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4G时代,如何构筑LTE精品网络?

伴随着4G LTE网络建设的推进1.80英雄合击,如何构建一张高质量的LTE网络成为业界共同关注的话题,尤其是在用户对4G服务质量要求日渐提升的情况下,LTE的网规网优成为影响网络运营发展的要素。从客观上看,LTE的网规网优是一个系统工程,从早期的规划、设计到后来的建设、维护、优化,只有每个环节都把握好,才能打造一张满足运营商业务发展需要的、给用户带来良好体验的LTE精品网络。

打造一张精品LTE网络是每家通信运营商都高度重视的问题。从20多年来移动通信网络建设的历程来看,优质的移动通信网络需要从科学的网络规划开始,通过精心设计和施工落实,以细致的维护和不断的优化来保障。网络规划作为移动网络建设工作的第一步,对于网络质量、建设成本甚至后期的网络扩容和优化成本等都有至关重要的影响。网络设计则是对网络规划的落实,是网络建设工作不可或缺的指导。当前,我国LTE网络的建设正处于起步阶段,如何优质、高效、经济地开展LTE网络建设工作,是值得探索的问题。

科学规划是重中之重

LTE网络规划应建立在准确的网络需求分析上。网络的需求分析主要从社会环境、地理环境、人口经济环境、容量目标、覆盖目标、业务质量和业务类型等方面入手,明确LTE网络的覆盖目标、容量目标、质量目标等。其中,已经运营多年的2G、3G、WLAN网络的网络资源数据、业务需求数据以及地理环境数据是进行需求分析的重要参考,在进行LTE网络规划时可充分运用。

科学选择覆盖目标区域

目前,LTE网络规划优先考虑的是无线网络覆盖。在选择规划覆盖目标区域时,为满足高速、大流量的网络业务需求,应重点考虑几大因素:一、优先考虑室外热点和室内热点重合的区域,结合室内外热点综合考虑确定LTE覆盖区域,热点区域优先选择大中城市城区范围。二、不仅考虑数据业务量的相对值(数据业务量与平均数据业务量比值),还需要考虑数据业务量的绝对值。三、为避免系统过多互操作影响用户体验,LTE覆盖区域不宜太零散,应保证一定区域范围内的连续覆盖和覆盖深度。此外,在确定覆盖目标时还需分析业务引入、新KPI需求、用户模型、互操作及终端问题等带来的影响。

深入理解LTE覆盖特点

覆盖目标确定后,进行覆盖规划时需要注意以下几个方面。

首先,合理确定边缘用户的数据速率目标是LTE覆盖规划的基础。LTE没有电路域业务,只有分组域业务,不同目标数据速率的解调门限不同,导致覆盖半径也不同。因此要确定小区的有效覆盖范围,首先需要确定小区边缘用户的最低保障速率要求。另外,由于LTE采用时域/频域的两维调度,要确定满足既定小区边缘最低保障速率下的小区覆盖半径,还需要确定不同速率的业务在小区边缘区域占用的无线资源块数量和信噪比要求。

其次,LTE资源调度更复杂,覆盖特性和资源分配紧密相关。在LTE网络中,为了应对不同的覆盖环境和规划需求,可以灵活地选择用户使用的无线资源块和调制编码方式进行组合。在实际网络中,业务占用的无线资源块数量、用户速率、调制编码方式、信噪比之间相互影响,导致LTE网络调度算法比较复杂,在进行覆盖规划时,实际网络很难模拟。因此,合理地确定无线资源块、调制编码方式,使其更符合实际网络状况是科学规划的一个重点与难点。

最后,小区间干扰影响LTE覆盖性能。LTE系统中引入了正交频分复用技术,不同用户间子载波频率相互正交,因此同一小区内不同用户间的干扰几乎可以忽略,但小区间的同频干扰依然存在。在实际建网中,准确评估小区间干扰抬升水平,是LTE网络覆盖规划的另一个重点与难点。

合理制订链路预算

链路预算是LTE覆盖规划的重要依据。LTE的链路预算相对2G、3G网络的链路预算更复杂,需要综合考虑业务速率需求和系统带宽、天线配置、MIMO配置、公共开销负荷、发送端功率增益/损耗计算、接收端功率增益/损耗计算等多个参数配置。

在LTE链路预算制订过程中,特别要注意两个因素:第一,单纯提高设备功率无助于覆盖的提升。在LTE基站发射功率增大的同时,覆盖能力得到了增强,但其造成的干扰也会逐步增强,在一定功率值附近频谱效率将会达到平稳,再提升设备功率无助于覆盖的提升。第二,业务占用的资源数量会显著影响覆盖距离。在一定边缘业务速率性能的要求下,业务信道占用的无线资源块、子帧数目越多,覆盖距离就越远。

容量规划放眼长远

LTE网络的容量远大于2G和3G网络,在网络建设初期网络容量不是规划的主要制约因素,但在一些业务密度高的区域也需要进行前瞻性的准备与规划。影响LTE系统容量的因素有很多,不仅与信道配置和参数配置有关,而且与小区间干扰协调算法、调度算法、链路质量和实际网络整体的信道环境等都有关系。在规划时,与系统容量相关的主要规划因素包括以下方面。

频点和带宽——在高业务密度区域使用多载波和载波聚合技术是提升系统容量最有效的手段。

网络结构——LTE的用户吞吐量取决于用户所处环境的无线信道质量,小区吞吐量则取决于小区整体的信道环境,影响小区整体信道环境最关键的因素是网络结构及小区覆盖半径。计算与测试表明,站间距合适并且接近理想蜂窝结构时小区吞吐量最高。因此,LTE无线网规划中要严格按照站距原则选择站址,尤其是避免选择过高的站点及偏离蜂窝结构较大的站点。

异构网——使用小基站、微基站靠近业务热点进行业务吸收,是提升网络容量的一个重要辅助手段。在LTE中业务信道均为共享信道,其容量估算的方法难以按照3G业务容量估算的方法来进行。LTE容量规划一般通过系统仿真和实测统计数据相结合的方法,得到各种无线场景下网络和终端各种配置下的小区吞吐量以及小区边缘吞吐量。

精心设计必不可少

在科学规划的基础上,LTE精品网络的打造还离不开精心的设计。一般情况下,在完成网络规划后,必须由设计人员对拟选站址进行现场确认。对于新建站址,需要现场确认是否适宜基站建设。现场调研时除了要勘察基站周边环境、干扰情况之外,对于社会环境和环保情况也要进行了解,特别是对于学校、住宅小区周边的基站需要慎重对待,在设计时须与周边环境协调,以避免后期用户投诉带来的负面影响。对于规划中利用既有基站的站址,也需要现场勘察,细致了解基站的设备安放空间、天面、传输、供电等资源是否能够满足新增LTE系统所需。由于MIMO技术的使用,LTE基站天线的尺寸相对较大,天馈系统也较为复杂,对天面资源的要求更高,天面资源往往会成为既有站址利用的一个瓶颈。在进行设计时需要灵活采用多种不同的天线形式,在保证干扰可控的基础上实现共站址建设。

LTE系统除了宏基站设备形态外,还有小基站、微基站、有源天线等多种设备形态,给网络设计带来了极大的灵活性。在网络设计中可以因地制宜地利用各类资源,针对特定场景选择最合适的设备形态来进行针对性覆盖,解决诸如覆盖补盲、热点吸收、宏基站建站困难等问题。

在进行LTE网络设计时,还需要考虑承载网和光纤网络对LTE网络的承载能力。为了减少设备维护量,适应移动网的发展趋势,便于后期诸如eICIC、CoMP等新技术的引入,目前LTE基站设备有相对集中放置的趋势,这对承载网和光纤网资源都提出了较高的要求。在进行LTE基站设计时,基站设备的放置须与承载网和光纤网的能力相匹配。

科学的规划和精心的设计是LTE网络建设的第一步,这需要规划和设计人员以科学的态度、严谨的作风进行大量而细致的工作。当然仅靠这些还不够,只有通过规划、设计、建设、维护、优化等各个环节的共同努力,构建一个不断提升的闭环工作流程,才能建成一个可以满足用户需求不断增长的、高品质的LTE网络。

总工点评

推进LTE建设、实现LTE运营是推动经济增长、落实国家战略、带动信息产业升级的重要手段,也是提升社会信息化总体水平的必经之路。未来5年我国预计将建设百万个LTE基站,网络投资数千亿元,发展5亿LTE用户,成为全球最大的LTE区域市场。面对4G时代的召唤,如何打造精品LTE网络成为当前通信业面临的共同课题。作为网络建设的第一步,规划设计就像是一座桥梁,它连接着通信技术的最新发展与用户的实际需求。向规划要效益、向设计要质量,根据LTE的技术特点与业务需求科学规划、精心设计,把控好源头环节,是非常必要的。

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