打造高品质ＷＣＤＭＡ网络

贝　尔　肖　晔　陈　曦　李　勇

在建设WCDMA/HSPA网络时，如何设计和规划网络，如何进行网络优化是运营商首要面对的问题，上海贝尔基于精准、可靠的设计方法，优秀的无线规划工具，帮助运营商打造精品WCDMA网络。

经过一个长时间的准备后，中国迎来了3G大规模的网络建设时期。WCDMA作为3G中最主要的技术已经演进到了HSPA阶段。HSPA技术无论是从网络到终端都已经非常成熟，已经被业界广泛地接受为WCDMA网络建设的起点。HSPA相对于R99无论是在关键技术还是在频谱效率以及网络性能上都有很大的不同。这些差异使得我们在建设HSPA网络时，在引入策略、网络设计规划以及网络优化等方面除了借鉴R99的经验外，更需要针对HSPA具体特性做出深入细致的分析。

在建设WCDMA/HSPA网络时，如何设计和规划网络，如何进行网络优化是我们首先需要面对的问题。上海贝尔基于精准、可靠的设计方法，优秀的无线规划工具，早在2004年就完成了全国260个城市的3G无线网络设计规划与模型校正工作，可以说对中国大中小城市WCDMA网络特性有着深刻的理解。

目前，凭借优秀的产品性能和丰富的网络设计、规划和优化经验，阿尔卡特朗讯已经为全球100多个UMTS运营商提供近60个WCDMA网络部署。此外，凭借深厚的WCDMA优化经验，业界独创的多达15个模板用于不同的无线环境优化应用，以及首创的用户等级划分，充分优化无线网络资源，提升WCDMA网络性能。

WCDMA网络规划

如何进行WCDMA/HSPA的网络设计

所谓的网络设计是指对于满足运营商各区域容量覆盖要求所需要的小区半径、载频配置等的估算，用于指导在规划阶段进行选站和网络资源配置。

WCDMA(R99)的网络设计

WCDMA系统和2G系统在网络设计方面最大的差异有两点，一是WCDMA系统存在小区呼吸效应，二是3G系统应对的是多业务环境。

WCDMA系统存在小区呼吸效应的本质是容量和覆盖相关联。因此上海贝尔在WCDMA空口设计计算过程中，对链路预算分析和话务量分析进行迭代处理，最终达到容量和覆盖平衡。由于上下行受限机理并不相同，因此上下行链路的迭代处理是分别进行的。

通过上下行分别进行迭代过程可以分别计算出上下行的容量和覆盖，通过比较可以确定受限的链路并最终确定小区半径和容量。

对于3G的多业务环境，不同业务服务速率不同，对系统资源的占用不同，要求的GoS也不同。因此以往2G采用的单业务模型如ErlangB模型已不再适用于3G的多业务环境。上海贝尔经过长时间的研究，总结开发出一个适用于3G的多业务话务模型称为TrafficModel，又叫做扩展的背包模型。这个模型很好地解决了3G多业务环境，不同业务不同的GoS要求和系统资源配置的关系。达到了既满足各种业务的质量要求，同时对系统的资源配置最低的效果。

HSPA的网络设计

虽然HSPA是在R99的基础上进行演进，但在关键技术上还是有很大的差异，这些差异造成了HSPA和R99的网络特性上也有很大的不同。最主要的不同是HSPA是一个尽力服务(BestEffort)的网络，不同于R99业务是一个有QoS保障的系统。同时HSPA吞吐速率还受到信道环境、终端性能、无线资源管理、网络配置等因素的影响。所以如何评估HSPA的性能是网络设计规划的一个难点。

由于网络特性的差异，相应地在网络设计规划上也有很大的区别。目前经常看到一些简单的评估HSPA的方法如小区边缘速率的计算等，通常只需要通过一个链路预算算出小区边缘的C/I，再结合链路级仿真结果确定小区的边缘速率。这些方法看似简单，但实际上在准确性上存在许多问题。

上海贝尔认为评估HSPA性能应该采用小区的吞吐速率的累计分布和平均值。具体的分析步骤是：首先需要进行链路级仿真获得各种多径环境下C/I和吞吐速率的对应关系。然后，通过对网络C/I的分布情况进行仿真和覆盖预测，获得网络C/I分布的统计结果。再结合链路级仿真的结果，获得小区吞吐速率的累积分布情况，进而计算出小区平均的吞吐速率。通过这种分析方法，可以准确地了解到小区内各种HSPA吞吐速率分布的位置和比例，其中也包括边缘速率，为我们分析评估HSPA性能提供了准确的依据。

考虑到建议在网络建设初期采用R99和HSPA混合载波方式，在进行HSPA性能评估时必须同时考虑R99业务对资源的消耗情况。因此采用一个迭代算法，分别从R99和HSPA需求的业务量出发通过迭代平衡R99和HSPA对资源占用，同时也获得了容量和覆盖的平衡。

结合迭代算法和先进的话务模型，上海贝尔开发了专门的网络设计工具。通过这个工具可以高效准确地进行网络设计。

如何进行WCDMA/HSPA的网络规划

通过网络设计可以初步获得WCDMA/HSPA网络性能评估结果，并确定满足容量覆盖需求的小区半径和设备配置等设计结果。通过规划可以进一步地依据设计结果选择合理的站址及网络配置，结合规划工具和电子地图，进行覆盖预测和用户仿真，从而获得网络更为细致准确的方案和结果。

在网络规划方面，上海贝尔采用的规划工具A9155是业界最好的规划工具，根据丰富的规划经验，上海贝尔还利用A9155的可扩展性自主开发或引入了一些新的功能和优秀的第三方模块。例如引入了ACCO模块是一个可以进行自动布站和自动网络参数调整的专家模块。通过ACCO可以摆脱对规划工程师经验的依赖，高效地对网络的物理参数进行自动的调整和评估，从而优化网络覆盖，降低网络的干扰，达到HSPA性能的最优化。再例如，通过引入了3DRayTracing的传播模型结合建筑物数据库可以大幅度提高传播模型的精度和覆盖预测的准确性。

上海贝尔具有先进的WCDMA/HSPA设计、规划优化的方法、工具和丰富的经验，能够帮助运营商部署一个高品质、可持续演进的WCDMA/HSPA网络。

WCDMA网络优化

WCDMA网络优化相比较GSM网络优化，尽管存在网络制式的不同，但可以认为都是蜂窝小区连续网络，同样都是使用切换和小区重选方式进行跨小区移动，这样就在网络优化的内容方面存在许多的相同处，WCDMA网络优化也可以大量借鉴GSM网络的优化经验；同时由于WCDMA有别于GSM的多址方式/功控模式，那么也就造成了WCDMA网络优化特别之处，如软切换。下面将根据不同网络建设时期来分析如何对WCDMA进行网络优化。

预商用及网络初级阶段

此阶段的特点是，没有真实的话务负载，无从了解网络的话务热点，话务模型以理论计算和仿真为主或参考2G网络，网络优化测试以空口路测为主导，有线口测试为辅，只能通过测试了解网络增强&扩容方案。

针对这些特点，决定了此阶段优化的目的，最主要的优化是覆盖问题，包括了如覆盖空洞/弱覆盖，越区覆盖/导频污染，软切换区域/频率/质量优化，硬切换质量等方面，并不局限于导频信道的覆盖问题，不同业务信道包括数据业务的覆盖问题在此阶段都要得到较好的优化，这是保证网络能较好服务的基本。其次的优化目的为容量优化和质量优化，如在小区/区域间均衡小区话务，提升性能和网络容量，同时关注基本的质量指标，如掉话较多，接通率较差，对数据业务如时延较长，数据较低等情况，如有必要可开展部分专题优化。

为了实现此阶段优化的目的，可采用以下方法和步骤实现，常规的优化方法为路测和信令分析相结合，同时辅以OMC的性能统计，这些优化方法，在2G网络优化中被证明是非常有效的。

此阶段的优化步骤可以分为以下4步可操作的部分：

第一步：逐站查验

对所有新开通的基站进行检查，包括工程参数确认(天线方向，倾角，位置)，系统参数确认(功率，切换，重选)。

第二步：划分区域来优化/簇优化

将开通的基站划分成一片片小的区域，每个区域根据当地地貌和网络规模情况而定，一般情况为10-15个基站。对每个区域进行优化，检查的内容包含优化邻小区关系，优化小区覆盖和容量，优化软切换区域，调整相应小区下倾角及方位角，参数优化建议，扩容及加站建议等。

第三步：全网络优化/E2E优化

由于此时每个簇已经被分别进行了优化，因此此时优化的重点应放在全网质量的普查，以解决遗漏网络质量问题，同时进行业务质量优化，目的是在现有网络资源下确保端到端的业务质量，此时可能存在部分用户，或尽可能地考虑商用用户行为，网管的性能统计也要被考虑进来。

第四步：专题优化

针对前期网络优化结果，进行一些异常结果进行针对优化；同时针对部分特殊情况进行一些专题优化，如2G3G优化，室内优化等。

成熟商用阶段

在网络开始进入较稳定的商用阶段后，依据2G网络优化的经验，将进入日常常规维护监控/集中优化阶段，常规流程为：优化前网络数据采集记录，优化方案确定/细化计划，优化方案计划实施，优化后网络评估，网络微调方案及实施，优化验收报告。此时网优工作可被认为是采用有效的手段，通过有效的测试工具，提高网络的KPI质量。优化的关键在于找到确定衡量网络性能的网络质量评估(KPI)体系，找到和确定有效的测试方法和工具来对网络性能进行测试和评估，找到和确定改善网络性能的有效手段，其实施结果可被验证(通过KPI)。

网络质量的评估体系可以分为客观质量评估方式和主观质量评估方式。客观质量评估方式指当用户使用无线业务时，他们感受到的业务质量带有个人主观性。要客观地评价用户所能获得的QoS，必须定义一些量化且可测量的性能指标，如基于空中接口的测试指标，包括CPICHRSCP，EcIo，BLER，UePower等覆盖指标；RLC层吞吐量，时延(Ping包)，PDP激活成功率等数据业务服务指标。还有基于网管统计的掉话率，软切换成功率，硬切换成功率，接入成功率等。主观质量评估方式指我们有时候确实想知道最终用户的业务感受究竟如何，从用户的角度来对网络的服务作出评估，如MOS评判语音业务方法等。

上海贝尔使用成熟完整的工具链，完成对网络性能的测试和评估。尤其在后处理数据方面开发了独特的RFO和NPO工具。RFO可以帮助优化者分析故障原因，并产生网络质量报表。它的最大的优势是可以将测试手机收集的下行链路数据与RNC测试呼叫跟踪收集的上行链路数据进行匹配分析.减少了单向数据分析产生的错误故障判断.NPO可以将性能指标和呼叫跟踪的数据输入处理，得到网络的性能指标统计值。优化的方法和手段可以延续2G优化的经验。

对于商用网络而言，不仅要关注日常的维护，监控和优化工作，打造精品网络还需要做到对网络性能和容量进行前瞻性评估。探测和预知任何性能的恶化，找到网络中的坏区或需要的改善点；探测和预知拥塞或阻塞问题，需要容量扩展。这些深入优化或者说前瞻性优化工作，可以大大提升网络性能，提供给终端用户最好的感受度。确认用户数的变化，环境的变化，新用户/覆盖变化导致的网络设计的变化，新设备/新服务导致的技术提升。

WCDMA网络特殊场景解决方案

在WCDMA网络建设和网络优化时，上海贝尔针对一些特殊场景不同的无线特点，给出了相应的解决方案：

CBD解决方案

CBD区域高楼林立、传播环境复杂，话务密度非常高。商务人士密集，对语音质量和数据吞吐速率要求很高。70%的话务来自于室内，室内覆盖非常重要。由于站间距紧密，干扰问题突出，如何控制基站覆盖交叠是降低小区间干扰的关键。

建议：利用宏站或分布式基站进行室外上层的覆盖，小区半径控制在400～600米，根据业务需求配置载频数量，建网初期典型配置为STSR1或STSR2，R99与HSPA混合载波，使用动态码分配和功率分配，有效利用小区功率和码字资源。利用室内分布系统解决办公楼，宾馆、商场等的室内覆盖问题，室内分布信源可以根据容量和功率需求考虑使用微基站、宏基站或分布式基站，室内分布系统可以根据需覆盖的室内场所的大小使用无源分布系统(同轴电缆+功分器/耦合器+分布天线)或有源分布系统(光电转换模块+光纤+功率放大器)。在频率资源丰富的情况下，建议采用独立频点建设室内覆盖，避免室内外频率干扰。

居民小区解决方案

居民小区附近建站相对困难，大型居民小区内由于楼宇的层层阻挡，所以小区中心区域地面和低楼层的覆盖信号电平较弱，甚至无覆盖。高层居民小区高楼层由于没有主控小区信号，可能导致导频污染，影响语音质量和数据吞吐速率。另外，居民区业务量往往在晚上达到高峰，居民小区业务量非常高，是运营商收入的重要来源；但居民小区的投诉也特别多，占所有覆盖和质量投诉的一半以上。

因此我们建议利用分布式基站进行上层覆盖，降低物业难度；利用地面分布系统+美化天线(如做成路灯或灯箱广告等)解决居民小区内部低楼层覆盖问题。

高铁解决方案

高速铁路的速度可以达到200～350公里。高速运动导致多普勒频移恶化了WCDMA的相关性检测性能。快速移动使得快衰落的时间相关性变短，影响了快速功控的增益。快速移动对平滑切换和重选提出了更高的要求。高铁车厢的穿透损耗一般较高，对覆盖的要求更高。另外，高速列车携带大量乘客，话务流动体现“班次”性，容量配置需考虑列车经过时的极限情况。

因此我们建议使用专网覆盖高速铁路，合理地控制站间距及基站离铁路的距离，保证基站覆盖交叠区域，关闭外环功控，顺序配置切换关系，并且对切换参数进行合理设置以保证快速平滑切换。

另外，建议使用多RRH共小区模式。采用这种模式在保证站间距足够小以满足覆盖要求的同时，可以保证一个小区的覆盖半径足够大，以减少小区间重选和切换，满足高速移动的要求。

农村解决方案

农村地域幅员辽阔，覆盖问题是主要问题。话务密度低，话务量在村镇中心比较集中。用户多使用语音业务，数据业务量和速率要求相对不高。

因此我们建议将基站建设在村镇中心话务相对密集的区域，保证小区半径在4～7公里，保证站高在50米左右或以上，使用BBU+RRU、高功率模块、独立功放、TMA、双RRU、6扇区+高增益天线等物理方式增强上下行覆盖，使用增加公共信道功率比例、增加单业务最大可用功率、使用低速率语音编码等逻辑方式进行覆盖增强。

极限距离解决方案

海平面/草原/沙漠极限距离覆盖属于广域覆盖范畴，一般要求小区覆盖能够达到数十公里、甚至上百公里。一般情况下，超远覆盖对质量和数据吞吐速率要求较低，只要求能够打通电话。要达到这样的覆盖要求，就需要突破传统小区同步时延限制，需要克服地球曲率影响，利用多种手段提高小区上下行覆盖能力，扩展小区半径。

上海贝尔超远扩展小区(UltraEx-tendedCell)突破了传统小区同步时延的限制，从而使理论小区半径得以极大扩展。此外，利用海边地势较高的地方建站、采用高功放或发射分级保证最大无线覆盖，使用TMA抵消上行馈线损耗以及使用高增益天线都可以在一定程度上增大无线覆盖。另外，增加公共信道功率比例、增加单业务最大可用功率、使用低速率语音编码等方式也可以在一定程度上增强覆盖。

上海贝尔具有丰富的WCDMA网络设计、规划和优化经验和先进的WCDMA网络设计、规划和优化工具。在中国未来的WCDMA网络建设中，上海贝尔将与运营商一起携手打造一个高品质的WCDMA/HSPA网络。