当前移动通信网络的规划与优化探讨

张同须

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

张同须 教授级高级工程师，现任中国移动通信集团设计院副院长。工业和信息化部通信科学技术委员会委员，北京邮电大学兼职教授。多年来一直从事大型电信网络的工程设计工作，现致力于IP及宽带移动通信网络的设计和研究工作。曾组织并承担CHINANET、TD-SCDMA等大型全国性骨干网络及新技术网络的工程设计，并编写了有关的技术体制和设计规范，获多个国家及部级奖项，发表数十篇论文，出版两本专著，有多项技术专利。2001年享受国务院政府特殊津贴。全国工程勘察设计大师。

1 当前移动通信网络规划与优化的必要性

移动通信网络是移动运营商进行网络运营的基础，其运营效率和给运营者带来的收入最终取决于网络的覆盖、容量和质量。而影响网络覆盖、容量和质量的最主要的部分就是无线网络，体现在Uu接口上。这也是网络规划、网络评测和网络优化所关注的领域。由于无线网络本身的特点，使得移动通信网络规划优化工作成为运营商日常关注的核心内容之一。

保持移动通信网络的持续、高效、高质量的运营，网络的规划和优化是必不可少的阶段和内容。网络规划是工程建设的前期所必须要做的工作。网络规划将从工程建设的角度实现投资成本与网络性能指标的平衡、双赢、和谐统一。例如通过网络规划可估算投资规模、预测网络性能、提高网络可靠性，特别是由于无线环境的复杂性和不确定性，必须通过网络规划寻求拟合理论模型与实际环境存在的差异，适当地对网络的相关问题进行预测，以尽可能达到理论与实际的一致性，也即尽可能降低网络未来的不确定性。

网络优化是一个持续不断的过程，需要根据用户数的多少与分布、业务种类和特点、网络忙闲和结构等因素随时来进行，通过优化来实现在发展中调整，在调整中发展，以保持高质量的网络运行。例如网络运行环境的不断变化需要通过优化来适应；物业、地理环境等客观因素限制了规划方案实施，无法按理想的形式进行布置时，就必须通过优化来弥补和消除影响；当业务预测和实际发展情况有所不同时，需要根据实际情况动态优化网络。更为需要指出的是，由于网络及技术的复杂性，以及实验室测试环境的限制，很多参数设置很难不在现场环境下就能准确地做出，也必须在实际的网络优化过程中加以调整。因此，通过网络优化将能适时调整解决不适应业务开展和不符合市场需要的问题，促使网络性能和服务质量的提升。

2 当前移动通信网络规划与优化的特点

与10多年前的移动网络不同的是，当前的移动网络尽管依然是蜂窝移动通信网络的架构，但无论是在用户规模还是在业务种类，无论是在网络架构还是在技术更新，都有了很大的变化。可大致归结为如下几点。

（1）数据业务发展迅速。经过多年的发展，话音业务将逐步走进成熟期，增长趋于平缓，数据业务对ARPU值的贡献日益显著。这种承载的业务性质的变化越来越给网络规划优化的内涵带来变化。根据中国移动公布的业务发展数据显示，2010年的数据业务收入已经占到其总收入的30%左右。国外有的移动运营商例如日本的软银，其数据业务收入已经超过其总收入的一半以上。由于数据业务的种类繁多，与话音业务相比有非常大的不确定性，因此就给网络的规划和优化带来很大的挑战。再加上服务质量要求多变，规划优化就不能只考虑一种业务的QoS要求。

（2）网络与用户规模的不断增大。目前中国移动的用户数已经超过6亿户，是全球最大的一张移动通信网络。从市场情况看，用户数的迅速增加，使得其使用率增加，使用时间延长；同时业务种类丰富，业务界限模糊，内容提供商也众多，个性化要求高，资费方式灵活，市场需求变化非常快，这样对网络的要求也日趋复杂。从网络角度看，由于频率资源的限制，使得网络频率复用度很高，小区很密，不得不在某些时段和某些地域使用半速率，网络底噪抬升，网络质量下降。这些都需要通过网络优化的手段加以逐步解决。

（3）多网并存，多网协同规划。当前，存在多运营商和多网并存的局面，给网络的规划和优化带来新的课题和复杂性。中国移动目前就必须从2G/3G协调共存的角度做好网络优化工作，如果再考虑到WLAN网络以及未来的TD-LTE网络的话，将来就要考虑四网协调的问题，复杂度可见一斑。

（4）网络结构和新技术的引入带来新的变化。当前，网络的IP化已经逐步在扩展到网络的各个层面。中国移动的核心网已经基本100%IP化，以软交换技术架构利用IP网络来承载。信令网、无线接入网、传输网也都在IP化。而IP化的引入也使网络的结构产生变化，逐步向扁平化方向发展，这样网络规划优化也将会面临网络结构的调整和变化。另一方面，一些新技术的引入，特别是3G网络的智能天线、HSDPA等新技术引入也将导致规划优化方法的变化。

（5）用户对运营商的要求提高。由于越来越多的用户使用移动网络，再加上竞争形势的日趋激烈，使得用户对运营商的要求越来越高，这样就使运营商不得不在服务水平上尽可能地提高。例如在覆盖方面，目前中国移动网络的覆盖几乎延伸到了各个层面，包括地铁、大楼、机场、隧道、高速公路、海面、边缘山区等特殊区域都通过各种新技术的手段加以覆盖，以换取客户的满意度。这样也给网络的规划和优化带来难度。另外，在产品质量，业务管理，业务支撑，接入效率，接入成本，计费方式，市场预测等各个方面都必须进行改进和优化。

（6）网络运行环境的日益复杂。宏观经济的快速发展使得用户和业务预测相对滞后，特别是城市建设日新月异，城市中的建筑、道路、桥梁、植被等快速变化，这些都给规划优化带来了新的难度，同时也需要有新的规划优化方法引入。

（7）终端的智能化和多样化给网络带来了新的影响。终端的快速发展这几年变得尤其明显，智能化和多样化是一个明显的方向。同时终端已经不仅仅只是一个通信工具，甚至很多人都忘掉了其通信的基本属性，利用移动终端作为上网、娱乐、工作甚至新的生活方式已经成为了一个主流方向。这种变化不仅仅体现在终端上，对网络也产生了影响。数据业务与话音业务在用户地理分布、呼叫模型存在差异；从以网络为中心开始向以用户为中心转移；用户感知将重于网络性能等。网络的规划优化就应该及时面对和适应这些变化。

3 当前移动通信网络规划与优化的主要内容和方法

移动通信网络一切做法都是围绕着覆盖、容量和质量来进行的。处理好了这3者的关系，也就意味着网络就建设和运营好了。同样，网络的规划和优化也是围绕着这3个维度来进行的。一般而言，网络的规划和优化遵循的原则是：综合建网或优化成本最低，盈利业务覆盖情况最好，网络有效容量最大，核心业务服务质量最优，网络未来可升级性最好，竞争力最强等。网络规划优化的主要内容就是如何合理有效地利用各种资源满足用户对网络性能的最高需求。例如天线资源，包括天线高度、位置、下倾角、方位角等；无线资源，包括承载信息的频率、码字、功率、时隙等；传输资源，包括接口带宽、传输路由等；网络资源，包括路由交换资源等。

通常，一个完整的无线网络规划是由规划目标定义及需求分析（确定网络覆盖、容量与业务质量的各项指标），传播模型校正，无线网络的预规划（不使用网络规划工具，仅根据链路预算和容量估算对基站数目做粗略计算），站址初选和查勘，无线网络的详细规划（通过站址查勘，取得站址详细资料，输入到网络规划工具进行仿真）等几个阶段构成。而规划目标则按照覆盖、容量和质量的要求，主要包含连续覆盖业务要求、接入成功率、呼损率、覆盖指标和质量指标等。

类似地，无线网络优化的主要目标就是无限趋近网络的最佳工作状态，尽可能通过网络性能提高满足不断变化和发展的业务需求和用户需求，这是一个长期的、不断循环的过程，包括无线网络评测、无线网络数据采集、数据分析、制定优化方案、评估等几个步骤。

优化过程首先是根据定期进行的网络评测结果对网络质量进行评估，对网络的覆盖、容量和质量进行综合评价，找出网络中存在的问题进行网络优化。然后就是要建立网优平台，开始进行相关数据的采集。在获得数据之后，下一步就需要对数据进行分析，需要从宏观和微观的角度进行考虑，既要考察某个具体基站的运行状况，更要从全网的角度考察系统的性能。网络的覆盖与容量及其变化范围、变化趋势、波动情况不仅仅与用户的直接感受有关也是后期网络优化的依据。最后，还需要根据不同的网络情况制定相应的网络优化解决方法，主要是网络中各个厂家参数的配置和调整、优化方法，这些方法将对覆盖、容量和质量进行增强，满足相应的需求。对优化方案进行评定后就可以根据优化方案进行实施。网络优化解决方法在实际工作中将体现为网络优化建议，根据这些建议进行网络调整，并再次通过数据收集以确认这次网优的有效性和准确性，从而就形成了网优的成果，完成了一次网优过程。

由于3G网络的建设，使得网络的规划和优化和只有2G网络时相比有了很大的变化。虽然原则、流程和达到的目标基本一致，关键的指标体系也都包括覆盖指标、容量指标、质量指标、呼叫接入指标、呼叫成功率指标和切换指标等，但采用的具体方法和手段，因技术不同以及需要考虑多网共存也有所不同。

在规划原则方面，由2G的分阶段规划实施向3G的一步规划、分步实施的原则转变。在规划工具方面，由于所采用技术的不同，2G采用的是TDMA技术，3G采用的是CDMA技术（TD-SCDMA综合采用了CDMA，TDMA，FDMA和SDMA技术），因此规划工具和方法也是不同的。相对于2G，3G更强调要支持多种类、多速率业务，包括PS和CS业务，对不同业务的优化是与2G不同的。在2G网络中覆盖、容量等优化工作相对独立，但是包括TD-SCDMA在内的3G网络是CDMA系统，具有自干扰的特性，存在不同程度的呼吸效应，也即覆盖和容量对于CDMA而言是相互关联的。如何衡量覆盖与容量的平衡也是需要重点考虑的问题。还有一个非常重要的问题是2G与3G长期共存，优化中既要考虑各个网络的网络质量，也要考虑两网之间的协同和切换，使用户的感受就像一张网一样。一般情况下，在3G网络建设初期重点要避免影响2G网络的稳定性，既保持2G业务的连续性，还要突出3G业务的高质量；在业务扩张的成熟时期，要考虑2G/3G的负载均衡，提高网络的资源利用率。在覆盖规划、容量规划、站址和天线选择、室内覆盖、干扰规避等具体的方法上，2G/3G也是有许多不同之处。可以说，整个的网络优化必须要从全系统的角度看问题，网络优化过程就是对受干扰影响的覆盖和容量进行不断分析研究及调整的过程。

无线网络优化技术是一个不断发展的过程，特别是随着3G网络的建设，新的优化方法、优化软件也不断出现，以满足新技术网络和多网并存及干扰协调等方面的需要。总体来看，常规的网络评估和分析方法包括：根据网管话务统计对网络性能指标进行分析，对不同层次的网络单元负荷及其构成进行分析，切换与位置更新分析，小区通话流程分析，DT（驱车测试），CQT（呼叫质量测试或定点网络质量测试），网络资源利用和瓶颈分析，建立符合实际情况的话务模型，容量预测等。还可以根据用户的投诉情况进行分析。优化手段包括参数优化，频率优化，容量优化，配置优化等。随着优化技术的发展，优化软件也应运而生，成为优化工作不可缺少的辅助手段。目前的优化软件大致有：路测数据分析软件，频率规划与优化软件，信令分析软件，话务统计数据处理软件，地理信息系统等。

4 移动通信网络规划与优化的新发展

随着网络规模的不断扩大，用户数的增加，业务的多样性，特别是市场竞争的日益激烈，一方面用户的需求不断提高，另一方面网络质量也面临着越来越大的压力。因此，移动运营商也在探索如何能够更好地应对这种局面。中国移动已经在体系层面和方法层面有了很好的探索。

在体系层面，中国移动已经探索如何建立一套面向客户感知的评价体系，体现“客户为根，服务为本”的企业运营理念。目前在省公司开始制定反映端到端业务质量的KQI和反映网络与网元质量的KPI指标集，构建了客户感知与业务质量的关联关系模型。探索工作为建立涵盖网元、网络、业务、客户4个层次，体现可用性、稳定性、完整性的面向客户感知的网络质量评价体系奠定了基础。

在方法层面，逐步建立先进的自动路测系统和网优平台，以实现面向端到端服务质量和用户体验质量的优化。自动路测系统是中国移动设计院实施的大型路测系统，该系统前端采用安装于移动车辆上的自动路测终端，可以全程监测道路覆盖及通信质量。后台有庞大的监控和分析系统，用于信息收集和分析工作。由于前端能够将大量的信令消息和测量报告自动传回到后台，因此可以及时发现问题，并对出现问题的地点进行分析。与传统的路测系统相比，该系统具有很强的实时性、准确性和低成本的优势。网优平台集成了大量的网优工具和软件，同时还积累了很多经验和数据库。通过网优平台，可以完成MR、信令等网优数据的管理，支撑无线网络日常优化和网络结构优化专题分析等工作。中国移动设计院已经开发完成了包括无线参数管理（WPM）系统，自动频率优化系统（AFOS），用于TD网络的自动场景分析与参数配置平台（ASPS）等工具和软件，为中国移动2G及TD网络的高效优化和质量提升提供了有效的支撑。

总之，网络优化是一项长期艰巨的任务，特别是像中国移动这样的运营商，网络规模庞大，用户数多，又是多网运行，业务种类繁多，用户的需求也高，网优的任务尤其艰巨。网络优化的方法也将会随着网络的发展而不断创新，最终会使网络质量得到不断的提高。