無線網(wǎng)絡結構評估體系及優(yōu)化策略

1、無線網(wǎng)絡結構評估體系與優(yōu)化策略一、 網(wǎng)絡結構概念的引入GSM網(wǎng)絡經(jīng)過十幾年的發(fā)展，其優(yōu)化技術越來越成熟，但是隨著業(yè)務和網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴大，網(wǎng)絡中的一些深層次問題也逐步顯現(xiàn)出來。其中一個比較重要的問題就是在一些大城市GSM網(wǎng)絡質量有逐年惡化的趨勢，本文將從無線網(wǎng)絡結構的角度對這一問題進行探討。網(wǎng)絡質量最終是由信噪比C/I決定的。因此質量既與覆蓋好壞C相關，又與干擾大小I相關。對于弱覆蓋問題，主要通過增強覆蓋來解決。對于干擾問題，除外部干擾外，內部干擾有可能來自于兩個方面，一方面是頻率沒有設置好，另一方面是頻率無法設置好。前者是由于頻率設置不合理導致同鄰頻干擾，我們稱之為頻率問題，后者則是由于網(wǎng)絡

2、結構復雜導致頻率難排，此時頻率干擾已經(jīng)幾乎無法避免，我們稱之為結構問題。對于頻率問題，我們可以通過頻率調整來解決，而對于結構問題，則要通過網(wǎng)絡結構調整來解決，這時通過頻繁的變頻來提升網(wǎng)絡質量的空間已經(jīng)非常有限。那么，究竟什么是網(wǎng)絡結構呢？簡單來講，網(wǎng)絡結構就是網(wǎng)絡中基站的布放和配置，包括站間距、站高、天線方向和下傾、小區(qū)載波配置、室內/外站點分布、直放站分布等。網(wǎng)絡結構復雜是指無線信號雜亂、重疊覆蓋和過覆蓋現(xiàn)象嚴重，導致無線環(huán)境惡化，頻率難排，干擾和底噪上升。對于網(wǎng)絡結構不合理造成的網(wǎng)內干擾現(xiàn)象往往被忽視，即使意識到這個問題，也只是停留在表面，無法對其進行定量評估并指導優(yōu)化工作開展。而在現(xiàn)網(wǎng)的

3、優(yōu)化工作中，我們發(fā)現(xiàn)通過變頻來改善網(wǎng)絡質量的空間越來越有限，逐漸感覺到網(wǎng)絡結構對于網(wǎng)內干擾的影響越來越大，因此如何來描述網(wǎng)絡結構、如何來評價網(wǎng)絡結構、如何來優(yōu)化網(wǎng)絡結構，對于網(wǎng)絡優(yōu)化工作來說是非常重要和必要的。二、 網(wǎng)絡結構的評估方法2.1 網(wǎng)絡結構評估體系為了區(qū)分出究竟是頻率引起的干擾，還是結構引起的干擾，我們建立了網(wǎng)絡結構評估體系，通過引入網(wǎng)絡結構指數(shù)等指標來評估某個區(qū)域無線網(wǎng)絡結構的健康程度。以上是網(wǎng)絡結構評估體系各指標的構成圖，該評估體系引入三級結構標簽，從不同層次和角度來表征和描述網(wǎng)絡結構。一個區(qū)域可以打上一個結構標簽用來評估其網(wǎng)絡結構的健康程度，這個標簽又分為三級，下一級結構標簽是

4、對上一級標簽的進一步分解，分析導致結構復雜的原因。通過建立三級網(wǎng)絡結構評估體系，我們對網(wǎng)絡結構的評估可以做到定量評估、分類評估和逐級評估。下面對主要的網(wǎng)絡結構評估指標進行說明：2.2 網(wǎng)絡結構指數(shù)該指標計算公式定義如下：其中，COsi：周邊小區(qū)i對服務小區(qū)s的同頻相關系數(shù)，即周邊小區(qū)i在服務小區(qū)s的測量報告中出現(xiàn)且信號強度差>-12dB的比例；Ni：周邊小區(qū)i的載波數(shù)；Nall：總頻點數(shù)，900網(wǎng)絡取值95（不含EGSM），1800網(wǎng)絡取值125（或100）。網(wǎng)絡結構指數(shù)反映了該區(qū)域載波疊加的程度，指數(shù)越高表示越難排頻，潛在頻率干擾風險越高，該指標在數(shù)值上表示由于網(wǎng)絡結構問題導致平均受到

5、干擾的概率。網(wǎng)絡結構指數(shù)較高的區(qū)域定義為結構復雜區(qū)域。網(wǎng)絡結構指數(shù)示意圖如下：該指標的推導過程如下：假設服務小區(qū)有Ns個載頻，周邊小區(qū)有Ni個載頻，總載頻數(shù)為Nall個，在頻率隨機分配時，這兩個小區(qū)的同頻頻點數(shù)為：；周邊小區(qū)i對服務小區(qū)s的干擾概率為：；服務小區(qū)受到的總干擾概率（即網(wǎng)絡結構指數(shù)）為：。在計算網(wǎng)絡結構指數(shù)時，需要注意以下幾點：（1） 由于900和1800頻段上完全隔離，不會相互干擾，因此在計算指標時也要分別計算。（2） 這里的周邊小區(qū)與網(wǎng)絡中實際定義的相鄰小區(qū)不同，只要在本小區(qū)測量報告中出現(xiàn)的小區(qū)都應該計算在內。（3） 每個小區(qū)先單獨計算網(wǎng)絡結構指數(shù)，但對網(wǎng)絡結構復雜程度進行評估

6、時，要以區(qū)域（小區(qū)簇）為單位進行評估，小區(qū)簇里面至少應該有一次整體的頻率復用（約200載波），計算區(qū)域相關指標可以通過對每個小區(qū)進行加權平均得到（以話務量作為加權因子）。（4） MR測量報告中的服務小區(qū)信號強度是功控后的結果，在取-12dB門限時需要將服務小區(qū)的測量電平進行補償，即主/鄰小區(qū)都用BCCH信號強度計算。一般若在BSC取該數(shù)（例如利用愛立信的NCS工具），則系統(tǒng)已經(jīng)將其自動補償。下圖是廣州某片區(qū)域的網(wǎng)絡結構指數(shù)分布圖：2.3 重疊覆蓋度該指標計算公式定義如下：該指標反映了該區(qū)域有多少個強信號小區(qū)進行了重復的覆蓋。網(wǎng)絡結構指數(shù)反映載波疊加的程度，而重疊覆蓋度則是反映小區(qū)疊加的程度，重

7、疊覆蓋度較高的區(qū)域定義為過度覆蓋區(qū)域。重疊覆蓋度示意圖如下：2.4 冗余覆蓋指數(shù)其中，COis：本小區(qū)s對周邊小區(qū)i的同頻相關系數(shù)，即本小區(qū)s在周邊小區(qū)i的測量報告中出現(xiàn)且信號強度差>-12dB的比例該指標反映某小區(qū)對C的正面貢獻以及對I的負面貢獻的關系，表示由于網(wǎng)絡結構因素該小區(qū)對其他小區(qū)干擾的程度，在數(shù)值上表示該小區(qū)影響其他小區(qū)話務與自身話務的比值，用于尋找造成網(wǎng)絡干擾的小區(qū)。冗余覆蓋指數(shù)較高的小區(qū)定義為高干擾小區(qū)。冗余覆蓋指數(shù)示意圖如下：（冗余覆蓋指數(shù)=B/A）需要注意的是，這里的COis與網(wǎng)絡結構指數(shù)中的COsi有所不同，這里的COis是指本小區(qū)s對周邊小區(qū)i的同頻相關系數(shù)，即本

8、小區(qū)s在周邊小區(qū)i的測量報告中出現(xiàn)且信號強度差>-12dB的比例。冗余覆蓋指數(shù)的推導過程如下：本小區(qū)有Ns個載頻，周邊小區(qū)有Ni個載頻，總載頻個數(shù)有Nall個，在頻率隨機分配時，這兩個小區(qū)的同頻頻點數(shù)為：，本小區(qū)s對周邊小區(qū)i的干擾載波數(shù)為：，將周邊小區(qū)受到的干擾累加，再除以本小區(qū)載波數(shù)Ns，得到干擾載波數(shù)與該小區(qū)本身載波數(shù)的比值，假設不考慮載波利用率的差異，那么這個比值實際上表示了受該小區(qū)干擾話務量與該小區(qū)本身話務量的比值（即冗余覆蓋指數(shù)）為：。冗余覆蓋指數(shù)與網(wǎng)絡結構指數(shù)的計算公式非常相似，這兩者的區(qū)別見下表：結構指標網(wǎng)絡結構指數(shù)冗余覆蓋指數(shù)公式  物理意義反映本小

9、區(qū)受到周邊小區(qū)的干擾（“別人對我的影響”）反映本小區(qū)對周邊小區(qū)的干擾（“我對別人的影響”）數(shù)值代表含義本小區(qū)受到的平均干擾概率本小區(qū)對周邊小區(qū)干擾話務與本小區(qū)自身話務比值用法找出受到結構問題影響的區(qū)域找出引起結構問題的高干擾小區(qū)2.5 網(wǎng)絡結構相關指標的局限性由于每個MR測量報告最多只能上報6個鄰區(qū)測量信息，并且還包含了900/1800雙頻段，若還有更多的鄰區(qū)也是強信號小區(qū)，那么已經(jīng)無法將其統(tǒng)計進來，因此利用MR統(tǒng)計的網(wǎng)絡結構指數(shù)、重疊覆蓋度等指標比實際真實值要小一些。若要減少與實際結構的差距，可以適當提高計算門限，例如從-12dB提升至-9dB。即使利用MR得到的結構指標偏小一些，但是也有相

10、對意義，結構指數(shù)相對較高的區(qū)域就是需要重點整治的區(qū)域。此外，利用掃頻測試數(shù)據(jù)來計算網(wǎng)絡結構相關指標可以解決這個問題，但是一般掃頻只能在道路上進行，沒有MR統(tǒng)計結果全面，它只能反映網(wǎng)絡結構在道路上的影響。2.6 利用掃頻數(shù)據(jù)評估網(wǎng)絡結構的方法掃頻可以得到每個小區(qū)的信號強度，并且它不受是否定義了測量頻點的影響，也不受測量上報小區(qū)個數(shù)的限制，因此可以較為真實的還原網(wǎng)絡結構的本身面目，在道路優(yōu)化中可以得到較好應用。利用道路掃頻數(shù)據(jù)也定義了以下道路結構指標：（1）道路網(wǎng)絡結構指數(shù)=低于最強信號12dB范圍內所有小區(qū)的載波數(shù)/理論可用總頻點數(shù)*100%該指數(shù)反映了該路段受到較強載波疊加的程度，指數(shù)越高表示

11、在該路段越難排頻，潛在網(wǎng)內頻率干擾風險越高。（2）道路重疊覆蓋度=道路上弱于最強信號12dB范圍內的小區(qū)數(shù)（含最強信號小區(qū)）該指數(shù)反映了該路段有多少個強信號小區(qū)在同時覆蓋。（3）道路冗余覆蓋指數(shù)=道路上該小區(qū)不是最強且弱于最強信號12dB范圍內的采樣點數(shù)/該小區(qū)作為最強小區(qū)的采樣點數(shù)該指數(shù)反映了覆蓋道路的某小區(qū)對C的正面貢獻以及對I的負面貢獻的關系，表示在該小區(qū)的覆蓋中有多大的比例是冗余和負面的。下圖是廣州某片區(qū)域的道路網(wǎng)絡結構指數(shù)分布圖：三、 網(wǎng)絡結構相關問題思考為了更加深入的認識網(wǎng)絡結構，我們將網(wǎng)絡結構與網(wǎng)內干擾、網(wǎng)絡底噪、頻率優(yōu)化的關系進行探討。3.1結構評估與干擾評估的關系我們在評估網(wǎng)

12、內干擾時，一般會采用網(wǎng)內干擾系數(shù)、干擾源系數(shù)等指標。網(wǎng)內干擾系數(shù)考慮服務小區(qū)與周邊小區(qū)之間存在的同頻和鄰頻干擾，表示服務小區(qū)受到實際頻率干擾的概率，其計算公式如下：。其中，ADJsi表示周邊小區(qū)i對服務小區(qū)s的鄰頻相關系數(shù)，即周邊小區(qū)i在服務小區(qū)s的測量報告中出現(xiàn)且信號強度差>3dB（暫定）的比例，NCOsi、NADJsi分別表示周邊小區(qū)i與服務小區(qū)s出現(xiàn)同頻、鄰頻的頻點個數(shù)。而干擾源系數(shù)反映某小區(qū)對網(wǎng)絡帶來的實際干擾，在數(shù)值上表示這個小區(qū)對周邊所有小區(qū)的總干擾話務量與服務小區(qū)話務量的比值（在不考慮負荷的情況下，用載波數(shù)代表話務量），其計算公式為：。下面將這兩個評估干擾的指標與上節(jié)的評估

13、結構的指標進行對比。假設不考慮鄰頻干擾，若當頻率隨機分配時，兩個小區(qū)的同頻頻點數(shù)，即，這時，網(wǎng)絡結構指數(shù)與網(wǎng)內干擾系數(shù)完全相等，冗余覆蓋指數(shù)與干擾源系數(shù)完全相等。也就是說，網(wǎng)絡結構評估是網(wǎng)內干擾評估在頻率隨機分配時的特例，二者表示的意義是一致的。這四個指標之間的關系歸納為：（1） 網(wǎng)絡結構指數(shù)和網(wǎng)內干擾系數(shù)表示它受到的干擾，而冗余覆蓋指數(shù)和干擾源系數(shù)表示它帶來的干擾。（2） 網(wǎng)絡結構指數(shù)和冗余覆蓋指數(shù)表示只考慮結構因素的平均干擾，而網(wǎng)內干擾系數(shù)和干擾源系數(shù)表示綜合考慮了結構和頻率因素的實際干擾。綜上，網(wǎng)絡結構評估與網(wǎng)內干擾評估的關系可以總結為以下幾點：（1） 二者評估的角度不同。干擾評估用來分

14、析質量問題，看質量是否與網(wǎng)內自身頻率干擾相關；結構評估用來分析網(wǎng)內干擾問題，看網(wǎng)內干擾主要是由于結構不合理導致的還是由于頻率不合理導致的。（2） 二者考慮的內容不同。干擾評估考慮實際頻率配置情況；結構評估不考慮實際頻率配置，反映頻率完全隨機分配時的干擾情況。（3） 二者反映的結果不同。干擾評估反映實際網(wǎng)內頻率干擾；結構評估反映由結構引起的平均頻率干擾，也就是底噪。3.2 網(wǎng)絡結構與網(wǎng)絡底噪的關系網(wǎng)絡結構指數(shù)反映了周邊小區(qū)在服務小區(qū)內載頻疊加的程度，這些載頻實際上就構成了對該服務小區(qū)的干擾。不考慮頻率的網(wǎng)絡結構指數(shù)反映了這種平均頻率干擾的程度，而干擾在頻率上的平均就是底噪。因此，網(wǎng)絡結構決定了網(wǎng)

15、絡底噪！也可以說網(wǎng)絡結構決定了網(wǎng)絡平均信噪比水平。網(wǎng)絡結構指數(shù)越高，則網(wǎng)絡底噪越高，平均信噪比就越低。我們可以根據(jù)網(wǎng)絡結構指標和信號強度計算出的網(wǎng)絡的結構底噪，再加上頻率就得到實際的干擾電平。我們可以根據(jù)小區(qū)間的相關性對頻率進行差異性設置，因此干擾電平一般會小于結構底噪，兩者差值大小恰恰可以反映頻率配置方案的優(yōu)劣。考慮結構因素計算出來的結構底噪可以與實際測試出來的網(wǎng)絡底噪進行對比，若跟其他區(qū)域相比，某個區(qū)域的實際底噪遠高于結構底噪，說明該區(qū)域可能存在外部干擾。3.3 結構優(yōu)化與頻率優(yōu)化的關系結構和頻率是構成網(wǎng)內干擾的兩大因素，結構問題是底層問題，好比樓房的根基；頻率問題是上層問題，好比樓房的地

16、面建筑。樓房能蓋多高要看根基深不深以及樓層砌得穩(wěn)不穩(wěn)；網(wǎng)絡質量能有多好要看網(wǎng)絡結構好不好以及頻率用得好不好。但樓房根基是決定樓房基本高度的基礎，同樣網(wǎng)絡結構也是決定網(wǎng)絡基本質量的基礎。同時，網(wǎng)絡結構還是頻率優(yōu)化的約束條件，結構越復雜，頻率優(yōu)化對網(wǎng)絡質量起到的作用越??；就像樓房若根基不深，上面砌得再好也不可能達到理想的高度。四、 網(wǎng)絡結構的調整策略若某區(qū)域由于網(wǎng)絡結構帶來了較為嚴重的干擾問題，就需要通過網(wǎng)絡結構調整來解決，其總體思路如下圖所示：針對網(wǎng)內干擾問題，我們可以利用網(wǎng)絡結構指數(shù)、網(wǎng)內干擾系數(shù)來判斷是要進行結構調整還是要進行頻率調整。將每個受到評估的區(qū)域撒在上圖中，然后根據(jù)每個區(qū)域不同的特

17、征選擇不同的優(yōu)化策略，具體可參考下表：類別特點區(qū)域評價優(yōu)化調整思路特征區(qū)域1網(wǎng)絡結構指數(shù)高，網(wǎng)內干擾系數(shù)高網(wǎng)內干擾嚴重主要原因是網(wǎng)絡結構復雜進行結構優(yōu)化特征區(qū)域2網(wǎng)絡結構指數(shù)低，網(wǎng)內干擾系數(shù)高網(wǎng)內干擾嚴重主要原因是頻率規(guī)劃得不夠好進行頻率優(yōu)化特征區(qū)域3網(wǎng)絡結構指數(shù)低，網(wǎng)內干擾系數(shù)低網(wǎng)內干擾較小，結構和頻率都沒有太大問題若該區(qū)域存在質量，則需考慮是否存在外部干擾和硬件故障特征區(qū)域4網(wǎng)絡結構指數(shù)高，網(wǎng)內干擾系數(shù)低網(wǎng)絡結構較復雜，當話務增長后對網(wǎng)內干擾會有一定隱患當話務升高將存在質量惡化的風險，需做好結構優(yōu)化調整的準備若存在網(wǎng)絡結構問題，則可根據(jù)重疊覆蓋度、小區(qū)載波配置等指標判斷要控制覆蓋還是要降低

18、載波配置。若要控制覆蓋，可以調整天線方向、下傾、高度等物理結構，也可以調整發(fā)射功率。覆蓋控制后網(wǎng)絡結構將得到優(yōu)化，如下圖所示：控制覆蓋若要降低載波配置，根據(jù)站間距的不同可進行小區(qū)分裂或話務下沉。站間距較遠時，可用小區(qū)分裂方式來降低載波配置，同時還要做好覆蓋控制，示意圖如下：9載波9載波6載波6載波6載波小區(qū)分裂若需要降低載波配置且站間距較近時，可新建低站來吸收高站話務，并降低高站載波配置，同時還要做好覆蓋控制，示意圖如下：3載波3載波6載波6載波業(yè)務下沉9載波9載波此外，對于高業(yè)務密度區(qū)域要有效利用1800頻段，實現(xiàn)雙頻網(wǎng)均衡發(fā)展，降低900網(wǎng)絡結構復雜性及帶來的網(wǎng)內干擾。綜上，網(wǎng)絡結構調整工

19、作需要從兩個方面入手：規(guī)劃層面和優(yōu)化層面。在規(guī)劃方面，需要在話務熱點區(qū)域增加低層站點的規(guī)劃建設，進行話務下沉，并且要增加1800載波投入，逐步將業(yè)務從900向1800網(wǎng)絡遷移。在優(yōu)化層面，要做好覆蓋的控制，尤其要加大新站覆蓋優(yōu)化力度，爭取做到隨著站間距的不斷縮小而小區(qū)之間重疊覆蓋的程度能夠基本保持不變。五、 網(wǎng)絡結構優(yōu)化實施案例上面提出的網(wǎng)絡結構評估與優(yōu)化體系，在廣州現(xiàn)網(wǎng)得到了實際應用。廣州GSM900網(wǎng)絡結構指數(shù)與網(wǎng)內干擾系數(shù)渲染圖如下： 下圖是按照BSC統(tǒng)計的網(wǎng)絡結構指數(shù)與網(wǎng)內干擾系數(shù)的分布關系：從以上各圖中可以看出，網(wǎng)絡結構指數(shù)與網(wǎng)內干擾系數(shù)具有較強的相關性，二者的相關系數(shù)高達0.72，說明目前廣州GSM900網(wǎng)絡的頻率干擾主要是由網(wǎng)絡結構因素造成的，需要大力加強網(wǎng)絡結構調整工作。我們在廣州現(xiàn)網(wǎng)試點區(qū)域通過計算網(wǎng)絡結構各指標，找出導致網(wǎng)絡結構問題的站點進行調整。該區(qū)域共有75個小區(qū)，我們