基于TD-LTE的无线网络规划与优化实验案例设计*

无线网络规划与优化是一门实践性较强专业课，对培养通信专业学生的分析和解决实际工程问题的能力有非常突出的作用，以便未来能够适应通信行业工作需求，同时有助于工程教育专业认证对毕业要求的实现[1-4]。由于无线网络规划与优化课程既能联系通信专业理论知识，又能解决复杂通信工程实际问题。通过对无线网络规划优化课程的学习，让学生建立用全网的思维来解决各种网络规划优化的问题。因此从该课程开始，通过实验案例的设计表现实践教学的特点，强化理论实践有机结合，激发学生学习热情，调动学生学习的积极性，助力提高创新实践人才培养质量[5-6]。

1 实验案例教学改革的紧迫性

1.1 工程教育专业认证的需要

工程教育专业认证是工程教育国际互认和工程师资格的重要标志。工程教育专业认证是针对工程类专业教育实施的专门性认证，就是确保工科专业毕业生达到行业认可的质量标准要求，是一种以培养目标为导向的合格性评价[7-8]。工程教育专业认证制定毕业要求主要体现在专业毕业要求应能满足工程教育专业认证规定的“十二条”，对毕业生创新精神和实践能力提出了要求。TD-LTE实验案例设计有助于毕业要求中问题分析、设计/开发解决方案、工程与社会、使用现代工具、个人和团队、沟通、项目管理和终身学习的目标实现。

1.2 我国高等教育发展的要求

深化教育改革，推进素质教育，是提高人才培养质量的根本途径。加强创新实践教育，是深化教育改革、推进素质教育的重点，也是我国高等教育的重要使命。高等教育要加强生成实习、毕业实习、创新创业等重要环节。让所有学生都有创新实践精神和能力，是当前国家对高等教育最紧迫的要求。创新实践教育的重点是培养具有创新实践能力的人才。因此在无线网络规划与优化教学中，设计新的实验案例，加强树立育人为本的教育理念，在人才培养全过程重视创新创业教育，以学生为中心，发挥教师的主导作用。

2 实验案例的设计

全球很多国家部署了TD-LTE商用网络。随着TDLTE网络的广泛使用，网络优化成为了关键，对于配套的路测软件的需求越来越多。大唐移动路测系统提供的信令跟踪和采集功能，实时显示测试路线功能，测试结果导出和远程生成报表功能，数据后分析处理功能，可以实现在网络优化阶段对网络性能进行测试，对于网络问题进行定位和优化；不仅可以对网络性能进行评价，还可以对TDLTE网络进行故障排查、维护和优化。大唐移动Span Outum路测软件可以将相关网元数据和路测数据自动采集，实现路测自动优化分析和执行。其工作内容为：通过路测系统的控制管理平台，向自动下发路测系统测量命令。根据用户设置的测量配置上报路测日志，对已采集的网络配置数据和自动路测数据，进行网络优化分析。采用数据展现和统计分析手段定位网络存在的问题，并以报告的形式反应测试结果[9-10]。路测的流程图1所示。

利用大唐移动路测软件设计实验案例，实验案例分析过程中结合对学生的引导、提出创新性思考，更能体现案例设计对学生实践工程能力、创新思维培养的有效性。

图1 路测的步骤

2.1 实验案例1：干扰问题

2.1.1 实验现象

路测时SINR值较低，RSRP值情况也不好，导致下载速率低，切换失败等问题。

2.1.2 实验问题分类

（1）模三干扰，邻区与主服务小区的PCI模3值相同，且RSRP差值在10dBm之内，就会造成模3干扰。

（2）TDS/TDL共天馈干扰，一般网络建设期间可以避免。

（3）由于弱覆盖导致的干扰问题。

2.1.3 解决思路

（1）对于不可避免的模三干扰，一般最通用的方法是为小区设置合理的PCI值（变更小区PCI），最大可能地减少这种不可避免的干扰问题，虽然治标不治本，根据需求合理解决问题。

（2）调整天馈：调整方向角就调整干扰小区的覆盖范围；调整下倾角缩小两个小区的重叠覆盖区域，如果TDS/TDL共天馈，需考虑调整天馈对TDS的影响。

（3）降低干扰小区发射功率：为了优化用户速率，降低干扰信号电平，使得SINR提升，让网络质量由一定的提升，是一种会影响小区的覆盖能力而且较为常用的网络优化办法。

Outum测试软件默认SINR(信号与干扰加噪声比)阈值如图2所示。

图2 SINR阈值范围

2.1.4 实验案例分析

如图3中红色五角星标注的点为干扰问题点：

（1）干扰问题点分析：由服务小区测量可知，RSRP值-116.5 dBm，属于覆盖问题中的极差点，此时SINR值为-4.29 dBm也是极差点。由拉线可知，该点由基站“开县平桥社区-DLH”的扇区PCI:315覆盖，地理化图形可知，基站“开县渔场移民区-DLH”离此点最近，该由PCI:450覆盖，属于越区覆盖带来的干扰问题。

（2）解决方案：其该点的干扰问题是由于越区覆盖造成的。解决方式：应增大小区PCI:315天线的下倾角并调整其方位角，让该点由小区PCI:450作为主覆盖小区。

图3 干扰问题点

2.2 实验案例2：覆盖问题

以Outum为例通常覆盖利用RSRP值来估测覆盖的好坏，如果出现覆盖问题，测试区域的RSRP（-110 dBm左右）值过低，导致下载速率低，产生掉话，切换失败等风险。以下是对开县地区进行路测生成的log日志进行覆盖问题的分析解决，以下是对于地图上存在的问题点进行分析解决。如图4中红色五角星标注的点为覆盖问题点：

覆盖问题点分析：由地拉线图形如图4，该点由基站“开县开中校”的扇区PCI:243覆盖，其参考信号接收功率为-105.81 dBm，可见此点属于差点，属于基站位置合理规划但信号差的弱覆盖。

解决方案：此点离扇区243最近，理应让其覆盖，但其旁瓣对准了该点，解决方式应该将主波瓣对准该点调整天线方位角或者将下倾角调低。

图4 覆盖问题点

3 案例说明

在实际教学过程中，设计了网络优化多个案例。在案例教学过程中，引导学生分析实际问题、调整参数等，逐步培养学生学习的自主学习能力、实践动手能力、创新思维能力。案例教学结果说明，学生在学习过程中也积极探索网络优化新思路，提出有创新性的问题。

4 结语

以学生为中心的教学理念，要尊重学生、相信学生，激发学生的学习兴趣，让课堂教学充满活力，让学生能真正在课堂学习中找到学习乐趣，通过学生自己的创意让学生获得成功的体验。实验案例弥补了通信专业实验教学无法开设实际的网络优化的缺陷，通过学习大唐的路测软件SPAN Outum，使学生生动而真实地学习无线网络优化的流程，用路测软件的数据判断网络中存在的问题从而采取相应的优化措施，加深对邻区优化、覆盖问题和干扰问题等多种问题进行优化的认知与掌握。经过TD-LTE网络优化实验案例训练的学生具备了更强的工程实践能力，更能适应通信行业的工程技术、网络管理、系统维护等工作岗位需求，为国家和社会培养更多的通信专业技术型人才。