第七章 网络优化工具的使用

1、移动通信网络优化第七章 网络优化工具的使用主要内容硬件工具频谱分析仪驻波比测试仪基站测试仪射频功率计定位设备信令分析仪路测仪表软件工具地理信息系统无线网络仿真软件话务分析统计软件无线网络优化平台硬件工具频谱分析仪频谱分析仪的原理对信号在频域上的测量有两种实现方式：第一种是在时域上采集信号，然后对其进行傅里叶变换，转换成频域信号。第二种方式是通过硬件电路直接接收信号。评价频谱分析仪性能的优劣一般可从以下几个方面的性能指标进行比较：工作频率范围：最大可以观察的频率范围。频率分辨率：分辨频率间隔信号能力。测量动态范围：同时测量大信号和小信号的能力。灵敏度：测量小信号的能力。内部失真：测量大信号的能力

2、。测试精度。测试速度。频谱分析仪的使用在移动通信网络优化工作中，频谱分析仪通常用于站点勘查、基站发射机测量和干扰测试等。图中有用信号的中心频率为2.420 GHz，附近干扰信号的中心频率为2.444GHz。驻波比测试仪驻波比的基本概念驻波比是驻波波腹处的电压幅值Vmax与波节处的电压幅值Vmin之比，即VSWR=Vmax/Vmin=（Vi+Vo）/（Vi-Vo）Vo/Vi称为反射系数k，则VSWR与反射系数k的关系为VSWR= （1+K）/（1-K）驻波比测试仪的组成及使用驻波比测试仪的校准与测试校准件转接线天线驻波比测试仪具有DTF（Distance to Fault）功能，可以对驻波比较高

3、的故障点进行定位。基站测试仪基站测试依据的技术规范基站测试仪是对移动通信基站性能进行测试的仪表，其测试项目和标准依据相关的国际标准。基站测试主要应用于基站设备的出厂检测、设备验收和运行质量检测。在网络优化过程中，如果怀疑基站的硬件存在问题，影响到网络的运行质量，可以使用基站测试仪按照相关的规范对基站进行测试。CDMA2000基站测试的主要项目对于基站的测试主要着重于发射机和接收机性能的测试。规范中的测试项目比较多，在实际测试中可以根据具体情况选择重点项目进行测试。对于CDMA2000基站，发射机的主要测试参数有：频率容限、最大输出功率、导频/MAC信道功率、波形质量、导频时间容限、占用带宽、传

4、导杂散、辐射杂散等。射频功率计射频功率计的类型（1）通过式功率计通过式功率计有输入和输出两个端口，工作时串联在发射机和天线之间，可以实现在线检测和在线监测。（2）吸收式功率计吸收式功率计又称为终端式功率计，只有一个输入口，用来离线检测发射机的输出功率。射频功率计的应用测量射频信号功率。测量无源器件的插入损耗。测量天馈系统驻波比。定位设备目前全球主要四个可以提供定位的系统，分别是美国的GPS系统、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）系统、欧盟的伽利略系统和中国的北斗系统。1GPS定位系统：GPS的全称为Global Positioning System，可实现全球范围内的精确定位和导航。GPS系统

5、由三个部分组成，即空间部分、控制部分和用户部分。（1）空间部分。GPS定位系统的空间部分是由24颗卫星组成，包括21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星（2）控制部分。GPS定位系统的控制部分包括分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站。（3）用户部分。GPS定位系统的用户部分由GPS接收机、数据处理软件等组成。GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。GPS的信号有两种：C/A码和P码。C/A码的误差是29.3m到2.93米。一般的接收机利用C/A码计算定位，精度在20米以内。P码的误差为2.93米到0.293米，是C

6、/A码的十分之一。但是P码只能为美国军方使用。GPS除了用于导航、定位、测量外，由于GPS系统的空间卫星上载有的精确时钟可以发布时间和频率信息。2. 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统BeiDou Navigation Satellite System，缩写为BDS是中国主研发、独立运行的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。北斗系统分为北斗一代和北斗二代两个系统。北斗一代：中国在2000年至2007年先后发射了四颗“北斗一号”卫星，是区域性（中国境内）的卫星导航定位

7、系统。北斗二代：中国在2007年4月14日至2012年10月25日先后发射了十六颗“北斗二号”卫星。形成了覆盖亚太大部分地区的服务能力，并在部分范围提供服务。信令分析仪移动通信网的接口GSM网络的接口A接口信令分析仪的使用使用A接口信令分析仪可以对A接口的信令进行分析，对网络中网络服务指标有问题的小区可分析呼叫连接和切换时的信令流程、信道负荷、每次分配TCH时的载频情况和掉话拥塞等问题。对于有线部分，则可以对各个相关接口等进行监视、统计分析，从而解决信令链路的负荷不均、不同厂家设备的互联互通等问题。使用A接口信令分析仪进行相关测试分析的一般步骤如下：（1）了解MSC和BSC之间的传输线缆连接情

8、况，将信令分析仪连接在BSC与MSC之间，如图7-14所示。信令仪一般可以同时连接多个2M传输线。（2）进行忙时话务量的测量及实时观察，采集一段时间（1小时或0.5小时）的A接口上的信令链路的信令消息，存储信令仪表中。（3）利用仪表的统计功能，进行各种消息包的统计，进行全局SCCP层、DTAP层、BSSAP层中的各种消息的统计列表， 查找统计中比例不合理的消息包。（4）利用仪表的过滤功能，进行各种消息包的过滤，查找不正常消息包产生的原因。（5）利用仪表的呼叫跟踪功能，搜索不正常的消息流程。也可侧重对指定用户进行跟踪。（6）综合各项分析结果，分析总结问题产生的原因，并提出相应的解决方案。BSC信

9、令仪MSC路测仪表路测仪表的组成路测仪表至少由5部分组成：测试终端、便携式电脑、无线网络测试及分析软件、GPS天线、数据线路测仪表的功能路测仪表一般具有以下功能：测试功能显示功能回放功能测量参数测量事件语音业务测试进行语音业务测试之前，先按照图7-15将测试手机、GPS等设备连接至笔记本电脑。因测试项目的不同，测试手机的数量可根据需要增减。然后设置测试模板，包括呼叫的时长、间隔、被叫号码等内容，再将待测地区的电子地图、基站数据库导入路测软件，确认GPS可以正常定位后，就可以开始测试了。软件工具地理信息系统1.GIS的基本概念一般地，地理信息系统可以定义为：地理信息系统是在计算机软硬件支持下，运

10、用信息科学和管理科学，对空间地理信息进行综合处理、分析和应用的系统。GIS具有如下基本功能：数据输入和预处理、数据编辑、数据存储与管理、数据查询与检索、数据分析、数据显示与结果输出、数据更新。地理信息系统一般包括以下几个模块：数据获取及预处理、数据库、数据处理分析及决策应用、信息输出地理信息系统按照不同的分类方法，可分为不同的类型：按存储数据的范围大小，可划分为全球的、区域的和局部的三种。按表达空间维数，分为2维和3维。按其数据结构一般有以下3种类型：矢量型：指基于多边型的，以X，Y坐标对来表示空间数据的点、线和面等图形的GIS。栅格型：指基于网格的，以二维数组来表示空间各象元特征的GIS。混

11、合型：指矢量数据结构和栅格数据结构并存的GIS。按是否直接存储时间尺度，分为静态和动态。如果考虑时间维度，也称为时态GIS或动态GIS。否则为静态。按事件处理内容和方式，分为事务处理或管理GIS和决策支持GIS。2.地理信息系统工具地理信息系统工具也称地理信息系统开发平台或外壳，它是具有地理信息系统基本功能的工具软件或开发平台，供其他系统调用或进行二次开发。应用比较广泛的地理信息系统工具有：Mapinfo、ArcGIS、GeoStar、MapGIS等。3.地理信息系统的应用地理信息系统广泛应用于资源管理、资源配置、城市规划管理、土地信息系统和地籍管理、生态及环境管理与模拟、应急响应、地学研究与

12、应用、商业与市场、基础设施管理、选址分析、网络分析、可视化应用、分布式地理信息应用等领域。随着GIS技术的不断发展和成熟，GIS在移动通信领域也得到了越来越多的应用，如：无线网络规划仿真、基站选址、基站信息管理、基站运行状态监控、无线网络质量分析与优化、传输网络资源管理、营业网点管理与选址等。（1）无线网络规划仿真：借助于GIS所提供的三维地理信息，无线网络规划仿真软件可以预测预规划基站的覆盖效果，可以对网络规划特别是基站规划起到指导的作用。（2）基站选址：利用GIS可以对整个城市的地形地物状况，基站的分布及覆盖范围进行直观的显示，从而帮助网络运营公司选择合适站址来建设新的基站，使基站的效用达

13、到最佳。（3）基站信息管理：应用GIS技术对移动基站进行管理可以方便的在地图上进行增、删、改、查等信息维护与操作。 （4）基站运行状态监控：将GIS系统与网络维护管理系统相结合，可以以直观、方便的图形化界面实时显示网络的告警、分级着色告警等级、快速定位告警、自动刷新基站状态、生成告警报表统计、进行性能分析以及话务量监控和告警等。 （5）无线网络质量分析与优化：应用GIS技术可以将各类网络参数（如基站天线高度、天线方位角和倾角、基站配置等）、各类话务统计指标（如接通率、掉话率、话务量等）以及路测指标（如接收电平、前向误帧率、掉话事件、未接通事件、语音质量等）直观地显示在地图上，从而辅助网络优化人

14、员进行网络质量分析、问题查找分析、制订优化方案。（6）传输网络资源管理：用GIS技术在地图上可以实现对光缆、电缆、传输设备等传输资源的管理维护，对传输资源信息可以方便的在地图上进行增、删、改、查等信息维护与操作。（7）营业网点管理与选址：借助GIS的空间分析功能，可对整体的网点开发计划和单点选址进行定量分析和科学规划选址等。 无线网络仿真软件仿真软件可以帮助规划人员在基站建设之前，大体上了解规划基站的覆盖效果，并可辅助规划人员对规划方案进行调整。由于仿真软件显示结果的直观性，有时也作为网络优化的辅助手段。此时需要把网络中所有的基站参数输入仿真软件，通过分析仿真结果来查找网络覆盖的不足之处。需要

15、注意的是，网络仿真的结果是存在偏差的，需要通过实际的测试对仿真结果进行验证。1.网络仿真的原理 移动网络的仿真有两种方式：一种是静态系统仿真，一种是动态系统仿真。静态系统仿真采用Monte Carlo仿真机制，系统进行独立的时间采样，称为“抓拍”。动态系统仿真采用时间驱动机制，可以仿真出移动网络各种指标随时间变化的细节。系统包含的仿真算法越复杂，越能反映出真实的系统性能，但所需要的仿真时间也越长。动态仿真要考虑无线链路的动态特性，需要实现各种网络层控制机制。2.网络仿真的流程 利用仿真软件进行网络规划的流程为：规划准备、预规划、仿真、结果分析、方案调整、站址勘查、基站调整、工程设计、规划结果输

16、出规划准备预规划仿真结果分析方案调整站址勘查基站调整工程设计结束（1）规划准备。规划的准备工作主要包括：了解网络现状：详细了解网络现状是做好网络规划的基础。需要了解的内容一般包括网络规模、网络结构、基站数据、话务模型、覆盖现状、网络负荷、网络质量以及市场发展规划等。无线传播模型校正。仿真软件是利用无线传播模型来估算链路损耗的，无线传播模型的准确度直接影响到仿真结果的准确性。为了使传播模型更接近当地的实际情况，需要在进行仿真之前，对传播模型进行校正。准备合适的电子地图。三维电子地图是网络仿真所必需的。不同类型的地区可使用不同精度的电子地图。一般，密集城区使用5m精度地图，一般城区使用20m精度地

17、图，郊区使用50m精度地图，农村使用100m精度地图。地图必须是较新的版本，最好在两年之内。（2）预规划。预规划阶段需要确定组网原则、网络结构、建设规模，初步确定基站的站址、基站配置、天线类型等。（3）仿真。将电子地图和基站数据（包括既有基站和规划基站）输入仿真软件，并设定终端参数、业务模型、用户分布情况等，即可开始仿真。（4）结果分析。仿真结果输出后，需要对仿真结果进行分析，评估仿真结果是否满足设计要求。一般需从网络覆盖、网络质量、容量满足情况、业务能力等方面来进行评估。如果不能满足设计要求，就需要对预规划方案进行调整，调整后再次进行仿真。以WCDMA网络为例，一般主要分析以下几项内容：最佳

18、服务小区（Best server）。Best server图（见图7-27）用来评价各个小区各自负责的最佳覆盖区域是否合理，是否符合覆盖区的业务密度要求。可以结合上行负载统计检查各个小区负荷是否均匀，同时观测有无出现覆盖区过大或者过小以及越区覆盖的情况。合理的Best server对控制软切换和导频污染的重要前提条件。Best server的调整可以通过调整天线的挂高、方位角和下倾角等来实现。导频强度。对于WCDMA系统，通常当导频信号强度大于-100dBm时，表示该地区有导频覆盖，移动终端能接入系统。考虑一定的余量，认为导频信号大于-90 dBm，移动终端能可靠接入。根据这一要求来判断在覆盖

19、区域能否达到连续覆盖，观察是否存在网络覆盖空洞。导频强度的调整可以通过增大基站发射功率、调整天线的挂高、方向角和下倾角等来实现。参见图7-28。导频Ec/Io。导频Ec/Io的分布图可以反映网络的导频覆盖质量。当导频信号的Ec/Io大于-15dB时，认为终端能够解调基站信号，该地区存在网络覆盖。当导频信号的Ec/Io大于-12dB时，认为终端能够较好的接入网络。通过分析导频Ec/Io图，可以查找网络是否出现导频覆盖质量差的地方。导频Ec/Io的调整可以通过调整基站发射功率、天线型号、天线挂高、方向角和下倾角等来实现。软切换。软切换一方面提高了上行的覆盖，另一方面占有了信道资源。因此必须设置合理

20、的软切换比例，控制软切换区域的大小。通过观测软切换图可以很方便地评估软切换区域是否合理、软切换比例是否合适。软切换的调整可以通过调整基站下行的导频功率、软切换参数和天线参数来实现。业务覆盖概率。业务覆盖概率是指在覆盖区域中某一用户的某种业务在某个位置发起呼叫的接通概率。通过业务覆盖概率图，可以评价不同种类业务的覆盖水平，检查是否达到规划目标的要求。（5）站址勘查。在地图选定的站址在实际的地理环境中不一定是最合适的，需要通过现场的勘查，来选择最终的规划站址。确定站址后，还要测量获取站址的经纬度、确定天线安装高度、方位角、倾角等参数。 （6）基站调整。完成站址勘查后，应根据勘查的结果对预规划方案进

21、行调整，使之更切合实际的地理条件和用户分布。（7）工程设计。工程设计阶段主要完成基站站址的详细设计，包括天线型号、高度，馈线型号、长度，基站详细配置，机房平面设计等内容，作为工程施工的依据。话务统计分析软件网络监测设备提供的话务统计数据量是非常庞大的，为了方便地获取我们所需要的数据，并以直观的形式呈现出来，需要开发话务统计分析软件。1.利用话务统计分析软件进行网络性能监测某运营商各省CDMA网络掉话率对比某地区CDMA网络各BSC无线接通率指标的对比情况。该网络共有2个MSC、9个BSC，9个BSC中大部分BSC的无线接通率均大于97%，只有BSC2-2和BSC2-3较低，需重点关注2利用话务

22、统计分析软件查找网络问题某网络中掉话率最高的10个小区MSCMSCBSCBSCBTSBTSSectorSector行政行政区区基站名称基站名称业务信道掉话率业务信道掉话率189180蓟县蓟县桑梓14.29%188622蓟县蓟县穿芳峪13.64%187971汉沽汉沽大神堂13.33%188651蓟县蓟县黄崖关12.50%1413400塘沽塘沽通达实业12.50%117231武清武清小王古庄11.76%186402宁河宁河潘庄10.00%195191静海静海大十八户10.00%188040汉沽汉沽洒金坨10.00%2619240西青西青公安局10.00%除了利用TOPN分析法查找性能指标最差的小区，也可以在软件中设定一个门限，凡是指标劣于该门限的小区由软件自动列出。例如表7-3列出了某网络中所有业务信道负载率大于55%的小区MS