ПТСМС / Planirovanie_radiosetei(2)

2 Планирование и оптимизация радиосети

2.1Процесс планирования радиосети

Процесс планирования сети не является стандартным. Хотя некоторые шаги могут быть общими, процесс определяется типом проекта, критериями и задачами. Процесс должен удовлетворять требованиям в каждом конкретном случае [1, 7, 9, 11].

2.1.1 Проекты планирования сети

Проекты сетевого планирования можно разделить на три основные категории, в зависимости от того, сколько внешних служб планирования использует оператор. Если оператор не использует услуги сторонних организаций, то это означает, что оператор несет ответственность за планирование сети с самого начала и до конца. Этот тип полной ответственности за планирования сети является более подходящим для традиционных операторов связи, имеющих обширные знания существующей сети и предыдущий сети опыт планирования, чем новичков в этой области технологии. Существует определенный риск, связанный с тем, что если оператор является единственным лицом, ответственным за планирование сети, то он может столкнуться с трудностями по поддержанию знаний по новейшему оборудованию и его возможностям.

Противоположным решением сетевого планирования будет покупка оператором новую сеть с соглашением «под ключ». В этом случае оператор участвует только в определении критериев планирования сети. После окончания развертывания сети начинается ее эксплуатация. Услуги по эксплуатации сети также могут быть переданы на аутсорсинг или оператору будет интересно взять некоторую часть операций на себя и начать изучать этот процесс. Оператор может взять всю ответственность после аутсорсинга этапа планирования. Лучшим решением является изучение работы сети в темпе, согласованном с поставщиком сети.

Оператор сети может также купить консультационные услуги по планирования сети. В этом случае, оператор выполняет большинство функций планирования и отдает на аутсорсинг отдельные аспекты работы. В этом случае некоторые особенные «ноу-хау» можно купить в дополнение к знаниям группы сетевого планирования. Это, как правило, используется в тех случаях, когда необходимо добавить новые технологии в существующую сеть.

Компании, предлагающие услуги по планированию сети для операторов, разнообразны. Одной группой компаний являются производители оборудования с новейшей технической информацией об оборудовании и технологиях. Другой группой являются консультационные

31

компании, которые предлагают услуги по планированию сети. Эти компании являются независимыми от поставщиков, что является, с одной стороны преимущество, но с другой стороны недостатком. Когда необходимо сделать выбор между различными поставщиками, справедливый выбор сотрудничества может быть сделан независимой консалтинговой компанией. Услуги сетевого планирования в ряде случаев также предлагаются строительными фирмами, которые также участвуют и в строительстве сети.

2.1.2 Организация проекта планирования сети

Организация проекта планирования сети основывается на стадиях процесса планировании развертывания сети. Конечной целью процесса планирования развертывания сети является предоставление новой сети оператору в соответствии с согласованными требованиями. Этапы процесса, входы и выходы этапов будут обсуждаться более подробно позже, также как и задачи сетевого планирования и ожидаемые результаты. Здесь будут представлены общие рамки процесса развертывания.

Организация проекта планирования сети изображена на рисунке 2.1. в соответствии с процессом планирования развертывания сети. Процесс развертывания применяется как для отдельных базовых станций, а также для сети в целом. В связи с ограниченным временем на проект, необходимо управлять группами базовых станций, но невозможно управлять всеми базовыми сразу, например, на этапе строительства. Этапы процесса должны быть перекрывается с тем, чтобы сохранить весь процесс в разумных пределах времени. Управление проектом планирования сети заботится об организации проекта в целом. Некоторые вспомогательные функции, например маркетинг, продажи, логистика и техническая поддержка, также относятся к организации проекта и не закреплены за определенной проектной группой.

Рисунок 2.1 – Организация проекта сетевого планирования

Группа планирования сети (network planning team) несет ответственность за предварительное планирование сети и фактическое планирование сети, результатом которых являются предложения по размещению базовых станций (предложения по сайтам, site – участок земли,

32

на котором будет построена базовая станция). Группе планирования сети помогает группа «полевых» измерений (field test measurement team). Предложения по сайтам являются входными данными для команды приобретения сайтов (site acquisition team), которая отвечает за поиск/выбор фактического расположения сайтов. Команда приобретения сайтов делает технических обзор сайта, выбирает наилучшее место для сайта и заключает соглашение об аренде. Строительные работы осуществляются строительной группой (construction team), цель которой подготовить площадку для установки телекоммуникационного оборудования. Сайт может располагаться на существующем здании или мачте, которая должна быть построена специально. Поэтому объем строительных работ сильно зависит от выбранного расположения сайта. Запуск телекоммуникационного оборудования включает установку, ввод в эксплуатацию и интеграцию. Установка - это монтаж оборудования базовой станции, антенно-фидерных устройств. Ввод в эксплуатацию – это функциональное тестирование автономных сетевых объектов. В этапе ввода в эксплуатацию также проверяется соответствие параметров сайта плану сети, например, соответствие параметров биллинга и маршрутизации требованиям оператора. На фазе интеграции проверяется, что сайт может функционировать в составе сети. После этого базовая станция готова для коммерческого использования. Отдельная группа оптимизации или группа планирования сети отвечает за предстартовый этап оптимизации. Им помогает группа «полевых» измерений. Целью этого этапа является проверка функциональности сети. Этап должен показать, что значения параметров в сети являются правильными и что планируемые результаты могут быть получены.

2.1.3 Критерии и цели сетевого планирования

Сетевое планирование является сложным процессом, состоящим из нескольких этапов. Конечной целью для процесса планирования сети является создание проекта сети, в соответствии с которым будет построена сотовая сеть. Проект сети может быть расширением существующей сети GSM или запуском новой сети будет. Трудность в планировании сети состоит в объединении всех требований оптимальным образом и разработке экономически эффективной сети.

Перед началом фактического планирования новой сети анализируется текущая ситуация на рынке. Анализ рынка охватывает всех конкурентов и ключевую информацию по ним: долю рынка, зоны покрытия сети, услуги, тарифы и т.д. Исходя из рыночной ситуации, создается будущая стратегия развертывания для нового оператора. При этом возникают вопросы о целевой группе пользователей, насколько велик охват пользователей в начале и как он будет расти в будущем. Кроме того, необходимо решить какие услуги будут предложены в начале и какие из них связаны с целевой группой пользователей. Это определит оценку доли рынка в начале и задачи на

33

будущее. Для более детальной оценки необходимо знать количественную оценку использования предоставляемых услуг каждым абонентом. На основе предполагаемого среднего использования может быть рассчитана необходимая емкость для каждой услуги, и далее, для всей сети.

Основные требования к сотовой сети связаны с зоной покрытия и показателями качества. Эти требования также связаны с тем, как конечный пользователь пользуется сетью. Зона покрытия (coverage) означает географическую область сети, покрываемую с определенной вероятностью получения обслуживания (location probability). Требования также определяют значения мощности сигнала, которые требуются в различных местах зоны покрытия. Показатели качества связаны с обслуживанием вызова, это, например, вероятность недоступности услуги (Voice Service NonAccessibility), вероятность блокировки вызова (Voice Cut-off Call Ratio) и т.д.

Факторы окружающей среды также сильно влияют на сетевое планирование. Распространение радиоволн изменяется в зависимости от условий окружающей среды. Ослабление сигнала разное в сельских, пригородных и городских местностях, а также на улице и внутри зданий. Самое главное, что диапазон частот оказывает влияние на распространение волн. Топография планируемой зоны покрытия, расположение городов, дорог и других мест сосредоточения пользователей (hotspot, хотспот) - это факторы, которые также оказывают влияние на планирование. Так как полоса частот является ограниченным ресурсом, то доступная полоса частот частично определяет тактику сетевого планирования.

Все ранее перечисленные факторы - данные, основанные на анализе рынка, требований оператора, факторов окружающей среды и других ограничивающих условий - помогают определить параметры планирования и рамки для сетевого плана. Так как проекта имеет множество параметров, процесс планирования сети требует оптимизации и компромиссов, чтобы в конечном итоге получить функционирующую сеть связи. Цель планирования сети - создать сеть высокого качества, насколько это возможно. С другой стороны, эффективность с точки зрения затрат – сколько денег оператор может потратить на инвестиции, чтобы бизнес был финансово выгодным. Эти два фактора - качество сети и инвестиции – связаны с прибылью. Другими словами, чем лучше конечные пользователи могут быть обслужены и больше трафика может обрабатывать сеть, тем большее прибыль. Это объясняет сложность сетевого планирования, в результате которого необходимо получить достаточное покрытие и емкость сотовой сети с наименьшими затратами.

Кратко основные факторы, влияющие на планирование сети, перечислены ниже:

Анализ рынка

∙анализ конкурентов

∙потенциальные клиенты

∙профили пользователей: требуемые услуги и их использование

34

Требования заказчика

∙требования к покрытию

∙требования к емкости

∙показатели качества связи

∙финансовые ограничения

∙планы будущего развертывания

Факторы окружающей среды и другие ограничения

∙условия распространения радиоволн

∙топография зоны

∙размещение хотспотов

∙доступный диапазон частот

∙рекомендуемые места размещения базовых станций

Результатами планирования радиосети являются окончательные конфигурации базовых станций и места сайтов. Также предоставляются карты прогноза покрытия сети. Для всех конфигураций рассчитывается энергетический бюджет. В соответствии с частотным планом, документируются выделенные частоты, а также представляется анализ помех. Конечные результаты также включают в себя план взаимодействия узлов сети и назначенные параметры. Параметры могут быть оптимизированы или заданы по умолчанию.

2.1.4 Этапы процесса сетевого планирования

Процесс планирования сети состоит из нескольких этапов, которые могут быть объединены на более высоком уровне в основные этапы. Процесс планирования радиосети делится на пять основных этапов, из которых четыре выполняются до запуска сети и последней после запуска сети. Пять основных этапов включают этапы, которые описаны в данном разделе, а затем каждый из них детально описан в последующих разделах. Блок-схема для процесса планирования сети показана на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Этапы процесса планирования сети

35

После детального планирования сеть готова к коммерческому запуску, но этап пост-планирования продолжает процесс и нацелен на наиболее оптимальную конфигурацию сети. На самом деле процесс планирования сети является бесконечным циклом в связи с изменением проектируемых параметров.

Пять основных этапов процесса планирования сети – это предварительное планирование, планирование, детальное планирование, верификация и принятие, оптимизация. Исходными данными для этапа предварительного планирования являются критерии планирования сети. Основным видом деятельности на этом этапе является определение параметров, определяющих размеры сот (dimensioning), что в результате дает первоначальную конфигурацию сети. Первым шагом на этапе планирования является номинальное планирование. На этом шаге на основе данных, полученных на этапе определения «размеров», определяются первоначальное размещение сайтов на карте. Процесс более детальной планировки покрытия продолжается после обследования и выбора мест расположения сайтов и планирования сети передачи. Детальное планирование емкости также включено в этап планирования. Детальное планирование охватывает планирование частот, взаимодействия соседних ячеек и параметров. После детального планирования сеть готова к проверке и принятию, которые выполняются перед запуском сети. После запуска наступает этап оптимизации сети.

Предварительное планирование

Этап предварительного планирования охватывает действия, выполняемые до фактического начала планирования сети. Как и в любом другом бизнесе, большое преимущество – иметь информацию о текущей рыночной ситуации и о конкурентах. Критерии планирования сети согласуются с заказчиком. Как указано ранее, требования зависят от многих факторов, но основными критериями являются зона покрытия и качество обслуживания. Также существуют некоторые ограничения, такие как ограниченная полоса частот и инвестиционный бюджет. Приоритет для параметров планирования определяется заказчиком. В связи с тем, что план сети не может быть оптимизирован с учетом всех параметров, приоритеты должны согласовываться с заказчиком на протяжении всего процесса.

Критерии планирования сети используется как входные данные для определения размерных параметров сети. Ниже перечислены основные исходные данные для определения размеров:

∙требования к покрытию, уровень сигнала на улице, в автомобиле и в помещении с вероятностями покрытия;

∙требования к качеству, доля разорванных соединений (drop call ratio), вероятность блокировки вызовов (call blocking);

36

∙частотный спектр, количество каналов, а также информация о защитных полосах;

∙информация о пользователях, количество пользователей и цифры роста;

∙трафик на одного пользователя в час наибольшей нагрузки;

∙услуги.

Результатом этапа является предварительный план сети, который затем дополняется на этапе планирования покрытия и параметров. Предварительный план включает в себя количество сетевых элементов, которые необходимы для выполнения требований качества обслуживания, установленные оператором, например, в GSM число базовых станций и приемопередатчиков (трансиверов). Кроме того, необходимо отметить, что этот этап повторяется в случае расширения сети.

Результатом этапа является минимальное количество базовых станций, необходимых для обеспечения покрытия или емкости сети. Оба этих параметра должны быть проанализированы вместе с исходными целями планирования. При этом также важно учитывать прогнозы роста числа абонентов, а также услуги, которые будут развернуты.

Результатом этапа является средние требования емкости в зависимости от типа местности (городской, пригородной и т.д.). Более детальное планирование емкости, распределение пропускной способности для отдельных сот, может быть сделано с помощью инструментов планирования, имеющих цифровые карты и информацию о трафике.

Количество базовых станций и средняя пропускная способность являются исходными данными для планирования покрытия, которое является следующим этапом в процессе планирования сети.

План конфигурации радиосети также предоставляет информацию для предварительного планирования транспортной сети. Топология может быть набросана на основе исходной конфигурации и критериев проектирования сети.

Планирование

Исходными данными для этапа планирования минимальное количество базовых станций и начальная конфигурация сети. Это является основой для номинального планирования, что означает планирование покрытия и емкости с использованием инструментов планирования. Номинальный план не дает конкретного расположения сайтов, но дает начальное представление о размещении и расстоянии между сайтами.

Номинальный план является отправной точкой для осмотра сайтов, нахождения реального расположения сайтов. При появлении информации о выбранных местах расположения сайтов номинальный план корректируется. Эти действия повторяются, пока не завершиться процесс планирования покрытия. В качестве мест расположения сайтов могут использоваться

37

существующие места расположения сайтов или места, предложенные оператором. Окончательные расположение сайтов согласовывается с радиочастотной (РЧ) группой, группой транспортной сети и группой, которая занимается приобретением/покупкой сайтов.

Цель этапа планирования покрытия – найти оптимальные места для БС и получить непрерывное покрытие в соответствии с требованиями планирования. Планирование покрытие выполняется с помощью инструментов планирования, включающих цифровые карты с топографической информацией и настроенные модели распространения. Измерения для настройки моделей распространения выполняются с хорошей точностью.

На этапе планирования емкости окончательный план покрытия объединяется с информацией о плотности пользователей, и необходимая емкость может быть определена. Ранее с заказчиком необходимо согласовать максимальное значение пропускной способности, т.е. максимальное количество TRX на базовой станции. Известные места с большим трафиком рассматриваются с особым вниманием, и специальные методы используются для удовлетворения их потребности.

Результатом этапа планирования являются окончательные и подробные планы покрытия и пропускной способности. Карты покрытия изготавливаются для планируемой зоны и окончательного расположения сайтов и окончательной конфигурации.

Детальное планирование

После окончания этапа планирования и известно расположение сайтов и конфигурация, начинается детальное планирование. Этап детального планирования включает в себя планирование частот, взаимодействия соседних ячеек и параметров.

Инструменты планирования имеют алгоритмы планирования частот для автоматического частотного планирования. Они требуют задания параметров и приоритетов для параметров, требуемых для итерационного процесса. Инструментарий также может быть использован в ручном режиме частотного планирования. Инструментарий использует алгоритмы расчета помех с целью минимизировать помехи совмещенного канала, а также найти минимально возможное значение помех по соседнему каналу. Планирование частот является критическим этапом в планировании сети. Количество частот, которые могут быть использованы, всегда ограничено, и поэтому задача заключается в нахождении наилучшего решения.

Планирование взаимодействия соседних сот обычно делается с помощью инструмента планирования покрытия с использованием информации плане частотного плана. Основное правило – взять соседние соты от первых двух ярусов окружающих базовых станций: все соты из первого круга и соты, указывающие на выбранную соту из второго круга.

38

На этапе планирования параметров рекомендуемые значения параметров выделяется для каждого элемента сети. При планировании радиосети необходимо распределить такие параметры, как управление хэндовером и управление мощностью и определить зоны местоположения и установить их параметры. В случае расширенные используемых функции и услуг системы необходимо быть внимательным при планировании параметров. Результатом детального планирования является частотный план, план окружения и план параметров.

Проверка и приемка

После завершения этапа планирования наступает этап предстартовой оптимизации, целью которой является обеспечение оптимального функционирования сети. Кроме тонкой настройки производится поиск возможных ошибок, которые могли произойти во время установки. Предстартовая оптимизация – это оптимизация высокого уровня, которая выполняется, не вдаваясь в подробности. Оптимизация продолжается после запуска сети и выполняется на более детальном уровне. В этот момент детальный уровень легче достичь в связи с ростом трафика.

Требования качества обслуживания для сотовой сети, такие как, требования к покрытию, пропускной способности и качеству, являются основой для определения размеров сети. Цели, определяемые ключевыми показателями эффективности (key performance indicators, KPI) – это цели, которые должны быть достигнуты до принятия сети. Драйв-тест используется в качестве метода тестирования для проверки работоспособности сети. В ходе проверки тестируется функциональность различных услуг, согласованных с оператором.

Оптимизация

После того как сеть была запущена деятельность связанная с планированием и оптимизацией не заканчивается, потому что оптимизация сети представляет собой непрерывный процесс. Исходными данными для оптимизации является вся имеющаяся информация о сети и ее состоянии. Статистические показатели сети, сигналы тревоги и сам трафик внимательно отслеживаются. Жалобы клиентов также являются исходными данными для группы оптимизации сети. Процесс оптимизации включает в себя как измерения в сети, так и «полевые» измерения для анализа проблемных мест, а также определения потенциальных проблем.

2.2Предварительное планирование радиосетей

Предварительное планирование предшествует фактическому планированию сети. Основная часть предварительного планирования состоит

39

из определения размеров сети. Но, прежде чем приступить, критерии планирования сети должны быть согласованы с оператором.

2.2.1 Критерии планирования GSM сети

Определение критериев планирования радиосети делается в начале процесса планирования сети. Требования заказчика являются основой для переговоров, а конечные критерии планирования радиосети согласовываются между заказчиком и планировщиком радиосети. Цель оператора – создать сеть с качественным функционированием, и эти требования к качеству связаны с тем, как конечный пользователь взаимодействует с сетью. Основная цель планировщика сети заключается в создании сети высокого качества, насколько это возможно. С другой стороны, эффективность с точки зрения затрат – сколько денег оператор может потратить на инвестиции, чтобы бизнес был финансово выгодным. Эти два фактора – качество сети и инвестиции – связаны с прибылью. Связь с первым фактором не простая но, она есть, т.е. если восприятие качества сети конечным пользователем хорошее, то это отражается на прибыли. Это объясняет сложность сетевого планирования. Достаточное покрытие и емкость сотовой сети должны быть созданы с минимальными инвестициями, насколько это возможно.

Параметры покрытия включают географическое покрытие, пороги покрытия для различных зон и вероятность покрытия. Примеры порогов покрытия представлены в таблице 2.1. Диапазон для типичной вероятности покрытия составляет 90-95%. Географическое покрытие является уникальным в каждом конкретном случае и определяется на соответствующих этапах развертывания сети.

Таблица 2.1 – Пороги покрытия (coverage thresholds)

Параметры качества согласовываются совместно заказчиком и планировщиком сети. Основными параметрами качества являются успех вызова (call success) или доля потерянных вызовов (drop call rate), успех хэндовера (handover success), перегрузка или успех попытки вызова (call attempt success) и качество нисходящего канала (DL), наблюдаемое пользователем. Качество DL измеряется в BER, как определено в спецификациях GSM и преобразуется в значения RxQual. Обычно для нисходящего канала достаточным качеством связи для конечного пользователя считаются классы RXQUAL от 0 до 5. Классы 6 и 7

40