射頻---網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的關(guān)鍵問題

相關(guān)專題: 無線 中國移動 5G
  朱獨清,于上海第二工業(yè)大學(xué)獲得工學(xué)學(xué)士學(xué)位,F(xiàn)任RFS(Radio Frequency Systems )公司地區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理,主要負責(zé)公司在中國地區(qū)的通訊產(chǎn)品,包括傳輸纜線、基站天線、微波天線及無線分布式系統(tǒng)。



  引言


  由于中國的無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)運營商將注意力集中在利用其現(xiàn)有設(shè)備提高無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的性能上,因此采用先進的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測工具來實現(xiàn)對射頻覆蓋范圍的嚴格控制就成了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的關(guān)鍵所在。


  盡管中國的無線蜂窩通訊已經(jīng)歷了十年的飛速發(fā)展,但這一市場仍保持著高速增長的勢頭,因此運營商在努力滿足市場需求的同時不斷地遇到挑戰(zhàn)。 消費者和商業(yè)人士不但期望無線蜂窩通訊業(yè)務(wù)有更高的品質(zhì)和實用性,對于所謂的縱向延伸技術(shù)(如: 基于現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))的需求也與日俱增。對于運營商們來說,2.5G業(yè)務(wù)同樣被他們看作是在中國這個快速增長的市場上擴張業(yè)務(wù)和保持競爭力的頗具潛質(zhì)的利器。中國無線蜂窩通訊市場雖然已經(jīng)相當(dāng)龐大,但仍然在快速地增長著,這就意味著網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化已變得比以前更為地重要。網(wǎng)絡(luò)越復(fù)雜,涉及的業(yè)務(wù)層越多,需要考慮并實現(xiàn)兼容的參數(shù)的數(shù)量也就越多。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)模式隨時可能發(fā)生變化且網(wǎng)絡(luò)間彼此干擾時,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù),相對于尚未實施優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò),更顯出其無窮的魔力。


  在世界的其它地方, 運營商同樣面臨著網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的問題。例如,在無線蜂窩通訊市場較為成熟的歐洲和南亞地區(qū), 運營商出于將資本投資最小化和現(xiàn)有資產(chǎn)回報最大化的目的而進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。這似乎是一個恒定不變的規(guī)律:為了保證無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)容量和業(yè)務(wù)質(zhì)量的穩(wěn)定,必須對無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)不斷地進行優(yōu)化。 無線通信顧問John Smyth曾在總部位于澳大利亞的Telstra 擔(dān)任移動網(wǎng)絡(luò)射頻系統(tǒng)部門的總經(jīng)理15年。他說: “在模擬通信時代我們認識較早的一些事物中就包括了這一點,無線蜂窩系統(tǒng)需要不斷地進行重新設(shè)計。由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在不斷地擴張, 業(yè)務(wù)的模式在不斷地變化,系統(tǒng)內(nèi)部必須要有一定的靈活性以適應(yīng)這些新的變化。系統(tǒng)的靈活性或許可以作為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的準(zhǔn)則,它在網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量以及日顯重要的服務(wù)質(zhì)量間起著不斷調(diào)節(jié)平衡的作用。Smyth說:“出于對這種靈活性的需要,運營商們必須時時刻刻地跟蹤網(wǎng)絡(luò)工作狀況,這是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的第一步!盬olf Mende是德國的T-Mobile公司無線規(guī)劃系統(tǒng)部門的負責(zé)人,在這一點上,與Smyth的觀點相同。他認為運營商必須對關(guān)鍵性能指標(biāo)(KPI),如切換成功率、掉話率、保持時間和網(wǎng)絡(luò)堵塞,連續(xù)不斷地進行監(jiān)測,以獲得可能需要作調(diào)整地區(qū)的指標(biāo)數(shù)據(jù)。 Mende指出:“如果需要的話,還得進行相關(guān)基站的場強測量, 這樣我們所獲得的就是網(wǎng)絡(luò)中真實的干擾情況,而不是基于模型的預(yù)測。”





  同頻干擾問題


  Mende和Smyth都認為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化所面臨的最大問題是控制射頻的干擾。在GSM網(wǎng)絡(luò)中,同頻干擾屏蔽了低電平的載波信號,造成了話音質(zhì)量的下降;而在CDMA網(wǎng)絡(luò)中,干擾耗盡了網(wǎng)絡(luò)容量,使得噪聲電平增加。這兩種情況導(dǎo)致的最終結(jié)果都是網(wǎng)絡(luò)性能下降,從而使用戶滿意度降低。 Smyth認為:“在成熟的網(wǎng)絡(luò)中,上述問題與網(wǎng)絡(luò)覆蓋無關(guān)。要真正解決問題必須對干擾進行控制。其目的是讓信號到需要它的地方去,遠離不需要它的地方。因而,射頻管理是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的基本步驟之一。”


  朱獨清――RFS公司基站天線系統(tǒng)地區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理認為:“這是一個棘手的問題,由于小區(qū)眾多,在進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的時候,我們必須保證在傳輸能量的同時沒有形成疊加,這一點對每個使用同一頻率的CDMA 系統(tǒng)的小區(qū)來講尤其重要。 ”對網(wǎng)絡(luò)頻率進行詳盡規(guī)劃,為我們宏觀衡量傳輸質(zhì)量提供了一種有效的方法。但是,當(dāng)診斷出問題區(qū)域并對相關(guān)問題進行排除時,都不可避免地需要對系統(tǒng)本身的某一點進行調(diào)諧。Mende說:“在上述情況下,我們能夠進行調(diào)校的是天線波束。我們從運行中的系統(tǒng)獲得測量數(shù)據(jù),在對測量結(jié)果進行分析后,決定需要修改哪些參數(shù),比如天線方向,傾角或傳輸功率!


  但是,僅僅調(diào)整天線波束非但不能解決問題,還會引起同頻干擾。這是因為如果對天線產(chǎn)生的射頻能量未加嚴格控制,其雜散旁瓣以及后瓣可能會在相鄰或鄰近小區(qū)的方向上產(chǎn)生影響,形成干擾隱患。在一個成熟的市場中,當(dāng)某地有多個運營商存在,并且天線又位于同一站點時,該地的小區(qū)干擾問題也會層出不窮,這些讓網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員頭痛不已。  




  讓射頻到需要它的地方去


  對射頻能量加強控制的需要促進了目前天線技術(shù)的不斷發(fā)展。 這些發(fā)展旨在降低雜散發(fā)射,加強對天線覆蓋范圍的控制。
Vibhore Bharti―― 印度無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)運營商Idea Cellular的射頻規(guī)劃經(jīng)理認為:“天線在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中起著非常重要的作用,它是射頻管理的主要部分。提高天線效率,即控制頻率污染的能力是十分重要的一個環(huán)節(jié)!敝飒毲逭J為: “我們要做的是保證射頻能量在不造成任何污染的情況下進行傳播,讓能量到需要它的地方去,遠離不需要它的地方。因此,抑制天線旁瓣和后瓣,并且通過調(diào)校電傾角來調(diào)整天線覆蓋范圍是相當(dāng)重要的。小區(qū)越小時,其重要性越為突出, 因為傾角越大,潛在的干擾就越大。”


  在GSM網(wǎng)絡(luò)中, 干擾影響的大小通常用載波信號(C)與同頻干擾水平(I)的比值來表示,也稱為C/I比值。GSM網(wǎng)絡(luò)可接受話音質(zhì)量的最小C/I值為9-10分貝。當(dāng)干擾水平降低時,C/I值便增高,話音質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)容量因此得到改善。


  朱獨清談到,有關(guān)研究顯示C/I值的提高與天線上波瓣的抑制度有關(guān)。在尋求降低干擾水平時,盡可能地對上波瓣進行抑制就成了天線設(shè)計師和制造商關(guān)注的焦點。過去,上波瓣的抑制度通常在12dB以內(nèi),而如今的目標(biāo)抑制度已達到了18-20dB。RFS的Optimizer系列天線更在整個傾角范圍內(nèi)取得了高于20dB的抑制度。旁瓣相對于主瓣越小,天線抵御同頻干擾的能力就越強。如果引起干擾的不是第一上波瓣,則可能是第二上波瓣,因此每個不需要的信號都必須盡量小。








  Smyth 也同意射頻管理的第一步是對天線進行調(diào)校。他稱電傾角調(diào)校功能為現(xiàn)代成熟網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)規(guī)劃和管理的一大優(yōu)勢。以機械方式對天線波束進行傾角調(diào)校雖然易于操作,但對雜散旁瓣的輻射收效甚微,甚至?xí)黾觼碜杂诤蟀甑母蓴_。而電傾角調(diào)校技術(shù)能將所有的主瓣、后瓣和旁瓣傾斜至同一角度,也就是說,電傾角調(diào)校技術(shù)可在不同傾角角度對旁瓣進行輻射管理,以加強對干擾的控制。與客戶的接觸點——基站天線


  Smyth認為: “基站天線是運營商與客戶的主要接觸點。但是,讓我覺得奇怪的是運營商會不惜花上數(shù)十萬美元收購、開發(fā)一個基站,而對僅需數(shù)百美元投資的天線及其維護卻要斤斤計較。實際上,在你未將基站建設(shè)完成、投入運行并指向用戶的方向之前,你在基站上的所得為零。" 這就給網(wǎng)絡(luò)運營商們提出了一個值得思考而又十分有趣的問題: 將現(xiàn)有的天線升級為更高性能的天線有什么好處?朱獨清認為:“這樣做可以增加網(wǎng)絡(luò)容量,從而延緩了僅僅為滿足容量需求而進行的網(wǎng)絡(luò)升級。 "Smyth 相信,這個思路對那些追求將現(xiàn)有投資回報最大化的運營商來說是頗具吸引力的。 他說:“通過升級實現(xiàn)用較高性能的天線替代現(xiàn)有天線,便能夠以低得多的成本獲得足以應(yīng)付各種變化的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)力,降低網(wǎng)絡(luò)的總體干擾水平、減小掉話率、延長保持時間、提高網(wǎng)絡(luò)利用率!币晃蛔罱鼊倓偢鼡Q了全網(wǎng)基站設(shè)備的美國曼哈頓的運營商說:“我真希望我當(dāng)時就知道這個信息,這樣我就有機會去驗證一下是不是只花十分之一的錢升級天線系統(tǒng),就能夠大幅度改善服務(wù)并提高網(wǎng)絡(luò)的最終容量。”



  在另一方面, T-Mobile的Mende卻較為審慎。他認為:“采用較高性能的天線總是有好處的。在建設(shè)新基站時,我們總是應(yīng)該采用具有最好干擾抑制特性的天線,但是否替換現(xiàn)有天線卻很難決定!”


  網(wǎng)絡(luò)發(fā)展帶來的問題


  當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展、新技術(shù)不斷產(chǎn)生, 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作就會更頻繁,而地位也就更為重要。例如: 實時視頻傳播等3G業(yè)務(wù),將導(dǎo)致大量不可預(yù)測的小區(qū)業(yè)務(wù)負載,優(yōu)化難題中又必須考慮網(wǎng)絡(luò)覆蓋這一因素。
2003年底,T-Mobile將會推出其德國 UMTS網(wǎng)絡(luò)。Mende敏銳地注意到:“我們面臨著許多挑戰(zhàn)。因為網(wǎng)絡(luò)動態(tài)狀況不同,預(yù)計3G網(wǎng)絡(luò)對于干擾的敏感度會比GSM網(wǎng)絡(luò)更高。我們已從理論上進行了所有的計算,F(xiàn)在,是檢驗我們的計算與真實情況間差距的時候了。”


  對將來網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的預(yù)期,促使對遠程天線傾角控制技術(shù)需求的增加(遠程天線傾角控制技術(shù)主要是指從天線塔頂以外的其它地點對天線傾角進行控制的能力)。Smyth認為遠程傾角控制有許多優(yōu)點:無需租用設(shè)備登臨天線塔的費用;避免了對在同一地點擁有基站的其它運營商的影響;簡化了網(wǎng)絡(luò)的重新設(shè)計中可能需要的經(jīng)常性傾角調(diào)控操作。 Smyth說: “我們的目標(biāo)就是讓運營商能夠全天動態(tài)地根據(jù)業(yè)務(wù)流量模式的變化對網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)整。我的設(shè)想是針對各種業(yè)務(wù)流量情況進行一整套預(yù)設(shè)值的設(shè)定,使所有的天線都能夠針對某一特定的小區(qū)規(guī)劃做出調(diào)整,而這一設(shè)想特別適用于 CDMA系統(tǒng)!


  Mende也有著類似的設(shè)想。他設(shè)想在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、規(guī)劃和運行間存在著閉合環(huán)回控制。 “對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)狀況、網(wǎng)絡(luò)的季節(jié)性變化及每周的變化進行跟蹤是很有好處的。我們可以觀察業(yè)務(wù)流向,然后對這些地區(qū)進行優(yōu)化。而要迅速做到這一切,我們需要實現(xiàn)對天線系統(tǒng)的遠程控制。”朱獨清則認為遠程傾角控制是多功能、高性能天線的另一個基本特性!笆紫,你需要一個能夠控制旁瓣的天線;然后,你需要將其遠程激活;最后,你必須能夠提供可行的、最佳優(yōu)化方案所需的網(wǎng)絡(luò)管理信息。
至此可以看出,以上討論都是基于許多國家運營商都必須面對的業(yè)已成熟的2G市場。正像本月財務(wù)報告所顯示,用戶增長已趨于平緩。而另一方面,在中國市場,無線蜂窩通訊仍然保持著迅猛發(fā)展的勢頭。無論是在何種情況下,運營商都面臨這樣一個問題,現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)是否能夠滿足其所承載的需求,尤其是能否滿足包含GPRS和EDGE業(yè)務(wù)的多樣化需求。


  無論是高性能的用于控制干擾的天線,還是用于完成優(yōu)化流程的先進的監(jiān)測工具都已存在,而關(guān)鍵是要以長遠的眼光看問題。新技術(shù)的實施不僅能帶來立竿見影的效益,而且也為網(wǎng)絡(luò)滿足未來的需求作好了準(zhǔn)備。下面,你該做的就是邁出你行動的第一步。






  [圖片說明]:


  高性能天線的旁瓣抑制度已達到了高于20dB的水平,足以降低同頻干擾。


  研究顯示同頻干擾與天線上波瓣抑制度間有很強的關(guān)聯(lián)性。


  < RFS_network op_3.jpg>在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方面,RFS Optimiser APXV系列高性能天線與Optimiser RT遠程傾角控制系統(tǒng)(正在安裝)配套,可進行嚴格的覆蓋調(diào)整。




----《中國移動通信》
   
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