通信网分析与设计

通信网分析与设计3G网络规划与优化设计目的通过课程设计，巩固和运用在《通信网分析与设计》课程中所学的理论知识和技能，差不多把握通信网络分析和设计的一样方法，进一步提高分析和设计能力，为今后开发和应用通信网络打下基础。设计任务要求当前3G移动通信设备越来越普及，人们对3G通信质量的要求也越来越高。而实现3G移动通信功能的网络系统包括无线通信网络、通信传输网络及核心网络。通信用户期望网络容量大、覆盖区域广、覆盖概率大、信道堵塞率及掉话率低，通信服务提供商则期望以最低的成本建筑符合用户需求的移动通信网络。这是一对矛盾。因此本次课程设计的任务确实是通过规划设计3G通信网络，以便学生在寻求通信质量和投入成本之间的合理折中时，差不多把握了规划移动通信网络的差不多知识，培养了差不多规划和优化移动通信网络的能力。设计内容设计报告内容包括3G无线网络、3G传输网和3G核心网的1网络规划基础2网络规划流程3网络详细规划4网络优化《通信网分析与设计》课程设计指导书课程设计题目—一3G网络规划与优化一、课程设计报告差不多内容及格式第1章移动通信网概述简介移动通信网的进展第三代移动网无线接入网(RAN)核心网(2第2章3G无线网络规划与优化2.1无线网络规划的基础无线网络规划的范畴系统需求WCDMA无线基础WCDMA无线网络中的元素无线接口协议结构通用地面无线接入网(UTRAN)的协议结构WCDMA无线网络中的信道配置扩频现象符号速率匹配多径衰落无线网络规划流程预规划时期物理层结构与性能上行链路与下行链路调制上行链路与下行链路扩频码字规划功率操纵切换覆盖规划容量规划自适应多速率详细规划覆盖与容量无线资源治理WCDMA无线网络优化关键性能指标网络性能监视覆盖、容量和质量增强参数调整第3章3G传输网的规划和优化3.1传输网规划基础传输网络规划的范畴3G传输网的组成元素传输网规划过程异步传输模式(ATM)信元的结构ATM协议层ATM中的复用和交换规模预算协议栈开销传输网预估举例微波链路规划错误率和ATM性能拓扑结构详细规划参数规划ATM上的业务流量治理网元和接口配置参数ATM规划特点的总结同步方案网络治理设计方案传输网优化传输网优化基础过程定义网络分析ATM层的分析参数设定第4章36核心网规划与优化核心网规划基础核心网络规划的范畴核心网中的元素核心网规划流程电路交换分组交换详细规划核心网优化参考文献二、提交设计报告的要求（一）所有设计资料封装在档案袋中，封皮注明设计题目（《通信网分析与设计》课程设计）、班级、姓名、学号、指导教师、设计时刻。档案袋内资料包括：设计任务书设计指导书设计报告附件（程序、图纸等，无可不加）并在档案袋封皮填写以上资料的件数及页数（二）报告使用A4纸手写或打印，绝对不能雷同。（三）列出参考文献，格式为：作者、文献名、出版单位、出版时刻。（三）收成、体会和建议。注：学生完成课程设后提交课程设计报告，要求将前述全部内容依先后顺序写成设计报告一份，要求文字通畅、字迹工整，文字许多于5000。三、时刻安排序号设计内容天数1分析问题，查阅资料、确定3G网络规划与优化方案22完成3G无线网络规划与优化问题13完成3G传输网的规划和优化问题14完成核心网规划与优化问题1总计5参考文献l、AjayR.Mishra著，蜂窝网络规划与优化基础，机械工业出版社，2004。2．张业荣等编著，蜂窝移动通信网络规划与优化，电子工业出版社，2003。3.华为技术编著，GSM无线网络规划与优化，人民邮电出版社，2004。4.WilliamH.Tranter等著，通信系统仿真原理与无线应用，机械工业出版社，2005。《通信网分析与设计》课程设计——3G网络规划与优化移动通信网概述第一代移动通信系统是模拟移动通信系统，在20世纪初开始了商业运营试验。它对移动通信的最大奉献是使用蜂窝结构，频带可重复利用，实现大区域覆盖；支持移动终端的漫游和越区切换，实现移动环境下不间断通信。第一代移动通信系统的显现和进展，最重要的特点是表达在移动性上，这是其他任何通信方式和系统不可替代的，从而终止了过去无线通信进展过程中经常被其他通信手段替代而处于辅助地位的历史。第二代移动通信系统是目前广泛使用的数字移动通信系统GSM及窄带CDMA(也叫cdmaoneIS95CDMA),数字信号处理技术是其最差不多的技术特点，提供了更高的频谱效率更先进的漫游。它对移动通信进展的重大奉献是使用SIM卡，轻小手机和大量用户的网络支撑能力。使用SIM卡作为移动通信用户个人身份和通信记录的载体，为移动通信治理、运营和服务带来极大便利。第三代移动通信系统是正在全力投入开发的系统，其最差不多的特点应当是智能信号处理技术，实现基于话音业务为主的多媒体数据通信，更高的频谱效率、更高的服务质量及低成本。实现全球无线覆盖，真正实现“任何人，在任何地点、任何时刻与任何人”都能便利的通信。第四代移动通信系统是多功能集成的宽带移动通信系统，是宽(广)带接入讦系统，现在处在概念时期，可提供的最大带宽为100Mbps。第四代移动通信将以宽带、接入因特网、具有多种综合功能的系统形状显现，专门可能到2018年就会显现相关的实验系统和手机模型。移动通信的进展趋势：(1)网络覆盖的无缝化，即用户在任何时刻、任何地点都能实现网络的接入。(2)宽带化是以后通信进展的一个必定趋势，窄带的、低速的网络会逐步被宽带网络所取代。(3)融合趋势明显加快，包括:技术融合、网络融合、业务融合。(4)数据速率越来越高，频谱带宽越来越宽，频段越来越高，覆盖距离越来越短。(5)终端智能化越来越高，为各种新业务的提供制造了条件和实现手段。(6)从两个方向相向进展——①移动网增加数据业务：1xEV-DO、HSDPA等技术的显现使移动网的数据速率逐步增加，在原先的移动网上叠加，覆盖能够连续;另外，WiMAX的显现加速了新的3G增强型技术的进展;②固定数据业务增加移动性:WLAN等技术的显现使数据速率提高，固网的覆盖范畴逐步扩大，移动性逐步增加;移动通信、宽带业务和WiFi的成功，促成802.16/WiMAX等多种宽带无线接入技术的产生。3G是英文3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代65忖、TDMA等数字手机(26),第三代手机一样地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页扫瞄、会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也确实是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千字节/每秒)以及144kbps的传输速度。国际电联ITU(InternationalTelecommunicationsUnion)提出的第三代移动通信系统IMT—2000(InternationalMobileTelecommunications-2000)标准由两个要紧部分构成：核心网CN(CoreNetwork)和无线接入网RAN(RadioAccessNetwork),无线接入主流技术采纳宽带CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)技术，支持包括语音、数据、图像及多媒体等数据速率高达2Mbit/s的综合业务，可实现多种增值服务，使移动运营商与服务提供商、制造商及传统行业形成良性互动。宽带CDMA有如下要紧特点：1)向下保持平滑兼容。为了爱护移动运营商的投资，宽带CDMA能够实现从现存的移动通信系统到下一代移动通信系统的平滑过渡，同时兼容现存的网络结构，信令协议能够后向兼容，不需引入新的呼叫模式。2)多速率和多业务。宽带CDMA的业务能力明显增强，能支持从话音到分组数据到多媒体的不同业务，同时能依照业务需要提供不同的带宽。多速率和多业务时移动多媒体中有紧密关联的两个方面。为有效使用系统的频谱资源，无线接口随时监测无线信道的瞬态性能、带宽和试验等情形，按业务需要动态的选择处理、混合匹配关键参数。在快速移动环境中，最高速率达144kbit/s；室外到室内或低速移动环境，最高速率达到384kbit/s；室内环境，最高速率达到2Mbit/s。3)抗干扰抗衰落能力强，保密性好。宽带CDMA技术在宽广的无线频谱上支持多路同步通话或数据传输，对每路话音、、数据或视像传输都分配一个网络的发送端和接收端都能识别的特定码字，以便传输的信息可在接收端重新组合，增强了保密性；宽带CDMA的宽广频谱使它关于市区环境中干扰和多径传播环境具有更高的抗干扰和抗衰落能力。4)高频谱利用率和低成本优势。5)全球兼容和漫游。3G无线网络规划与优化WCDMA无线网络规划的内容WCDMA无线网络规划可分为覆盖规划、容量规划、码片和频率规划、无线资源规划、切换规划、功控规划等众多方面，其中覆盖规划和容量规划是其核心内容。在WCDMA系统中所有用户在空中接口享有相同的干扰资源，每个用户阻碍其他用户并引发其发射功率的变化，因此在进行规划时，覆盖和容量是相关的，必须进行迭代运算。WCDMA覆盖规划覆盖依靠于所要覆盖的区域、区域类型和传播条件。WCDMA覆盖范畴的运算来源于链路预算和通过实测获得的无线传播模型校正。WCDMA链路预算中包含了一些GSM链路预算中不采纳的新参数，如干扰余量、快衰落余量、软切换增益等参数。链路预算的要紧目的是在对当前系统模型参数合理取值基础上，分析小区的最大承诺路径损耗，从而得出各种情形下的覆盖半径。WCDMA系统的链路预算不是一个单纯的线性过程，它和小区的负荷估确实是结合进行的。第一，必须依照在不同移动台速度下每种业务的质量要求，获得相应的上、下行的Eb/N0指标值(一样由设备厂家给出)，由此运算出各种业务的参考接收灵敏度。参考接收灵敏度与系统热噪声、业务速率和Eb/N0有关。然后，在设定或者已知小区负荷的情形下，上行最大承诺路径损耗的运算就变成一个简单的与GSM系统上行链路预算相似的运算过程。而下行链路的预算问题要复杂些，面对的是如何把有限的总发射功率分配给各个活动终端的问题。鉴于终端位置分布、终端软切换状态等不确定性，必须建立一个模型，做一些简化性的假设，然后才能运算出一个统计性的结果。WCDMA容量规划与GSM无线网络相比，WCDMA系统容量规划更依靠于覆盖，容量直截了当和功率预算有关。功率预算针对的是一种典型的业务，而WCDMA在实际中可能同时存在着多种业务类型，包括话音业务和高达384kbit/s的数据业务。这就意味着关于不同的用户，系统的容量在上行链路和下行链路是不同的。理论分析与仿真结果说明，上行链路的容量是下行链路容量的2〜2.5倍。由于WCDMA系统是干扰受限系统，容量的规划实质上是对干扰量的估量。关于下行负荷的估量，要紧是关于基站发射功率的估量。关于每个用户所要求的最小功率，由基站到移动台平均衰耗及移动台灵敏度决定，条件是不存在多接入引起干扰（包括小区内和小区外）。干扰引起的噪声提升使得移动台所需最小功率比原先有了提高，最后使得系统能接入的用户数减少。3．码片和频率的规划从网络规划的角度看，WCDMA系统中的码片和频率规划相对比较简单，要紧任务是为下行链路分配扰码。扰码组的码序列限制在512个，扰码在网络规划中被分配给扇区，因为扰码的数目太多，扰码分配这一繁琐的工作通常由网络规划工具自动完成。由于WCDMA系统的频率复用因子为1,为典型的空中接口干扰受限系统。假如运营商有两个或三个载频，那么WCDMA系统频率规划时要考虑到哪些载频分别用于宏蜂窝、微蜂窝和室内覆盖，同时还要考虑到本运营商内部宽带系统和窄带系统间的干扰和运营商之间的干扰。WCDMA无线网络规划的差不多方法WCDMA无线网络的覆盖、容量和网络性能之间的关系是相互阻碍、相互制约的。用户的分布、用户的移动速度以及用户的业务模型都直截了当阻碍到无线网络的覆盖、容量和网络性能。因此要准确地反映以后网络的实际情形，不仅需要通过链路预算、容量推算等方法估算网络的大致建设规模以及差不多建设方案，而且还需要采纳专用的网络规划和仿真工具，建立准确的地理环境模型、用户业务和行为模型，才能仿真出实际网络的运行成效。下面简单介绍两种差不多的基站推测方法。1．以无线网络覆盖为依据的基站推测方法在这种无线网络规划方法中，要紧需要把握如下几个关键点：确定业务类型并列出业务的链路预算属性，如AMR业务、384kbit/s室外业务，最大路径耗损为146dB等；确定传播模型，3G经典模型有COST23Hata模型、奥村模型等；传播模型的校正：一样是对不同的地理分区，选择3〜4个具有代表性的区域进行模型校正，一条测试路径应该是8字型或螺旋性，幸免系统误差；传播模型有效性的确认：校正后的模型，实测数据与模型的方差应不大于8dB,否则要重新考虑测试路径、地理分区、测试数据的有效性；参考业务一样应该在城区差不多覆盖：如3km2范畴。不同地理分区覆盖面积不同，覆盖面积与传播模型有关。基站预算=总覆盖区域/（参考业务覆盖范畴，如3km2）。2．以业务为依据的基站推测设计方法在这种无线网络规划方法中，要紧需要把握如下几个关键点。确定业务模型：包括分组业务模型和语音业务模型。CS业务要紧有如下模型：坎贝尔模型、等效爱尔兰法、PostErlang-B方法。以坎贝尔模型为代表，因为它是解决混合实时类业务模型的理论运算方法之一，其特点是该模型预算值适度。确定总业务量的推测分布。以坎贝尔模型算出基站预算=坎贝尔业务/基站坎贝站坎贝尔。核算CS域剩余信道容量是否满足PS域数据承载。如不能满足，则依照数据承载需要增加基站预算。取业务与覆盖算法的最大值为基站规划数。WCDMA无线网络规划流程图WCDMA网络中覆盖、容量和通信质量三种性能紧密相关，容量增加将阻碍覆盖质量，网络性能难于推测。由于WCDMA网络所支持的各种业务具有不同的特性，因此系统负荷和小区特性难于评估。这就对系统设计和优化提出了更高的要求，随着网络的增长，覆盖和容量的优化将更加关键。、优化流WCDMA网络无线优化过程分三个时期，即初期规划和基站勘察时期、RF优化时期、全网性能测试时期，如图1所示。这三个时期互相独立又互相结合，是一个完整的、不可分割的过程。.初始规划和基站勘查时期的第一步是进行RF的规划和模拟分析，得到RF网络性能表征图，如覆盖图、邻区表及系统无线质量等信息，在此基础上确认系统路测线路；第二步是通过天线初始方向角和倾角保证差不多的网络覆盖，通过单小区功能测试发觉网络问题，确保RF优化时期工作的顺利进行。.在RF优化时期，通过扫频和路测等手段来进一步发觉问题，如无线覆盖空泛、导频污染、邻区丢失等问题。在此基础上通过对天线高度、方向角和倾角调整和数据库修改等工作进行优化。.系统性能时期要紧通过路测进行呼叫性能的检测和评估。采纳不同业务下大量呼叫的路测结果分析结合系统统计的KPI指标，进一步对参数作修改和RF调整。系统各个时期都有助于形成标准的最优化的数据库，也有利于对系统无线规划模型的修正。二、优化手段.覆盖覆盖问题需要通过分别分析上下行方向的Ec和UE发射功率予以判定。下行方向Ec值就足以表示覆盖的好坏，而不需要考虑Ec/No,然而假如结合容量和质量进行分析，则需要综合考虑各种性能指标。（1）下行覆盖定义各种环境类型下的Ec值和Ec/Io值，假如不能达到则采纳优化手段予以保证。在实际的优化过程中，不同业务对Ec/Io的要求是不同的，必要的时候能够牺牲RSCP以确保Ec/Io满足业务的需求。（2）上行覆盖上行采纳手机发射功率与最大值的比较来判定是否达到覆盖极限。关于CS