參數的測量隨機因素更多，如移動用戶的位置、智能天線的效果等。小區(qū)的呼吸效應更加隨機化，切換區(qū)域也就隨機化。
4.室內覆蓋
在WCDMA系統(tǒng)中，對于熱點的覆蓋，尤其是大型建筑的室內覆蓋，廣泛使用室內信號分配系統(tǒng)。在室內天花板上安裝全向天線，或在走廊墻壁上安裝波束天線，建立微峰窩、增加直放站、分配器等設備提高無線資源利用率。因此，用戶在室內移動時，同樣可有效通信，通過這種方式接入Node B的用戶，其信號被Node B視為通過不同天線接收到的同一用戶的多徑信號。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，室內信號分配與WCDMA有些不同。
(1)TD-SCDMA通過智能天線估計到達時間差DOA(different of arriaval)，但直放站，或室內天線沒有此功能。
(2)TD-SCDMA上/下行鏈路要求同步。上行鏈路同步的建立與維持需要測量發(fā)射功率，并且通過測量移動臺發(fā)射功率、變化趨勢及信號延時的統(tǒng)計與估計，Node B可確定用戶具體位置。但由于室內天線的增益與Node B不同，若用戶在室內外天線覆蓋范圍間反復切換，Node B就無法根據其發(fā)射功率判斷出用戶的距離，也就無法維持上行鏈路的同步。為此，需要特別算法，針對這種情況在距離估計中進行對延時或增益值進行補償，以保證同步。對于具體算法，還要在組網實踐中摸索相關經驗值。
三、結論
網絡優(yōu)化是保證網絡業(yè)務質量、充分利用網絡資源的重要手段。對網絡進行不斷的優(yōu)化，不僅是為了提高用戶滿意度，更可節(jié)約運營商的建設維護成本，提高其市場競爭力。是運營商不斷發(fā)展的基本保證。
在我國，2G網絡經過10余年的建設及優(yōu)化，目前為3億移動用戶提供服務，運營商、廠商們在此過程中，也積累了豐富的經驗。但是，由于3G網絡的建設在我國尚未開始，對于3G網絡的規(guī)劃及優(yōu)化，目前所做的工作多集中在理論階段，相應的工具軟件仍有待實踐中的檢驗與完善。
----《通信世界》
