无线网络结构评估体系及优化策略

1、无线网络结构评估体系与优化策略一、 网络结构概念的引入GSM网络经过十几年的发展，其优化技术越来越成熟，但是随着业务和网络规模的不断扩大，网络中的一些深层次问题也逐步显现出来。其中一个比较重要的问题就是在一些大城市GSM网络质量有逐年恶化的趋势，本文将从无线网络结构的角度对这一问题进行探讨。网络质量最终是由信噪比C/I决定的。因此质量既与覆盖好坏C相关，又与干扰大小I相关。对于弱覆盖问题，主要通过增强覆盖来解决。对于干扰问题，除外部干扰外，内部干扰有可能来自于两个方面，一方面是频率没有设置好，另一方面是频率无法设置好。前者是由于频率设置不合理导致同邻频干扰，我们称之为频率问题，后者则是由于网络

2、结构复杂导致频率难排，此时频率干扰已经几乎无法避免，我们称之为结构问题。对于频率问题，我们可以通过频率调整来解决，而对于结构问题，则要通过网络结构调整来解决，这时通过频繁的变频来提升网络质量的空间已经非常有限。那么，究竟什么是网络结构呢？简单来讲，网络结构就是网络中基站的布放和配置，包括站间距、站高、天线方向和下倾、小区载波配置、室内/外站点分布、直放站分布等。网络结构复杂是指无线信号杂乱、重叠覆盖和过覆盖现象严重，导致无线环境恶化，频率难排，干扰和底噪上升。对于网络结构不合理造成的网内干扰现象往往被忽视，即使意识到这个问题，也只是停留在表面，无法对其进行定量评估并指导优化工作开展。而在现网的

3、优化工作中，我们发现通过变频来改善网络质量的空间越来越有限，逐渐感觉到网络结构对于网内干扰的影响越来越大，因此如何来描述网络结构、如何来评价网络结构、如何来优化网络结构，对于网络优化工作来说是非常重要和必要的。二、 网络结构的评估方法2.1 网络结构评估体系为了区分出究竟是频率引起的干扰，还是结构引起的干扰，我们建立了网络结构评估体系，通过引入网络结构指数等指标来评估某个区域无线网络结构的健康程度。以上是网络结构评估体系各指标的构成图，该评估体系引入三级结构标签，从不同层次和角度来表征和描述网络结构。一个区域可以打上一个结构标签用来评估其网络结构的健康程度，这个标签又分为三级，下一级结构标签是

4、对上一级标签的进一步分解，分析导致结构复杂的原因。通过建立三级网络结构评估体系，我们对网络结构的评估可以做到定量评估、分类评估和逐级评估。下面对主要的网络结构评估指标进行说明：2.2 网络结构指数该指标计算公式定义如下：其中，COsi：周边小区i对服务小区s的同频相关系数，即周边小区i在服务小区s的测量报告中出现且信号强度差>-12dB的比例；Ni：周边小区i的载波数；Nall：总频点数，900网络取值95（不含EGSM），1800网络取值125（或100）。网络结构指数反映了该区域载波叠加的程度，指数越高表示越难排频，潜在频率干扰风险越高，该指标在数值上表示由于网络结构问题导致平均受到

5、干扰的概率。网络结构指数较高的区域定义为结构复杂区域。网络结构指数示意图如下：该指标的推导过程如下：假设服务小区有Ns个载频，周边小区有Ni个载频，总载频数为Nall个，在频率随机分配时，这两个小区的同频频点数为：；周边小区i对服务小区s的干扰概率为：；服务小区受到的总干扰概率（即网络结构指数）为：。在计算网络结构指数时，需要注意以下几点：（1） 由于900和1800频段上完全隔离，不会相互干扰，因此在计算指标时也要分别计算。（2） 这里的周边小区与网络中实际定义的相邻小区不同，只要在本小区测量报告中出现的小区都应该计算在内。（3） 每个小区先单独计算网络结构指数，但对网络结构复杂程度进行评估

6、时，要以区域（小区簇）为单位进行评估，小区簇里面至少应该有一次整体的频率复用（约200载波），计算区域相关指标可以通过对每个小区进行加权平均得到（以话务量作为加权因子）。（4） MR测量报告中的服务小区信号强度是功控后的结果，在取-12dB门限时需要将服务小区的测量电平进行补偿，即主/邻小区都用BCCH信号强度计算。一般若在BSC取该数（例如利用爱立信的NCS工具），则系统已经将其自动补偿。下图是广州某片区域的网络结构指数分布图：2.3 重叠覆盖度该指标计算公式定义如下：该指标反映了该区域有多少个强信号小区进行了重复的覆盖。网络结构指数反映载波叠加的程度，而重叠覆盖度则是反映小区叠加的程度，重

7、叠覆盖度较高的区域定义为过度覆盖区域。重叠覆盖度示意图如下：2.4 冗余覆盖指数其中，COis：本小区s对周边小区i的同频相关系数，即本小区s在周边小区i的测量报告中出现且信号强度差>-12dB的比例该指标反映某小区对C的正面贡献以及对I的负面贡献的关系，表示由于网络结构因素该小区对其他小区干扰的程度，在数值上表示该小区影响其他小区话务与自身话务的比值，用于寻找造成网络干扰的小区。冗余覆盖指数较高的小区定义为高干扰小区。冗余覆盖指数示意图如下：（冗余覆盖指数=B/A）需要注意的是，这里的COis与网络结构指数中的COsi有所不同，这里的COis是指本小区s对周边小区i的同频相关系数，即本

8、小区s在周边小区i的测量报告中出现且信号强度差>-12dB的比例。冗余覆盖指数的推导过程如下：本小区有Ns个载频，周边小区有Ni个载频，总载频个数有Nall个，在频率随机分配时，这两个小区的同频频点数为：，本小区s对周边小区i的干扰载波数为：，将周边小区受到的干扰累加，再除以本小区载波数Ns，得到干扰载波数与该小区本身载波数的比值，假设不考虑载波利用率的差异，那么这个比值实际上表示了受该小区干扰话务量与该小区本身话务量的比值（即冗余覆盖指数）为：。冗余覆盖指数与网络结构指数的计算公式非常相似，这两者的区别见下表：结构指标网络结构指数冗余覆盖指数公式  物理意义反映本小

9、区受到周边小区的干扰（“别人对我的影响”）反映本小区对周边小区的干扰（“我对别人的影响”）数值代表含义本小区受到的平均干扰概率本小区对周边小区干扰话务与本小区自身话务比值用法找出受到结构问题影响的区域找出引起结构问题的高干扰小区2.5 网络结构相关指标的局限性由于每个MR测量报告最多只能上报6个邻区测量信息，并且还包含了900/1800双频段，若还有更多的邻区也是强信号小区，那么已经无法将其统计进来，因此利用MR统计的网络结构指数、重叠覆盖度等指标比实际真实值要小一些。若要减少与实际结构的差距，可以适当提高计算门限，例如从-12dB提升至-9dB。即使利用MR得到的结构指标偏小一些，但是也有相

10、对意义，结构指数相对较高的区域就是需要重点整治的区域。此外，利用扫频测试数据来计算网络结构相关指标可以解决这个问题，但是一般扫频只能在道路上进行，没有MR统计结果全面，它只能反映网络结构在道路上的影响。2.6 利用扫频数据评估网络结构的方法扫频可以得到每个小区的信号强度，并且它不受是否定义了测量频点的影响，也不受测量上报小区个数的限制，因此可以较为真实的还原网络结构的本身面目，在道路优化中可以得到较好应用。利用道路扫频数据也定义了以下道路结构指标：（1）道路网络结构指数=低于最强信号12dB范围内所有小区的载波数/理论可用总频点数*100%该指数反映了该路段受到较强载波叠加的程度，指数越高表示

11、在该路段越难排频，潜在网内频率干扰风险越高。（2）道路重叠覆盖度=道路上弱于最强信号12dB范围内的小区数（含最强信号小区）该指数反映了该路段有多少个强信号小区在同时覆盖。（3）道路冗余覆盖指数=道路上该小区不是最强且弱于最强信号12dB范围内的采样点数/该小区作为最强小区的采样点数该指数反映了覆盖道路的某小区对C的正面贡献以及对I的负面贡献的关系，表示在该小区的覆盖中有多大的比例是冗余和负面的。下图是广州某片区域的道路网络结构指数分布图：三、 网络结构相关问题思考为了更加深入的认识网络结构，我们将网络结构与网内干扰、网络底噪、频率优化的关系进行探讨。3.1结构评估与干扰评估的关系我们在评估网

12、内干扰时，一般会采用网内干扰系数、干扰源系数等指标。网内干扰系数考虑服务小区与周边小区之间存在的同频和邻频干扰，表示服务小区受到实际频率干扰的概率，其计算公式如下：。其中，ADJsi表示周边小区i对服务小区s的邻频相关系数，即周边小区i在服务小区s的测量报告中出现且信号强度差>3dB（暂定）的比例，NCOsi、NADJsi分别表示周边小区i与服务小区s出现同频、邻频的频点个数。而干扰源系数反映某小区对网络带来的实际干扰，在数值上表示这个小区对周边所有小区的总干扰话务量与服务小区话务量的比值（在不考虑负荷的情况下，用载波数代表话务量），其计算公式为：。下面将这两个评估干扰的指标与上节的评估

13、结构的指标进行对比。假设不考虑邻频干扰，若当频率随机分配时，两个小区的同频频点数，即，这时，网络结构指数与网内干扰系数完全相等，冗余覆盖指数与干扰源系数完全相等。也就是说，网络结构评估是网内干扰评估在频率随机分配时的特例，二者表示的意义是一致的。这四个指标之间的关系归纳为：（1） 网络结构指数和网内干扰系数表示它受到的干扰，而冗余覆盖指数和干扰源系数表示它带来的干扰。（2） 网络结构指数和冗余覆盖指数表示只考虑结构因素的平均干扰，而网内干扰系数和干扰源系数表示综合考虑了结构和频率因素的实际干扰。综上，网络结构评估与网内干扰评估的关系可以总结为以下几点：（1） 二者评估的角度不同。干扰评估用来分

14、析质量问题，看质量是否与网内自身频率干扰相关；结构评估用来分析网内干扰问题，看网内干扰主要是由于结构不合理导致的还是由于频率不合理导致的。（2） 二者考虑的内容不同。干扰评估考虑实际频率配置情况；结构评估不考虑实际频率配置，反映频率完全随机分配时的干扰情况。（3） 二者反映的结果不同。干扰评估反映实际网内频率干扰；结构评估反映由结构引起的平均频率干扰，也就是底噪。3.2 网络结构与网络底噪的关系网络结构指数反映了周边小区在服务小区内载频叠加的程度，这些载频实际上就构成了对该服务小区的干扰。不考虑频率的网络结构指数反映了这种平均频率干扰的程度，而干扰在频率上的平均就是底噪。因此，网络结构决定了网

15、络底噪！也可以说网络结构决定了网络平均信噪比水平。网络结构指数越高，则网络底噪越高，平均信噪比就越低。我们可以根据网络结构指标和信号强度计算出的网络的结构底噪，再加上频率就得到实际的干扰电平。我们可以根据小区间的相关性对频率进行差异性设置，因此干扰电平一般会小于结构底噪，两者差值大小恰恰可以反映频率配置方案的优劣。考虑结构因素计算出来的结构底噪可以与实际测试出来的网络底噪进行对比，若跟其他区域相比，某个区域的实际底噪远高于结构底噪，说明该区域可能存在外部干扰。3.3 结构优化与频率优化的关系结构和频率是构成网内干扰的两大因素，结构问题是底层问题，好比楼房的根基；频率问题是上层问题，好比楼房的地

16、面建筑。楼房能盖多高要看根基深不深以及楼层砌得稳不稳；网络质量能有多好要看网络结构好不好以及频率用得好不好。但楼房根基是决定楼房基本高度的基础，同样网络结构也是决定网络基本质量的基础。同时，网络结构还是频率优化的约束条件，结构越复杂，频率优化对网络质量起到的作用越小；就像楼房若根基不深，上面砌得再好也不可能达到理想的高度。四、 网络结构的调整策略若某区域由于网络结构带来了较为严重的干扰问题，就需要通过网络结构调整来解决，其总体思路如下图所示：针对网内干扰问题，我们可以利用网络结构指数、网内干扰系数来判断是要进行结构调整还是要进行频率调整。将每个受到评估的区域撒在上图中，然后根据每个区域不同的特

17、征选择不同的优化策略，具体可参考下表：类别特点区域评价优化调整思路特征区域1网络结构指数高，网内干扰系数高网内干扰严重主要原因是网络结构复杂进行结构优化特征区域2网络结构指数低，网内干扰系数高网内干扰严重主要原因是频率规划得不够好进行频率优化特征区域3网络结构指数低，网内干扰系数低网内干扰较小，结构和频率都没有太大问题若该区域存在质量，则需考虑是否存在外部干扰和硬件故障特征区域4网络结构指数高，网内干扰系数低网络结构较复杂，当话务增长后对网内干扰会有一定隐患当话务升高将存在质量恶化的风险，需做好结构优化调整的准备若存在网络结构问题，则可根据重叠覆盖度、小区载波配置等指标判断要控制覆盖还是要降低

18、载波配置。若要控制覆盖，可以调整天线方向、下倾、高度等物理结构，也可以调整发射功率。覆盖控制后网络结构将得到优化，如下图所示：控制覆盖若要降低载波配置，根据站间距的不同可进行小区分裂或话务下沉。站间距较远时，可用小区分裂方式来降低载波配置，同时还要做好覆盖控制，示意图如下：9载波9载波6载波6载波6载波小区分裂若需要降低载波配置且站间距较近时，可新建低站来吸收高站话务，并降低高站载波配置，同时还要做好覆盖控制，示意图如下：3载波3载波6载波6载波业务下沉9载波9载波此外，对于高业务密度区域要有效利用1800频段，实现双频网均衡发展，降低900网络结构复杂性及带来的网内干扰。综上，网络结构调整工

19、作需要从两个方面入手：规划层面和优化层面。在规划方面，需要在话务热点区域增加低层站点的规划建设，进行话务下沉，并且要增加1800载波投入，逐步将业务从900向1800网络迁移。在优化层面，要做好覆盖的控制，尤其要加大新站覆盖优化力度，争取做到随着站间距的不断缩小而小区之间重叠覆盖的程度能够基本保持不变。五、 网络结构优化实施案例上面提出的网络结构评估与优化体系，在广州现网得到了实际应用。广州GSM900网络结构指数与网内干扰系数渲染图如下： 下图是按照BSC统计的网络结构指数与网内干扰系数的分布关系：从以上各图中可以看出，网络结构指数与网内干扰系数具有较强的相关性，二者的相关系数高达0.72，说明目前广州GSM900网络的频率干扰主要是由网络结构因素造成的，需要大力加强网络结构调整工作。我们在广州现网试点区域通过计算网络结构各指标，找出导致网络结构问题的站点进行调整。该区域共有75个小区，我们