（计算机应用技术专业论文）cdma网络优化分析中数据挖掘的研究与实现.pdf

8r c 工以 b 群p 囔 v 气 岛 o 性声明 是本人在导师指导下进行的研究工 除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：量鑫日期：驯扩年扩月万日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 日期：力咖年纩月7 4 - e j t 。p j k 崎 移动通 化，用 化才能 网络优化是一项复杂的系统工程，涉及到数据采集、数据分析、方案实施、验 收评估等一系列活动。其中，数据分析无疑是整个工程的命脉所在，有效且高效 的数据分析是发现网络问题并提出合理解决方案的基础。 c d m a 网络优化的数据分析所需要的数据主要来自两个方面：后台的统计数 据和现场的测试数据，其特点是数量巨大、信息众多且附带噪声。要将这些数据 联合起来进行有效的综合分析就必须要有先进的智能数据处理技术的支持。相比 其它的智能数据处理技术，数据挖掘优势明显。它善于从大量的、带有噪声的实 际应用数据中，去发掘那些隐藏在数据背后的、未知且潜在有用的信息和知识。 因此，将数据挖掘应用于c d m a 网络优化分析具有重要的实际意义。本文的主要 工作和贡献如下： 1 介绍c d m a 网络优化领域和数据挖掘领域的相关基本理论，以便为后续的 研究工作做好理论准备； 2 深入研究如何将具体的数据挖掘技术应用于具体的c d m a 网络优化分析 方法，包括常规的基本分析方法和专业的专题分析方法； 3 以中兴通讯股份有限公司研发的c d m a 网络优化分析软件z x p o sc n a 为 载体，就如何设计、实现一款具备数据挖掘功能的c d m a 网络优化分析软 件展开具体的应用研究； 4 以回归分析应用于无线传播环境分析和分类分析应用于覆盖分析为例，展 示了将数据挖掘应用于c d m a 网络优化分析所带来的显著效果； 5 讨论了如何运用专业的第三方数据挖掘工具来辅助c d m a 网络优化分析。 关键词：移动通信，c d m a ，网络优化，数据挖掘 ， 吣 a bs t r a c t av i t a lr o l ei nm a i n t a i n i n gt h en o r m a lo p e r a t i o no fa a f t e rt h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r kw a sp u ti n t o o ft h eb u s i n e s sd i v e r s i t y ，t h ee v e r - c h a n g i n go ft h e e n v i r o n m e n ti nt h ec o v e r a g ea r e aa n dt h ee v e r - c h a n g i n go ft h en u m b e ra n dd i s t r i b u t i o n o fu s e r s ，i t sp e r f o r m a n c ew i l li n e v i t a b l yb es e r i o u s l ya f f e c t e d ，i no r d e rt oe n s u r e n e t w o r kq u a l i t ya n dc a p a c i t yt om e e tm a r k e td e m a n d ，t i m e l yn e t w o r ko p t i m i z a t i o ni s e s s e n t i a l n e t w o r ko p t i m i z a t i o ni sac o m p l i c a t e ds y s t e m a t i cp r o j e c t ，w h i c hi n v o l v e sd a t a c o l l e c t i o n ，d a t aa n a l y s i s ，p r o g r a mi m p l e m e n t a t i o n ，a c c e p t a n c ea n da s s e s s m e n t ，a n da s e r i e so fo t h e rw o r k a m o n gt h e m ，t h ed a t aa n a l y s i si su n d o u b t e d l yv i t a lt ot h ee n t i r e p r o j e c t ，e f f e c t i v e a n de f f i c i e n td a t aa n a l y s i si st h ev e r yb a s i su p o nw h i c hn e t w o r k p r o b l e m sa r el o c a t e da n d r e a s o n a b l eo p t i m i z a t i o ns o l u t i o n sa r ep r o p o s e d t h ed a t at h a tc d m an e t w o r ko p t i m i z a t i o na n a l y s i sr e q u i r e di sm a i n l yf r o mt w o a s p e c t s ：s t a t i s t i c a ld a t af r o mb a c k g r o u n ds y s t e ma n dt e s td a t af r o mt h ef i e l d t h e s ed a t a i sf e a t u r e db yh u g eq u a n t i t i e s ，l a r g ea m o u n t so fi n f o r m a t i o na n dl o t so fn o i s e i no r d e r t oa n a l y z et h e s ed a t am o r ee f f i c i e n t l y ，i tn e e d st og e tt h es u p p o r to fa d v a n c e di n t e l l i g e n t d a t ap r o c e s s i n gt e c h n o l o g y c o m p a r e dt oo t h e ri n t e l l i g e n td a t ap r o c e s s i n gt e c h n o l o g y , d a t am i n i n gh a so b v i o u sa d v a n t a g e s i ti sg o o da te x c a v a t i n gt h o s eh i d d e n ，u n k n o w nb u t p o t e n t i a l l yu s e f u li n f o r m a t i o na n dk n o w l e d g ef r o mal a r g en u m b e ro fr e a la n dn o i s y a p p l i c a t i o nd a t a t h e r e f o r e ，d a t am i n i n ga p p l i c a t i o ni nc d m an e t w o r ko p t i m i z a t i o n a n a l y s i sh a si m p o r t a n ta n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e t h em a i nw o r ko ft h i sp a p e rc a nb e s u m m a r i z e da sf o l l o w i n g ： 1 t h eb a s i c t h e o r y o fc d m an e t w o r k o p t i m i z a t i o n a n dd a t am i n i n ga r e i n t r o d u c e di no r d e rt om a k et h e o r e t i c a lp r e p a r a t i o nf o rf o l l o w u ps t u d y ； 2 d e e p l ys t u d i e dh o wt om a k et h ed a t am i n i n gt e c h n o l o g yb ea p p l i e dt o t h e c d m an e t w o r ko p t i m i z a t i o na n a l y s i s ( i n c l u d i n gc o n v e n t i o n a lb a s i ca n a l y s i s a n dp r o f e s s i o n a lt h e m a t i ca n a l y s i s ) ； 3 w i t ht h ec a r r i e ro fc d m an e t w o r ko p t i m i z a t i o na n a l y s i ss o f t w a r ez x p o s a b s t r a c t c n ar e s e a r c h e db yz t ec o r p o r a t i o n ，ad e t a i l e ds t u d yi sm a d et od e s i g na n d d e v e l o pac d m a n e t w o r ko p t i m i z a t i o na n a l y s i ss o f t ：w a r e ； 4 t a k er e g r e s s i o n a n a l y s i sa p p l i c a t i o n i nr a d i op r o p a g a t i o ne n v i r o n m e n t a n a l y s i s a n dc l a s s i f i c a t i o na n a l y s i sa p p l i c a t i o ni nc o v e ra n a l y s i sa st h e e x a m p l et os h o wt h er e m a r k a b l ee f f e c to fd a t am i n i n ga p p l i c a t i o ni nc d m a n e t w o r ko p t i m i z a t i o na n a l y s i s ； 5 d i s c u s s e dh o wt ou s eap r o f e s s i o n a lt h i r d p a r t yd a t am i n i n gt o o l st o a s s i s t c d m an e t w o r ko p t i m i z a t i o na n a l y s i s k e y w o r d s ：m o b i l ec o m m u n i c a t i o n ，c d m a ，n e t w o r ko p t i m i z a t i o n ，d a t am i n i n g i i i ， h q 目录 目录 1 l ：1 1 3 课题内容安排3 第二章c d m a 网络优化及其分析软件的现状与发展4 2 1 蜂窝移动通信的概念与特点4 2 2 蜂窝移动通信的发展历史4 2 2 1 第一代( 1g ) ：模拟蜂窝移动通信系统5 2 2 2 第二代( 2 g ) ：数字蜂窝移动通信系统5 2 2 3 第三代( 3 g ) ：宽带蜂窝移动通信系统一6 2 3c d m a 网络6 2 3 1c d m a 技术的发展6 2 3 2c d m a 网络的系统结构7 2 3 3c d m a 网络的基本特点8 2 4c d m a 网络优化9 2 4 1 网络规划与优化概念9 2 4 2c d m a 网络优化流程与方法9 2 5c d m a 网络优化分析软件的现状与发展1 2 2 6 j 、结1 3 第三章数据挖掘基本理论1 4 3 1 数据挖掘概述1 4 目录 3 1 1 数据挖掘产生的背景1 4 3 1 2 数据挖掘的定义1 4 3 1 3 数据挖掘功能15 3 1 4 数据挖掘步骤和标准1 7 3 1 5 数据挖掘的对象1 9 3 。2 数据挖掘算法2 0 3 2 1 关联规则2 0 3 2 2 聚类分析2 2 3 2 3 决策树2 5 3 2 4 神经网络2 6 3 2 5 回归分析2 9 3 2 6 时间序列分析31 3 3 数据挖掘的发展趋势3 2 3 4 小结3 3 第四章c d m a 网路优化分析中数据挖掘的研究3 4 4 1 背景3 4 4 2 数据挖掘在c d m a 网络优化分析中的作用3 5 4 3 数据挖掘在c d m a 网络优化分析中的应用3 6 4 3 1 数据挖掘在基本分析中的应用3 6 4 3 2 数据挖掘在专题分析中的应用3 7 4 4 j 、结4 2 第五章c d m a 网络优化分析中数据挖掘的实现4 3 5 1c d m a 网络优化分析软件z x p o sc n a 简介4 3 5 1 1z x p o sc n a 概述4 3 v 、 ，l 噌 5 3 3 部分其它重点功能的实现7 0 5 4 应用专业数据挖掘工具辅助c d m a 网络优化分析7 8 5 5 小结8 4 第六章总结与展望8 6 致 谢8 8 参考文献8 9 攻硕期间取得的研究成果9 2 v i h q 1 1 课题背景与意义 自上世纪八十年代以来，移动通信【l 】持续高速发展，全球至u 2 0 0 9 年7 月整个移 动用户数大概4 4 亿左右，普及率达到了6 5 。移动通信已经成为通信领域中最活跃 的力量，它的增长速度已远远超过固定通信，其在通信市场上的主体地位不可动 摇。目前，以2 g 为主体并逐步向3 g 演进的移动通信即将迎来又一个高速发展期。 随着移动用户数量的持续增长，和不断变化的市场需求，使得移动通信网络的 规模越来越大，对网络质量的要求也越来越高。移动通信网络是一个不断变化的 动态型网络，由于在网络规划【2 。】阶段不可能把一切因素都考虑得十分周全，其遗 留问题和缺陷只有随着网络的实际运行才能慢慢浮出水面。话务密度分布不均匀、 网络配置未达到最佳等，造成网络的服务质量经常起伏不定，时常不能满足用户 的需求，从而严重影响了网络的运营效率。 为了提升移动通信网络的运营效率以便增加运营商的运营收益，必须根据实际 情况对现有的移动通信网络进行合理的优化，以便确保网络的综合性能可以充分 满足不断变化的市场需求，这正是网络优化的真正使命。 在网络优化 2 - 3 工作中，几乎所有故障的排查以及相关优化方案的提出都是建 立在对大量业务数据进行缜密分析的基础之上的。因此，数据分析在整个工程中 具有决定性的意义，分析结果的正确性、合理性将直接决定优化方案的成败。数 据分析所需的数据主要来源于通过各种测试仪器采集的测试数据和操作维护中心 所记录的后台监测数据，它们数量庞大且格式各异，必须要有配套的后处理分析 软件的支持，才能对这些数据进行有效的综合分析。 因此，急需一整套完善的辅助工具来帮助网络优化工程师去采集和分析网络数 据，从而定位或预测网络中存在的问题或缺陷，进而制订出相应的优化方案。在 这个过程中，网络优化分析软件举足轻重。通过分析软件，不仅可以重现局部网 络的运行过程，还可以综合分析多种来源的数据，从而深入揭示各种异常的真正 病因。 智能化是任何一款数据分析软件的必然发展趋势，在现有的大量的智能算法 中，数据挖掘【4 】有着得天独厚的优势，主要体现在利用统计分析技术和人工智能技 电子科技大学硕士学位论文 术进行高级多元统计的研究和应用。目前，在众多商业领域( 如银行、电信、保 险、交通、零售等) ，数据挖掘应用广泛。例如加拿大b c 省电话公司要求加拿大 s i m o nf r a s e r 大学k d d 研究组，在总结、分析十多年的客户数据的基础上，提出了 新的电话收费和管理办法，进而制定出了能够使公司和客户实现双赢的营销策略。 然而，将数据挖掘应用于c d m a 网络优化分析还是一个新兴领域，二者的充分融 合是一个漫长的过程，需要在实践中不断探索发展，不断积累经验。 1 2 课题来源与目的 本课题来源于中兴通讯股份有限公司网优工具部的z x p o sc n tc n a 项目， 该项目旗下的两个产品z x p o sc n t 、z x p o sc n a 是一套专门为c d m a 移动通信 网络优化工程服务的专业软件。z x p o sc n t 是一款c d m a 移动通信网络测试软件， 专门用于采集移动通信网络环境中的各种空口数据。z x p o sc n a 是一款与z x p o s c n t 配套的c d m a 移动通信网络优化分析软件，它不仅能重现网络用户侧的运行 状况，还能联合多种来源的数据( 如话务统计数据、c q t 澳, j j 试数据等) 进行综合 分析，以便深入揭示各种网络异常现象的真正病因。此外，与众多同类软件相比， c n a 还支持自动生成网络优化报告，以及根据实际情况提出合理的优化方案建议。 c d m a 网络优化 3 】是一项任务量大、过程繁杂的系统工程，涉及到数据的采集 与分析、方案的实施与评估等多项工作。其中工作量最大的是数据采集、方案实 施和验证评估。然而难度最高的，最具决定性的阶段是数据分析，数据分析的正 确性、合理性直接决定优化方案的成败。 数据挖掘是一种典型的面向应用的技术，它指导人们从真实的、庞大的实际应 用数据中，发掘隐含在其中的，未知且潜在有用的信息和知识。其这一特性正好 迎合了c d m a 网络优化中数据分析的需要，本文将在讨论数据挖掘相关算法和 c d m a 移动通信网络优化分析技术的基础上，试图将二者有机地融合在一起，以 便设计、实现一个基于数据挖掘的c d m a 网络优化分析软件，从而帮助网络优化 工程师快速而准确地定位或预测网络中存在的问题或缺陷。 数据挖掘技术与c d m a 网络优化分析方法的结合尚处于起步阶段，数据挖掘要 在c d m a 网络优化分析中得到充分应用，还需一个漫长的过程，需要在实践中不 断探索，本文将在这方面作出自己的贡献。 2 p ， k 叫 第一章引言 安排 要内容是在讨论数据挖掘算法与c d m a 移动通信网络优化分析技 术相结合的基础上，以中兴通讯股份有限公司网优工具部所研发的c d m a 网络分 析软件z x p o sc n a 为载体来研究如何将数据挖掘技术应用到c d m a 网络优化的 数据分析阶段，以及如何设计、实现一个基于数据挖掘的c d m a 网络优化分析软 件，从而帮助网络优化工程师快速而准确地定位或预测网络中存在的问题或缺陷， 并输出合理的解决方案。 本文的内容安排如下： 第一章，引言。介绍了课题的研究背景、意义和来源，并指出了本文的研究目 的，为接下来即将阐述的内容作好铺垫。 第二章，c d m a 网络优化及其分析软件的现状与发展。这一章主要介绍c d m a 移动通信网络优化的相关知识，包括c d m a 技术简介，网络优化的基本概念、流 程与方法，以及c d m a 网络优化分析软件的现状与发展趋势，为进一步研究做好 理论准备。 第三章，数据挖掘基本理论。主要内容有数据挖掘的基本概念、用途、发展动 态以及常用的挖掘算法，为数据挖掘在c d m a 网络优化分析中的应用研究做好理 论准备。 第四章，c d m a 网络优化分析中数据挖掘的研究。这一章是本文的重点内容， 将阐述如何将数据挖掘的常用挖掘算法运用于c d m a 网络优化的各种分析方法 ( 包括基本分析方法和部分专题分析方法) ，以便让这些分析方法发挥更大的价 值。 第五章，c d m a 网络优化分析中数据挖掘的实现。这一章是本文的重点内容， 主要以中兴通讯股份有限公司研发的c d m a 网络分析软件z x p o sc n a 为载体来 研究如何设计、实现一个具有数据挖掘功能的c d m a 网络优化分析软件，以便最 大限度地帮助网络优化工程师在网络优化的数据分析阶段制定出正确的、合理的 网络优化方案。此外，还将演示如何运用专业的第三方数据挖掘工具来辅助c d m a 网络优化的分析工作。 第六章，结论与展望。从多个角度客观地总结本文所做的工作，并为以后的进 一步深入研究作出憧憬。 3 电子科技大学硕士学位论文 第二章c d m a 网络优化及其分析软件的现状与发展 2 1 蜂窝移动通信的概念与特点 自上世纪八十年代以来，移动通信一直保持着高速发展的态势，它被誉为对人 类生活和社会发展有着巨大影响的科学技术领域之一。它的发展与普及极大地加 快了整个社会的现代化、信息化脚步【1 7 1 。 区别于传统的固定式通信，移动通信最基本的特征在于“移动 二字。固定式 通信又称有线通信【7 1 ，其终端、传输线路都是固定的，其网络也是适应固定终端、 固定传输线路的有线交换网络。有线通信的传输介质有很多，常见的有双绞线、 电缆、光缆等，它们的信息容量、传输速度一直在不断地提高，基本跟得上市场 需求的发展步伐。因此，传输般不会成为移动通信发展的瓶颈，其瓶颈在于交 换方式和网络结构，其与生俱来的最大缺陷静态性，无法充分适应人们快速 的生活节奏。 通信方式在由有线通信发展至移动通信的过程中，中间还经历了一个无线通信 的阶段，即整个发展过程是：由有线通信到无线通信再到移动通信。 针对有线通信的固有缺陷( 静态性) ，无线通信通【_ 7 】过开放式空中信道来传递 信息，实现了传输信道的动态性，从而将通信方式从静态推广至可移动式的准动 态( 通话时，终端并不能随意移动) 。在此基础上，移动通信引入了终端动态性， 将通信方式进一步发展到了全动态，从而真正实现了移动通信。简言之，移动通 信的动态性主要体现在两个方面【1 】：传输信道的动态性和终端的动态性，即终端的 位置是不断变化的，传输信道是依据终端位置而动态分配的无线链路，交换网络 则是与之适应的动态交换网络。 2 2 蜂窝移动通信的发展历史 上世纪8 0 年代，蜂窝式移动通信开始正式商用，至今己走过近3 0 个年头，就 其发展历程看，大约每1 0 年就更新一代【5 】，目前正处于第二代( 2 g ) 向第三代( 3 g ) 大规模演进的过渡时期，在部分国家和地区3 g 已经开始商用，可以说3 g 时代已 经到来。 4 第二章c d m a 网络优化及其分析软件的现状与发展 2 2 1 第一代( 1 g ) ：模拟蜂窝移动通信系统 模拟蜂窝移动通信系统【5 ，8 1 于上世纪8 0 年代初开始商用，北美的a m p s 系统和 欧洲的t a c s 系统是当时的主流。 从技术上看【l 】，1 g 较好地实现了传输信道的动态性，并在一定程度上达到了 用户终端动态性的要求。其措施主要有：采用频分多址( f d m a ) 接入技术来达到 对用户进行动态寻址的目的；采用频率规划和蜂窝式网络结构的方式来达到扩大 覆盖范围、增加用户容量的目的；采用高性能的模拟调频方式和二重空间分集接 收技术来达到克服选择性衰落的目的。 2 2 2 第二代( 2 g ) - 数字蜂窝移动通信系统 数字蜂窝移动通信系纠5 ，8 】于上世纪9 0 年代初正式走向商用，欧洲的时分多址 ( t d m a ) g s m 系统和北美的码分多址( c d m a ) i s 9 5 系统是其中的代表。 相比第一代( 1 g ) ，第二代( 2 g ) 则较好地满足了传输信道和终端的动态性需 求，实现了真正意义上的移动通信。2 g 以数字化为基础，采用更加科学的时分多 址( t d m a ) 技术或码分多址( c d m a ) 技术来达到对用户进行动态寻址的目的； 采用频率或相位规划达到复用的目的，从而保证了基站的覆盖范围和容量。另外， 还采取了如下一系列措施来满足信道的动态性要求【1 ，6 】： 1 ) 数字式调制，数字式调制具有很好的抗干扰新能，g s m 系统中采用： g m s k 、i s 9 5 系统中采用q p s k ； 2 ) 纠错码，2 g 系统中采用了两种纠错码：卷积码( g s m 、i s 9 5 ) 、级联码 ( g s m ) ； 3 ) 功率控制技术，功率控制主要用来克服无线通信中的慢衰落和远近效应， 在像i s 9 5 这样的白干扰系统中功率控制显得更加重要； 4 ) 自适应均衡技术和r a k e 接收技术，这两种技术主要用来克服频率选择性 衰落与多径干扰，前者主要用在g s m 系统中，后者主要用在i s 9 5 系统中； 5 ) 交织编码技术，通过对信道进行交织编码( 如帧间交织、块交织) 处理来 克服时间选择性衰落； 6 ) 空间分集技术和极化分集技术，这两种技术主要用来克服空间选择性衰 落。 5 电子科技大学硕士学位论文 2 2 3 第三代( 3 g ) ：宽带蜂窝移动通信系统 第三代( 3 g ) 移动通信系统【5 】于本世纪初开投入运营，多媒体业务是其主要特 征，目前在许多国家和地区已经进入了大规模商用阶段。目前主流的3 g 标准主要 有北美的c d m a 2 0 0 0 、欧洲的w c d m a 以及我国提出的t d s c d m a 。 相比第二代( 2 g ) ，第三代( 3 g ) 在传输信道动态性、终端动态性的基础上又 引入了业务动态性【8 】，它使得用户可以在单一的语音或数据业务与多媒体业务之间 进行自由的切换。 在宽带蜂窝移动通信系统中，主要采取如下一些技术手段来保证网络的服务质 量和容量【1 ，6 】： 1 ) 2 g 中被实践证明的行之有效的各项技术； 2 ) c d m a 扩频技术的两面性，扩频一方面提升了通信容量和网络的抗干扰性 能，但同时也使得其固有的远近效应和白干扰特性更加严重，并且对功率 控制技术要求更加苛刻； 3 ) 多用户检测技术与智能天线技术，这是c d m a 系统中为了克服系统固有的 自干扰特性，而在上行链路所采用的技术； 4 ) 发端分集技术和空时编码技术，这是c d m a 系统中为了克服系统固有的自 干扰特性，而在下行链路所采用的技术； 5 ) o v s 码，为了更好地满足动态选择业务类型的特性，3 g 采用了不同速率 间仍然具有正交特性的o v s f ( 可变扩频比正交码) 多址码； 5 ) t u r b o 码，t u r b o 码具有很高的纠错能力，这一点很好地迎合了数据业务中 对误码率要求苛刻但实时性要求较为宽松的特点。 2 3c d m a 网络 2 3 1c d m a 技术的发展 c d m a e 6 】是c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ( 码分多址) 的缩写，该技术是多址 技术中的一种。所谓多址技术是指使得多个用户共用一条公共的信道的移动通信 技术，通常有三种技术从不同的角度来实现了这一目的，它们是f d m a ( 频分多 址) 、t d m a ( 时分多址) 和c d m a ( 码分多址) ，三者的主要区别【6 - 8 】如图2 1 所 示。 6 k “ c d m a 网络优化及其分析软件的现状与发展 做包 乃嘲 图2 - 1f d m a 、t d m a 和c d m a 示意图 f d m a 1 7 】把整个可分配的载波频谱划分成多个不同频带的子信道，每个子信 道可以并行传输一路话音或控制信息。t d m a t l 7 】把一个带宽固定的无线载波按时 隙划分成多个时分信道，每个用户占用一个时隙( 类似计算机处理器的时间片轮 转调度方式) 。c d m a t l 6 】技术的所有用户使用相同的频段，通过使用不同相位的 长短码加密来区分用户和基站，而不是将用户的信息从频率或时间上进行分离。 这种特点使得c d m a 技术在用户容量和信息保密方面有着较大的优势，然而，由 于所有用户占用相同频段，因此来自同一网络的用户彼此必然产生干扰，自干扰 特性也就成为其固有缺陷，随着用户的增加，用户之间的干扰增大，系统的解调 受到影响，其反向容量将会受到一定程度的限制。 c d m a 技术的问世缘于战争的需要，初衷是美军为了防止自己的无线通信被 监听或干扰。由于软切换、功率控制等技术难题一直没有得到彻底的解决，c d m a 技术一直没有得到大规模的商用，直到上世纪8 0 年代q u a l c o m m 公司接手并成功 解决了诸多难题后，c d m a 才逐渐进入民用市场。 自1 9 9 3 年q u a l c o m m 公司提出的c d m a 技术正式成为技术标准后【5 1 ，以i s 9 5 和c d m a 2 0 0 0l x 为基础的c d m a 商用系统在许多国家和地区( 主要有美国、 韩国、澳大利亚和香港等地) 得到了广泛的应用。自2 0 0 3 年开始，作为3 g 标准 之一的c d m a2 0 0 0l x e v d o 系统开始在部分国家和地区逐渐进入商用阶段，且 发展迅速，加速了3 g 时代的来临。 2 3 2c d m a 网络的系统结构 图2 2 直观地展示了一个c d m a 网络的内部结构【8 】o 整个c d m a 网络由几个 功能独立但又密切相关的子系统以及相关功能实体组成。按照模块功能的独立性， 一个c d m a 系统被划分成了三个子系统基站子系统( b s s ) 、操作子系统( o s s ) 7 电子科技大学硕士学位论文 和网络子系统( n s s ) ，它们各自的职责如下。 基站子系统【8 】( b s s ) ：负责提供和管理移动台( m s ) 与网络子系统( n s s ) 之间的传输信道；控制移动台( m s ) 与相关功能实体之间的无线接口。 网络子系统【8 】( n s s ) ：管理通信业务，保证不同移动台( m s ) 之间以及移动 台( m s ) 与公用通信网之间建立通信。 操作子系统【8 】( o s s ) ：提供有效的技术手段来控制和维护网络中那些实际运行 的网元。 广一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 lo s s t 卣 o s s ：操作子系统b s s ：基站子系统n s s ：网络子系统 n m c ：网络管理中心d p p s ：数据后处理系统 s e m c ：安全性管理中心 p c s ：用户识别卡个人化中心 o m c ：操作维护中心m s c ：移动交换中心 v l r ：拜访位置寄存器h l r ：归属位置寄存器a c ：鉴权中心 e l r ：移动设备识别寄存器b s c ：基站控制器b t s ：基站收发信台 p d n ：公用数据网p s t n = 公用电话网 i s d n ：综合业务数字网 m s ：移动台图 图2 - 2 c d m a 网络结构 2 3 3c d m a 网络的基本特点 c d m a 移动通信网络主要具有以下特点【2 8 】： i ) c d m a 网络由若干个功能相对独立的子系统组成，其中起着核心控制作用 的网络子系统能够与多种公用通信网( 如p s t n 、i s d n 等) 相互通信。此 外，子系统之间、子系统与公用通信网之间都有详细的、标准的接口规范， c d m a 网络的服务提供商必须支持这些接口以便实现不同网络间的相互通 信； 2 ) 理论上c d m a 网络可以实现全球漫游，因为众多的c d m a 网络彼此连接 成一个整体，能提供穿越国际边界的自动漫游功能； 3 ) 鉴权、加密等功能的引入使得用户信息和网络传输的安全得到了充分保 8 p 软件的现状与发展 务，而且还可以提供很多种补充业 5 ) 由于用户使用同一频段，因此c d m a 网络具备很高的频率复用系数，此 外，语音激活、功率控制等技术的运用大大提升了网络的总体容量，大约 是模拟系统的1 0 2 0 倍，t d m a 系统的4 倍； 6 ) c d m a 系统抗干扰能力强，覆盖区域内的通信质量高； 7 ) 相比g s m 系统的用户终端，c d m a 系统的用户终端有着更低的发射功率， 配得上绿色终端的称号。 2 4c d m a 网络优化 2 4 1 网络规划与优化概念 网络规划是这样一个过程【2 】：根据实际的地理环境和客户对网络质量与容量的 具体需求来设计移动通信网络的合理布局，力求做到以最小的投资来满足客户的 需要。 从上面的定义可以看出，网络规划首先需要了解客户的需求，满足客户需求是 网络建设的终极目标；地形地貌对无线信号的传播影响很大，是技术上制约客户 需求能否得到满足的重要因素，需要通过各种途径了解规划区域的地形地貌特征； 客户需求和地形地貌信息是网络规划的基础。 作规划时，应该尽量站在客户的角度来考虑问题，争取以最小的投资取得最佳 的效果，应该尽量使用客户现有的资源，除非从技术角度客户资源确实无法利用。 网络优化【2 】是根据无线系统的实际表现、实际性能，对系统进行分析，在分析 的基础上通过对系统参数的调整，使系统性能得到逐步改善，达到现有系统配置 下能提供的最优服务质量的过程。 网络规划和优化在整个项目实施过程中居于非常重要的位置：网络规划是整个 项目实施的基础，然而，网络的正常运营，必须通过持续的、及时的网络优化去 发现并解决网络中存在的问题或缺陷才能得以保证。 2 4 2c d m a 网络优化流程与方法 c d m a 网络优化按照介入时间的不同一般分为两个阶段【3 ，9 】：工程优化和运维 9 电子科技大学硕士学位论文 优化。工程优化【3 】介入的时间点是网络建设初期或扩容后初期，旨在提升整个 c d m a 网络的总体性能。运维优化【3 】是在网络正式运营期间介入的，即所谓的日 常优化，它通过整合路测数据、o m c 的统计数据、c o t 测试数据以及用户的投诉 建议等各方面的信息，来进行综合分析从而定位出网络的质量和容量问题，旨在 排除网络中局部地区的故障或提升单站的性能。 2 4 2 1 工程优化 工程优化较早介入的目的【3 ，9 1 在于扩大网络的覆盖范围、增加网络的容量以及 优化网络的各项关键性能指标( k p i ) ，如呼叫建立成功率、系统软切换成功率、 业务信道掉话率、硬切换成功率、呼叫建立时长以及掉话率等，其主要工作流程 如图2 3 所示： 射频数据检查卜一 划分基站群卜叫确定路测线路卜_ i 路测 完成 基站群划分原 则 是 且 路测选择原则il 路测数据分析 i 否 弋 满足网络 能指标 无线参数调整 图2 3c d m a 网络工程优化流程 工程优化采取的主要方法有【2 】： 检查射频数据：需要重点核实射频数据【7 】主要有：射频设计参数、基站位 置、天线、覆盖地域等。另外需要仔细验证扇区的实际p n 码、邻区表等 其他系统参数是否与设计的值一致； 划分基站群：划分基站群是指将较大网络区域( 甚至整个网络) 划分成几 个相对独立的较小的区域，来缩小排查故障的范围，这样有利于路测、资 源分配以及进行网络的微观研究； 路测：通过实地测量的方法获取网络的局部覆盖隋况和运行状况； 分析路测数据：通过后台处理软件( 如中兴通讯的专业网络优化分析软件 z x p o sc n a 等) 对路测数据进行分析，去定位网络的病因所在； 调整无线参数：针对分析结果，对基站子系统( b s s ) 的各项参数进行合 理的调整，如天线的方位角、下倾角，扇区的p n 码，邻区列表，基站的 搜索窗大小等。 1 0 v 现状与发展 留下来的问题会慢慢浮出水 网络中局部区域的性能变差 从而致使全网的整体性能明显下降，这是c d m a 网络需要及时进行运维优化的根 本原斟3 ，碉。运维优化的主要工作流程如图2 4 所示。 图2 - 4c d m a 网络运维优化流程 从图中可以看出，运维优化主要从如下4 个方面【2 】来对网络的一泮i z t ：舭i = j 匕进行测试和 综合分析以便定位或预测网络中出现问题或潜在的缺陷，并提出相应的解决方案。 后台分析：针对操作维护中心( o m c ) 记录的话务统计数据进行分析，主 要关注相关k p i ( 如起呼成功率、呼叫建立时长、掉话率等) 和各种可能 出现的警告信息，以便从总体上判断网络的运行状况； 用户投诉：用户( 特别是v i p 用户) 的投诉信息，可以帮助网络优化工程 师快速了解问题出现的大致区域及可能的原因，以便作出快速的、有针对 性的响应； 路测【2 】：通过路测采集网络某局部覆盖区域的性能数据，然后通过专业的 分析软件对所采集的数据进行专业的专题分析，从而定位或预测网络中存 在的问题或缺陷； c o t 拨打测试 2 1 ：这种测试主要针对诸如车站、广场、酒店之类的用户密 集区进行，目的在于确保重点区域的网络性能。 11 电子科技大学硕士学位论文 2 5c d m a 网络优化分析软件的现状与发展 网络优化是一项复杂的系统工程，涉及到数据采集、数据分析、方案实施、结 果评估等多项工作，在这些众多的工作中数据分析无疑是最为至关重要的一环。 如果数据分析不合理，不能够提出有效的、切实可行的解决方案，甚至提出了错 误的解决方案，这势必造成巨大的资源浪费和运营损失。 数据分析需要有大量的业务数据作为素材，才能深入揭示各种异常现象的深层 原因并提出正确且高效的解决方案。这些大量的业务数据主要来自两个方面：来 自o m c ( 操作维护中心) 的话务统计数据和来自路测( d t ) 所采集的测试数据。 前者反映整个网络在一个特定时间段内的运行状况，后者反映局部网络在特定时 段内、特定路段内的局部运行状态。 统计数据反映的是一种统计意义上的结果【2 】，不能深入揭示各种异常现象的深 层原因，而这正好是路测数据的优点所在。路测数据的缺点【2 】在于只关注局部时间、 局部地域的局部网络，因此无法反映网络整体性能，而这正好是统计数据的优点。 即是说，统计数据和路测数据实际是相辅相成的，在实际工程中，工程师们也经 常需要结合这两种数据的综合分析才能准确地定位问题并提出合理的优化方案。 然而，目前的现状则是：不同来源的网络性能数据通常被分开存放( 如话务统 计数据一般存放于关系数据库中，而路测数据主要以文件的形式存在) ，且针对不 同的数据通常配以专门的分析软件进行分开处理。以中兴通讯的“中兴z x p o s 网 络规划优化系统”为例，