从目前来看,尽管无线网络规划的发展远远滞后于无线传输技术的研究,但其重要性却是不言而喻的。北京邮电大学杨大成教授指出,无线网规的目的,就是在可接受的成本条件下,提供尽可能大的覆盖和容量,以提升移动网络
运营商的竞争力。简言之,即在性能和成本之间寻求最佳平衡。那么,在无线传输技术快速发展、新技术不断涌现的情况下,无线网规如何达成这一目的呢?
走出无线网规误区
无线网规和无线传输技术,作为解决无线通信瓶颈的两条途径,存在着发展上的不平衡。
杨大成指出,一方面,无线接入网是整个通信网络的瓶颈,无线通信领域的各种研究活动最后都可以归结为一个目的,即在有限的频率带宽内以更高的速率传送信息。与此相应,无线传输技术、无线网规成为解决无线通信瓶颈的两条途径。另一方面,近几年发展很快的无线传输技术,与发展相对缓慢的无线网规技术,形成了鲜明的对比。无线传输技术从FDMA、TDMA、CDMA,到OFDM、MIMO等,促使理论传输速率从最初的几k发展到上百兆。而无线网规技术则远滞后于无线传输技术的研究。
无线网络规划设计是整个移动通信网络规划中最为关键的部分。整个移动通信网络的规划包括网络规划预测、传输系统规划设计、核心网络规划设计、电源配套规划设计和无线网络规划设计五大部分。无线网规的实质,是构造一个宏观的无线网络布局,使网络建设者对网络的成本和性能做到心中有数,避免投资的盲目性。
当前,人们对于无线网规的认识还存在一些误区。杨大成表示,网络规划不是要构造一个与最终建设完成的网络别无二致的设计模型,而是网络建设的参考和指导;网络规划方案需要后续的优化做支撑,网络的建设需求和性能指标最终需要通过合理的规划和不断优化相互配合才能达到;仿真是规划软件的核心模块,是验证网络方案的重要手段,但在仿真验证之前,更重要的是要做好预规划、传播模型校正等工作。
契合不同的技术体制
无线技术的快速发展,形成了今天多种技术体制并存的局面。不同的技术体制,在无线网规方面,既有相同点,也有不同点。
不同技术体制在规划上却有着很多相同点。商用蜂窝移动通信网络发展至今,出现过多种制式的系统,如:TACS、AMPS、GSM、EDGE、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、WIMAX、LTE……众多通信系统,根据其技术特点,有三种分类方法:按空中接口的方法进行分类、按双工方式进行分类以及按功率控制的特点进行分类。杨大成指出,尽管有多种分类方法,但是并不影响不同体制在规划上的相同点。无线网规以传播模型为基础,因此建立一个有准备意义的传播模型是有意义的。另外,建立准确的业务模型从统计学的角度来看,也是有意义的。网络规划工具应该能够贯穿在整个规划过程中,包括网络建设、运营阶段。
不同技术体制在规划上也有着不同点,无线规划必须按照不同技术体制的具体要求来进行。其一,链路预算的差异性。链路预算的基本原理是根据接收机灵敏度和发射机的最大发射功率,估算允许的最大路径损耗,从而估计出小区的覆盖半径。链路预算在预规划阶段扮演了一个很重要的角色。对于FDMA和TDMA系统,干扰基本上比较稳定,接收机灵敏度不易受影响,链路预算不需要根据负载考虑干扰余量。对于CDMA系统,所有用户共享同一频率,负载的大小将影响干扰和接收机灵敏度,链路预算需要为负载预留一定的干扰余量。相对于FDD系统,TDD系统的干扰一般较轻,所需预留的余量也较小。
其二,容量估算的差异性。对于FDMA和TDMA系统,网络规划常遵循“先覆盖,后容量”的覆盖驱动策略,扩容手段主要来自于增加信道数量和改进信道复用。对于CDMA系统,覆盖、容量和服务质量相互关联、相互制约,覆盖驱动的规划策略不适用,应遵循干扰驱动,以系统内的干扰分析为核心。传统的FDMA和TDMA系统,主要针对单一业务的容量规划,可用ErlangB公式进行规划。
其三,小区呼吸效应。小区呼吸效应是FDDCDMA系统的典型现象,当用户数增加时,干扰加大,小区半径收缩,小区边缘的用户有可能处于覆盖弱区或盲区。在TDDCDMA模式下,新增的用户通过发射时隙的分隔(或其他技术,如智能天线等),对已有用户的干扰较轻,小区呼吸作用不明显。
此外,不同技术体制之间还存在其他一些规划内容的差异性。其中,站址规划是核心内容,切换区域应在业务量小的区域,切换比例不宜过高。CDMA的切换区域易随负载大小而变化,FDMA/TDMA系统的切换区域相对比较稳定。邻小区规划以拓扑结构和覆盖结果为原则进行规划,网络规划阶段只能给出初步的结果,网优阶段再对网规结果进行修正。
与时俱进的无线网规
不断向前演进的无线传输技术,要求网络规划技术也应该不断向前发展。
网络规划技术与时俱进,是其自身发展的需要。目前,网络规划存在着传播模型的应用问题、业务建模问题以及规划软件问题。杨大成指出,在传播模型的应用方面目前存在着两类问题,应为每个小区单独选择传播模型;在业务建模方面,建立准确的业务统计概率模型是对网络进行准确建维和仿真分析的关键,但是业务模式受网络性能、资源、人均可支配收入等多种因素的影响,在应用方面存在问题,缺乏提取现网业务的微观参数的手段和回归分析方法,重视业务的宏观规划而不重视业务的微观规划等;规划软件则缺乏根据小区环境选择相匹配的传播模型的方法,缺乏根据现网数据对业务模型进行回归的方法,仿真以静态仿真为主,还不能很好解决海量计算所需的时间问题等。
针对不断向前发展的网络规划的基本走向,杨大成指出,未来网络的规划应具有可持续性。无线网络是随机的、动态的,业务也是逐步发展起来的。一般来说,用户数的发展符合S型的成长曲线。因此,在网络建设过程中,必须做好三至五年的滚动规划,对业务的发展有一个预期,在此基础上,进行网络建设的分阶段规划。从技术上来看,整体的网络拓扑结构应从长远的业务发展来考虑;从经济上来看,应结合分阶段的投资能力,做好网络的分阶段建设。阶段目标和长远目标必须有机结合,做到网络结构最优、投资最省。
未来的网络规划总是建立在旧制式的基础上的,并将长期共存。对此,杨大成表示规划时必须考虑很多方面问题。在需求活跃的地区,加强新网络的深度覆盖;在其他广大地区,做好旧网络的优化,共同构成一个覆盖全国的高质量的网络。从节省投资的角度看,新网络应与旧网络共址。但由于未来的网络拓扑不会完全相同,在选择站址时,应考虑未来5年的网络拓扑结构的变化,合理选择现有的站址,避免投资浪费。同样从节省投资的角度看,新系统与旧系统可共用天馈系统。但需考虑共天馈系统带来的一些不利因素,例如新旧网络覆盖不一样,难以共天馈;网络优化互受制约等。
未来的网络规划也对规划软件提出了新的要求。规划软件必须适应大计算量的要求,采取开放式的软件结构,提供友好的操作界面。此外,伴随着新兴业务的不断涌现,规划软件的业务模型必须充分考虑到可扩展性,使新兴业务能很快加入到模型中。
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