无线网络规划研究与工程优化策略

无线网络规划研究与工程优化策略

王廷予

中邮通建设咨询有限公司  江苏南京  210000

摘要：近几年，我国移动通信技术得到了迅猛发展，对无线网络综合性能及系统品质提出了更高的要求。网络优化是构建无线网络系统的关键一环，对提升无线网络服务品质起着重要作用。所以，对无线网络优化问题研究就显得尤为迫切。5 G是一项面向未来高质量、大容量、多业务、全球漫游等多个领域新型无线网络技术。

关键词：无线网络；规划；优化策略

引言

网络规划就是按照工程目的、要求，并与工程造价相联系，为工程施工提供依据，从而为工程施工提供指导。网络规划包括无线、传送及主干网络。因此，如何进行高效率、低成本的无线网络建设，以保证其建设性价比成为各大电信公司关注的焦点。具体而言，就是要保证在特定时域、特定空间分布情况下，能够提供不同类型业务，又能保证系统性能指标。无线网络可以在传输能力与覆盖范围间进行权衡，为用户提供最优 QoS。无线网络规划就是要达到容量、覆盖及品质三方面均衡，以达到业漫游等多个领域无线网络技术。

一、无线网络规划目标

（一）覆盖目标

第一，对目标范围和范围进行覆盖。因此，在进行无线网络建设前，需要对各地区进行合理规划，并对各地区进行适当覆盖。地区覆盖率是指被覆盖率与地区面积之比，与运营者策略有很大关系，因为覆盖率所占比重可以随时改变。要求覆盖率可以在初期设定，以后逐步提高。

第二，对各区域间通信可能性需求。通信机率是衡量系统业务品质的重要指标。为各区域提供合适沟通可能性。在此基础上，提出基于边界通信概率模型。具有代表性区域通信可能性指标区间为90-95%。

第三，建立连续基本保障体系。通过对基础业务选取与网络覆盖原理研究，在所规划地区，通过对基础业务选取，使其在满足基础业务需求前提下，实现基础业务持续覆盖。在业务发展过程中，对投资、能力、竞争策略等进行综合考虑。

（二）质量目标

品质指标包含话务与资料业务品质指标。话音业务质量包括：网络覆盖连续性，接通成功率，转接成功率，通话终止率控制。在无线网络中，资料传送率是衡量网络品质的主要指标。比如，5 G移动无线数据业务率将比目前GPRS及 CDMA 1x移动网要高得多，建议在初期工程中，小区边缘的分组数据接入速率应该符合表格1所列指标。

表1 小区边缘分组数据效率指标

（三）投资成本目标

第一，根据覆盖对象选择合适覆盖方式，如宏蜂窝基站，微蜂窝基站，中继站，以及内部分布等。

第二，依据话单、数据覆盖目的和建设阶段要求，对基站、站点间距、天线高度、天线方位等进行合理设置，并与装备特性相结合，在同等覆盖情况下，获得最优效益。要对目前无线网络进行全面认识与把握，对无线网络进行科学分析与设计，为无线网络发展提供理论依据[1]。

第三，按照实际流量负荷来分配各基站通道，以防止通道无谓分配，造成资源浪费。

第四，熟悉目前网络基础结构，如传输、机房、铁塔等，并对其进行最大程度开发和使用。

第五，对基地地形有一个较为详尽认识，并且要比较精确地估算出塔高度以及其它支护方式。

二、无线网络规划流程

就无线网络规划而言，规划又可划分为新网规划与扩大网规划两类。但是，不管是建立新网络或是扩充网络，网络规划终极目的就是要得到新基地台地点与组态。

无线网络设计与构建是由方案设计-验证-修正-再验证-修正的循环过程。一般可划分为四个阶段：目标资料收集规划、系统架构设计、架构模拟验证、规划架构产出。无线网络规划与优化是一个渐进、周期性过程。在无线网络中，随着用户数量增加、环境改变、业务分配方式也在发生着变化。这样，无线网络便以一种模糊性方式，不断地发展与扩充着网络规划与最佳化，无线网络规划工作如图1所示。

图1 无线网络规划总流程图

（一）网络规划资料收集与调查分析

第一，调查服务区域地形地貌、经济发展水平、人均收入以及消费习惯，调查区域商务需求与布局。

第二，了解发展规划，可以利用频率资源，并且要在规划期间，对使用者发展作出一个合理预估：搜集一些服务区域道路图、地势图。

在进行全网设计时，首先要获得规划对象数据。在数据采集过程中，需要搜集与之有关数据资料，例如：地理资料、电子地图、流量密度分析、无线传播模式以及已有数据。图2展示了相关联系，以及各个数据采集过程。

图2 数据准备

（二）勘察、选址和电测

通过操作者和网络规划者来共同完成对基站测量和定位。由网管提供意见，网管与网管就房屋或土地租金进行谈判。由设计单位承担技术可行性测试工作，同时承担机舱及电塔建设工作。

受真实地理条件制约，从技术上讲，基站装置并不一定能安置在最佳位置。所以，在无线网络设计时，针对基地台之搜寻线路，再藉由实地检视来决定基地台之位址，再将基地台装置置入其中

[2]。

站点实地测量费时费力，因此要尽可能地节省工作量。在实地调研前，按照已选定基站选址及初步设计参数，对整个系统进行仿真，并对仿真结果进行分析，以判断系统设计是否满足需求。否则，设计工具会变更结构图，重新进行无线网络仿真。如条件满足，则可将此草稿作为初步可行性方案呈报。接下来，设计者要对所设计基站进行实地测试，以确定其可行性。在此基础上，对已有基站进行重新选取，再进行相应仿真，最后确定所选取基站地址及所需设计参数是否满足要求。

（三）网络容量规划

在对规划区域进行研究基础上，收集到全面资料，并与运营商特定需求相联系，在对规划区域中用户发展进行准确预测，根据运营商所制定服务水平、业务分布以及分销战略，最终决定了该区域中主要组成部分选址和投资规模。同时，要对本地高层建筑、高耸建筑布局进行全面考量，并对布局站点数目进行原则性确定。在确定基站选址时，要考虑到通信需求、环境、上下行信号均衡以及建设费用。在考虑各种影响因素基础上，需要对无线网络进行初始能力规划。

（四）小区识别号和频率规划

频率规划不仅关系到设备最大负荷，而且关系到设备运行安全。进行预测与分析，不断地对有关参数与频点进行了调整，直至满足了所要求同、相邻频段的干扰指标。

在5 G及无线网络中，因单元识别码（PCI）数目限制，需要对其进行编码规划。此时，需要对 PCI与频率同时进行规划。在TD-SCDMA系统中，既要考虑加密码源又要考虑载频。

在 WCDMA系统中，从无线网络设计观点出发，其芯片设计、频谱设计都比较简单，其首要工作就是对链路进行扰码配置[3]。

（五）无线资源参数设计

为保证整体工作品质，需要合理地设定各基站无线资源共享。为了达到目标，所要设定参数有：网络识别参数，系统控制参数，小区选择参数，以及无线资源参数。

无线电资源参数包含扇区个数，信道板个数，载频参数，功率参数，天线参数，导频参数，传输参数，馈线及插头损耗，接收器噪声等。主要基站参数如表2所示。在此基础上，依据经营实际状况及需求，并参考普遍经营管理实践，来制定相应管理指标。在网络优化过程中，需要对网络某些参数进行适当调节。

表2 无线资源相关参数

三、无线网络工程优化策略

影响指标变化主要因素有：移动环境改变、设备工作状况以及终端性能。网络优化不只是一个简单参数调节过程，还包括对网络业务异常进行分析与消除，是一种运行优化。运行优化详细内容见图3，包含了日常网络优化、总体系统网络优化、专题网络优化以及无线网络评价。其中，通过信令数据、 OMC数据、告警数据、用户投诉数据等来实现对网络运行状态预测与预警，是当前最主要运营优化手段。

图3 运行维护优化组成

（一）单个基站配置确认

第一，基地台经、纬度。基地台位置不仅影响到全网基本结构，而且还影响到区域覆盖、相邻小区参数配置等。所以，在开启基地台前，一定要利用全球定位系统对基地台进行经、纬度确认，以保证基地台台符合设计要求。如果发现有不符之处，则应利用规划工具对基地进行确认，以确保其与设计相符。若规划资料库满足设计需求，则需修改。

第二，体系间相互作用。大部分码分多址基地台和 GSM基地台共用同一个地点。由于多个基站间互相影响，使得接收端灵敏度降低，信号过载，信号产生交叉调制，从而影响系统整体性能。所以，在两个基地台间，要有一定隔离措施。CDMA与 GSM两个基站共用一个位置时，两个基站之间垂直间距应超过5米。若无法保证充分空间隔绝，则一般有必要将宽频滤波器（IMF滤波器）设置于码分多址发射机，而将宽频滤波器设置于 GSM接收机。此外，还可采用其它方式，如调节天线横向与纵向主瓣角度、在两个天线台间设置隔板等[4]。

第三，分集天线距离。采用空间差异性接收天线，在采用空间分集天线时，需要对其在空间上间距进行分析。一般情况下，当收发天线间距在2-5米时，就能得到较好效果，而且，在水平方向上，其效果要好于垂直方向上。

（二）基站簇优化

只有在某一地区全部部署完毕， BTS全部到位，各种软件、硬件、配置及传输等条件下，才能实现基站群最优配置。

在此基础上，提出了基于地形、业务分布、可信度和互连交流区等多个参数基站群最优策略。各基地簇中基地台数量不能过多，基地簇中各基地簇覆盖范围应有一定交叠。一般情况下，15到30个网站为一簇，但是当网站数目很小时，也可以把几个网站组成一个簇。在城区和人口密度较大城区，站点开放度应大于80%，以站点开放度为起点进行优化[5]。

在对不完全开放多个基站进行测试时，需要尽量保证测试路由连续性。在公路试验中，若试验线路不能完全避免由于非开放性所引起覆盖面缺陷，就必须对路面试验资料进行后期处理和分析，以排除不正常资料。

（三）片区优化

在分区上，研究在分簇优化结束之后，如何将分簇覆盖与业务优化从分簇到分簇边界进行调整，并着重研究分簇范围与分簇带宽控制。在确定分区范围时，要注重分区范围内信息交流，避免分区范围内重复调节。

其实，无线网络中传输带宽调控是无线网络中最重要一环，即利用无线网络中传输功率阈值、传输延迟以及蜂窝网络中个体差异，对无线网络中传输带宽进行调控。度量报表报表准则也对转换流程有影响。

结语

在运营过程中，网络优化工作是一个耗时耗力工作，要求不断地进行维护和优化。在初期运行时，由于用户数很小，所以只采用了道路测试方式来进行最优，而且这种最优解往往是反复出现。目前，5 G网络刚刚起步，这种不断优化工作对于5 G网络发展尤为重要。当使用者数目持续增多时，单一使用者之讯号干扰亦随之增多，且所处环境之变化无常。所以，需要对有关网络参数进行持续修正。

参考文献：

[1] 赵志洋. 无线传感器网络数据与部署优化策略研究[D]. 天津:天津师范大学,2022.

[2] 陈秋实,谈文蓉,刘韬. 智能反射面辅助的无线传感网络充电策略研究[J]. 计算机应用研究,2023,40(2):561-564.

[3] 鲁芝琳. 无线传感器网络路由优化算法及充电规划研究[D]. 华北电力大学,2021.

[4] 何小利. 认知无线网络资源分配与路由选择优化研究[D]. 四川:西南科技大学,2020.

[5] 刘淇枝. 电力无线专网的网络规划研究[D]. 吉林:长春理工大学,2021.