无线资源动态配置和优化系统测试报告doc.docx
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无线资源动态配置和优化系统测试报告doc
文档名称
版本
V1.0
无线资源动态配置与优化系统（BROADS）测试报告
编写单位：
_广东移动通信有限责任公司网管维护中心_
前言
调整移动蜂窝网的载波资源，对于提高网络利用率有着积极的意义。
如何提高调整的反应速度，是网络优化工作研究的重点。
通过远程自动倒换的光纤直放站系统，可以在短时间内将载波资源在基站端和远端之间合理调度，实现远程调度无须现场操作。
载波资源调度的效率提高是对网络优化工作有着非常重要的意义，为此我们专门组织了对该类设备的测试工作。
本次测试的设备由京信公司提供，在广东省河源市市区进行测试。
使用的系统暂命名为：
BROADS：
BasestaionResourceDynmicAllocationandOptimizationSystem无线资源自动配置和优化系统。
在集团公司的支持和具体指导下，各方积极配合，测试达到了验证产品功能，研究建设可行性的目的。
一、项目背景
1项目的需求
●蜂窝网结构决定了每个小区的资源无法承受大幅度的话务量波动，因此需要较大的容量余量。
随着移动通信网络与业务的不断发展，话务量持续快速增长，对无线网络的载波资源、频率资源的需求也越来越大。
移动通信网络的蜂窝网结构决定了全网的容量来源于各小区的资源的总和，由于小区的资源是一个比较小的量级（信道从几个到几十个），因此小区的容量不能承受大幅度的话务量变化，而现代生活人们的移动性很大，通信的突发性很强，一些小区很容易发生资源拥塞的问题。
●网络规模建设后期的成本优化
随着移动通信市场竞争越趋激烈，在目前以价格为主要影响因素的市场竞争环境下，成本控制直接影响到公司的竞争能力。
因此网络资源利用的最大化是今后网络维护优化的重要工作。
●不同类型区域之间存在一定的话务负相关性
从日常的话务统计来分析，每个小区的话务都是一个有规律的时间函数，其波动周期以天为单位，其波动幅度也是一个周期函数，周期一般以周为单位。
虽然周期基本一致，但不同类型的小区之间的话务函数的“相位”不同。
例如在以天为周期的变化上：
写字楼区域的话务白天高，晚上低；住宅区则是白天低，晚上高；餐饮场所则一天只有两个话务高峰，其他时间很低。
又如在以周为周期的变化上：
写字楼区域星期一到五话务较高；旅游点周末话务较高。
可见，在各个时间段上，不同类型的小区有不同的资源需求，目前的设计思路是按照小区的最忙时来设计容量，这不可避免的造成了一定的资源浪费，而从目前的话务增长趋势来分析，这种设计也很难完全满足到所有的话务突发情况。
针对各小区话务之间存在的话务负相关性：
话务高峰时间差异。
考虑将小区之间的资源互相调配一直是网络优化的工作内容。
●网络资源调度的反应时间
网络优化工作一直在进行资源调配工作，由于涉及到硬件的调拨，目前的调整周期比较长，无法迅速实现载波设备的调配，因此目前这部分工作主要针对一些话务长期稳定的变化，可操作的调度最多只能做到以天为单位调度，实际生产中只能做到以周为单位的调度。
无法做到根据话务的的小周期的变化规律进行调整。
因此为实现资源的最大化，达到精致网优的目标，必须通过自动化的手段来实现高效率的优化。
●基站选点难问题
目前社会公众存在对移动通信辐射对人体健康影响的普遍疑虑，造成了一些区域的选点困难，施工困难等问题。
使用本系统，可以解决局房的选点问题，辅助一些美化天线的手段，可以有效地降低布点施工的难度。
2技术条件的成熟
●光纤直放站成为常用的覆盖设备，技术成熟可靠。
●直放站集中监控系统已基本建成。
●自建传输网逐渐完备，光纤资源丰富。
二、原理与方案分析
1工作原理介绍
无线网络资源动态配置与优化系统的主要功能是将基站信号经过光电转换，将射频信号转成光信号，从机房经光纤传输到远端（资源需求点），经远端设备放大后将基站信号发射到所需覆盖的区域，从而达到实现吸收远端话务的功能。
系统原理图：
2自动倒换电子开关
通过在近端站安装自动倒换的电子开关，可以实现将射频信号按要求选择输送到本站的天馈线系统，还是送到BROADS系统。
在安装自动倒换电子开关时，如果基站使用的是宽带合路器，那么连接方法比较简单，如果是滤波型合路器，那么需要增加外接的合路器。
如图是一个使用滤波型合路器的基站的连接图。
BTS机架2的信号需要实现自动调度。
接入一个双刀双掷的电子开关，实现BROADS系统自动倒换的功能：
Ø话务不转移即BROAD系统关闭时，电子开关打到黑色色箭头所示连接状态，把供给BROAD系统的载波资源全部接入到合路器，此时与原系统基站不变，只是相当于插入了一个合路器，天线口功率减少3dBm，
Ø话务转移即BROAD系统启动时，电子开关打到红色箭头所示连接状态，把供给BROAD系统的载波资源及相应的合路器端口都接到相应的负载上去，此时把BROAD系统的载波资源全部转移到远端覆盖系统，实现频率资源的专用。
Ø电子开关通过中继端机使用内置总线实现远程控制功能。
3天馈线系统
远端模块可以单独新建天馈系统，也可以和远端基站共用天馈系统。
单独新建天馈系统有效发射功率可以较大，覆盖范围较大，可调节的空间较大。
而与远端基站共用天馈系统有耦合插损，远端基站和远端模块的覆盖范围都会比单独新建天馈系统时小，但无须增加天线成本。
本次测试使用共用天馈系统。
4光纤传输需求
BROAD系统需要使用光纤作为射频信号的传输介质，由于传输的射频信号是非数字化信号，不能与数字传输（SDH、PDH）等系统共用光纤，因此需要独立的光纤。
采用接收分集时需要3路光路传输，可使用波分复用设备在一芯光纤中传输：
⏹下行发射分路，使用1550nm窗口。
⏹上行接收分路，使用1510nm和1310nm窗口实现两路分集信号传输。
由于时间色散问题，因此本系统的最大使用距离为20公里。
因此在使用本系统时，要注意光传输网的距离限制，要确定基站与远端模块实际经过的路径。
5直放站监控
通过远程通信手段可以实现对直放站设备的监控管理。
目前我省已建立统一的监控平台，对各厂家的不同设备实现统一监控。
监控平台使用的通信手段可以有很多选择，目前我省使用的是GSM短信形式。
6小区数据
为提高调度的效率，所有的小区逻辑定义数据应预先定义好，调度时只需激活即可。
⏹小区结构
在调动载波时，需要将载波资源连接到一个新的小区，成为近端基站的第4小区。
⏹切换关系
需要根据设备的安装情况（发射机功率、天馈线系统、载波容量等），结合覆盖区域的覆盖信号情况来进行配置。
⏹频点设计
载波在近端使用和远端使用时应设计不同的频率。
以便适应不同覆盖区域的要求。
在设计远端覆盖频点时可以采用多种方法，如：
●预留频点：
专门为BROAD系统设置一段专用频点。
优点：
易规划，缺点：
降低了频率的使用效率。
●使用室内覆盖的专用频段。
优点：
易规划，缺点：
必须注意使用点内是否有同频的室内覆盖系统。
●使用工程设计方法：
滚动开站。
优点：
基于实测，利用率高；缺点：
工作量大，没有考虑本小区对外围小区的影响。
关于频率设计的问题，由于与使用环境，本地的频率规划方法有很大关系，其方法与常规的方法没有不同，因此建议在应用中各地进行尝试和总结。
7覆盖能力分析
⏹下行覆盖能力
远端模块的发射功率（40dBm）要比基站低约（3~7dB）。
因此在相同的条件下，它的覆盖能力比基站差（覆盖半径约为一般基站的60%）。
⏹上行覆盖能力
远端模块的接收灵敏度为-101dBm，比基站的灵敏度低。
为抑制噪声电平，其增益不能过大，因此其上行覆盖能力要较一般基站差。
⏹对近端站的影响
如果近端站使用的是滤波型合路器（如RBS2202的CDU-D），为不改变原来的天馈线系统，那么需要在近端外接合路器，引入插入损耗（约3dB）,造成原来覆盖范围的减少（覆盖半径约收缩15%）。
如原站不使用滤波型合路器，则不存在这个问题。
⏹对远端站的影响
如独立建远端模块的天馈线系统，则不会对远端基站造成任何影响。
如合用远端基站的天馈线系统，由于需要加入合路器，引入插入损耗（约3dB）,造成原来覆盖范围的减少（覆盖半径约收缩15%）。
8设备性能
此次试验采用的京信公司提供的无线网络资源动态配置与优化系统，以下的指标都是京信公司RA-1000设备的指标：
8.1光特性
波长
中继端
发：
1550nm；收：
1310nm、1510nm；收发波分复用可选
1.远端
发：
1310nm、1510nm；收：
1550nm；收发波分复用可选
光输出功率
-1～1dBm
光接收功率
-23～0dBm
最大光传输距离
20km
最大光路损耗
20dB
连接器
FC/PC
波分复用形式
内置波分复用器或外置波分复用单元
8.2射频特性:
工作频段
上行:
890～915MHz
下行:
935～960MHz
载波数
2.4
最大增益
下行:
80dB上行:
65dB
增益调节范围
中继端0～30dB连续可调,远端0～30dB连续可调,1dB步进
带内波动
≤3dB
覆盖端机射频输出功率
3.40dBm/CH
三阶交调
≤-36dBm（9kHz～1GHz）；≤-30dBm（1GHz～12.75GHz）
杂散发射
≤-36dBm（9kHz～1GHz）；≤-30dBm（1GHz～12.75GHz）
上行噪声系数
≤3dB
时延
≤5μS
驻波比
≤1.4
最大射频输入（非损坏）
10dBm（MT端口）；20dBm（DT端口）
射频接头
N-K
射频阻抗
50Ω
8.3中继端机技术指标
参数
技术条件
技术要求
带内增益
下行通路
5dB
上行主通路
10dB
上行分集通路
10dB
最大输出功率
下行（光端机RF输入口）
0dBm
上行
-5dBm
下行输出IP3
光端机RF输入口前（最大、最小增益情况下）
≥40dBm
上行输入IP3
光端机RF输出口后（最大、最小增益情况下）
≥40dBm
波动
下行通路
1dB
上行主通路
1dB
上行分集通路
1dB
增益调节范围
下行通路
30dB
上行主通路
30dB
上行分集通路
30dB
光波长
下行通路
1550nm
上行主通路
1310nm
上行分集通路
1510nm
光输出功率
-1～1dBm
光接收功率
-23～0dBm
驻波比
下行通路输入
≤1.3dB
上行主通路输入（光端机RF输出口后）
≤1.4dB
上行分集通路输入（光端机RF输出口后）
≤1.4dB
下行通路输出（光端机RF输入口前）
≤1.4dB
上行主通路输出
≤1.3dB
上行分集通路输出
≤1.3dB
8.4覆盖端机技术指标
参数
技术条件
技术要求
带内增益
下行通路
75dB
上行主通路
55dB
上行分集通路
55dB
最大输出功率
下行（每个输出端口）
40dBm/CH
上行
0dBm
上行输入噪声系数
光端机RF输入口前
≤2.7dB
下行互调衰减
37dBm/CH（每个输出端口）
≤-36dBm
下行输出杂散
≤-36dBm
上行输出IP3
光端机RF输入口前（最大、最小增益情况下）
≥40dBm
波动
下行通路
1dB
上行主通路
1dB
上行分集通路
1dB
增益调节范围
下行通路
30dB
上行主通路
无（可预留30dB）
上行分集通路
无（可预留30dB）
光波长
下行通路
1550nm
上行主通路
1310nm
上行分集通路
1510nm
光输出功率
-1～1dBm
光接收功率
-23～0dBm
驻波比
下行通路输出
≤1.3dB
上行主通路输出（光端机RF输入口前）
≤1.4dB
上行分集通路输出（光端机RF输入口前）
≤1.4dB
下行通路输入（光端机RF输出口后）
≤1.4dB
上行主通路输入
≤1.3dB
上行分集通路输入
≤1.3dB
工作温度范围
-40～55℃
三、河源测试方案与结果
1测试方案
1.1站点选择：
河源紫金桥头第三小区覆盖范围为文化广场区域，无活动时话务量较低,故该基站小区载波配置只有8载波，在文化广场有活动时话务量突发性拥塞的问题。
河源环保局第三小区载波配置有12载波，在活动期间容量有空闲。
可以调用环保局3的空闲话务到紫金桥3的覆盖端来解决紫金桥3的活动期间的拥塞问题。
1.2测试办法
设备测试
检查设备的工作状态，各接口功率是否正常。
无线性能测试
测试覆盖电平、信号质量是否达到设计要求。
话务统计分析
统计分析话务吸收效果，分析各项质量指标是否达到要求。
远程资源调度测试
验证远程调度功能，分析远程调度的效率。
2性能测试结果
2.1系统测试数据
Ø光特性测试：
收发/波长（nm）
光功率（dBm）
中继端
Tx/1550
0.967
Rx/1310
2.057
Rx/1510
1.905
覆盖端
Rx/1550
-1.225
Tx/1310
4.235
Tx/1510
4.017
Ø射频特性测试：
中继端
输入功率（dBm）
-4
上行噪声（dBm）
-82
覆盖端
输出功率（dBm）
39
2.2无线性能分析
2.2.1合并前原小区覆盖效果测试
为分析引入模块的性能，首先测试在引入前的远端基站的覆盖质量情况，作为对比分析基础。
2.2.2远端模块的覆盖效果测试:
通过锁定频点测试，观察远端模块的覆盖能力，从下图可见，该模块的下行覆盖电平要比原覆盖基站弱5~10dB.
在室外路测中，在原基站的覆盖区域内的电平99%在-80dBm以上，没有造成室外覆盖的问题。
场强统计图
2.2.3RXQUAL测试（不锁频）
在普通测试状态下，测试无线信道质量，其RXQUAL达到要求，按照集团公司测试规范，测试路段RXQUAL得分为96.9%，达到良好质量水平。
RXQUAL路测图
RXQUAL统计图
2.3话务统计数据分析
河源文化广场举办文化节活动期间话务统计如下表：
小区名
接通率（含切换）
话务量（总）
每线话务量
掉话率（总）
拥塞率（总）
近端基站（载波资源提供站）
99.66
21.92
0.53
0.11
0
远端基站（天馈线提供站）
98.95
29.71
0.5
0.29
0
BROADS
98.18
9.97
0.36
0.68
0
近端站调走四个载波后，资源仍可以满足话务要求。
近端站的无线质量没有下降，接通率、掉话率保持良好。
远端站容量压力缓和，可以满足话务要求。
远端站的无线质量没有下降，接通率、掉话率保持良好。
远端模块质量良好，接通率、掉话率保持良好，而且起到了话务吸收作用。
2.4远程调度测试
由于在近端基站配置了射频通路自动倒换并关，可以在监控机房通过指令完成资源调整的全过程，大大提高了资源调整的效率。
由于BROAD系统的小区数据可以预先在交换机上定义好，而设备亦在资源调动前完成了调测工作，所以在资源调动时只需以下几个步骤：
1、将所需调用的载波退出服务；
2、通过直放站监控系统将所需调用的载波连接到BROAD系统。
3、将载波加载程序、解闭载波；
4、激活BROAD系统小区；
完成上述步骤，每载波约需2分钟时间，4载波系统在8分钟内完成。
2.4.1对RBS2202基站操作的资源调出的操作流程
1）关闭近端基站需调用的载波设备，并删除程序：
RXBLI：
MO=RXOTRX-X-Y，SUBORD；
RXESE：
MO=RXOTRX-X-Y，SUBORD；
2）通过指令设置近端基站BROAD系统射频通路自动倒换开关，将调用载波的射频通路连接到远端。
3）调用的载波设备连接到BROADS系统小区数据中，并加载程序、解闭载波。
RXMOC：
MO=RXOTRX-X-Y，CELL=BRAODS；
RXMOC：
MO=RXOTX-X-Y，CELL=BROADS；
RXESI：
MO=RXOTRX-X-Y，SUBORD；
RXBLE：
MO=RXOTRX-X-Y，SUBORD。
4）将BROAD系统小区激活
RLSTC：
CELL=BROAD，STATE=ACTIVE。
2.4.2资源调回的操作流程
1）停闭BROAD小区
RLSTC：
CELL=BROAD，STATE=HALTED；
2）停闭BROAD系统载波设备，并删除程序
RXBLI：
MO=RXOTRX-X-Y，SUBORD；
RXESE：
MO=RXOTRX-X-Y，SUBORD；
3）通过指令设置自动倒换开关，将载波的射频通路连接回近端基站。
4）将被调用的载波重新连接到近端基站，并加载程序、解闭载波
RXMOC：
MO=RXOTRX-X-Y，CELL=OLD；
RXMOC：
MO=RXOTX-X-Y，CELL=OLD；
RXESI：
MO=RXOTRX-X-Y，SUBORD；
RXBLE：
MO=RXOTRX-X-Y，SUBORD。
四、投资效益分析
1成本估算
河源市环保局3-紫金桥头3无线资源自动配置和优化系统工程设计预算
2004-5-14
单位：
元
序号
名称
型号/规格
单位
数量
单价
金额（元）
1
BROAD系统
BSD-2910
套
1
170,430.00
170,430.00
2
大功率耦合器
RC-5PJ/PK/NK-40C
只
2
740.00
1,480.00
3
基站合路单元
RM-NKC1
只
4
780.00
3,120.00
4
负载
FN01
只
2
597.00
1,194.00
5
尾纤
FC/PC，10米圆头
条
1
86.00
86.00
6
尾纤
FC/PC，5米圆头
条
1
86.00
86.00
7
接头
NJ-1/2″超柔
只
2
65.00
130.00
8
转接头
7/16/N-KK
只
4
180.00
720.00
9
转接头
7/16/N-JK
只
10
180.00
1,800.00
10
转接头
N-JWK
只
6
45.00
270.00
①主设备费
179,316.00
11
1/2"超柔馈线
FSJ4RN-50B
米
32
59.28
1,896.96
②馈线费
1,896.96
1
白色波纹管
φ25mm
米
5
5.50
27.50
2
管码
φ25mm
个
6
0.64
3.84
3
地线
16mm2
米
20
12.00
240.00
4
电源插座
二、三插座
个
2
20.00
40.00
5
电源线
2.5mm2×三芯/交流电
米
15
12.00
180.00
6
不锈钢自攻螺钉
M4×25
颗
20
0.00
0.00
7
胶塞
φ6×30
颗
20
0.00
0.00
8
辅料配置
小型室内
套
1
0.00
0.00
9
接头
NJ-1/2“C
个
30
52.00
1,560.00
10
接头
N-JWK
个
8
45.00
360.00
11
转接头
N-50KK
个
2
45.00
90.00
12
负载
100W/50Ω
只
2
3,000.00
6,000.00
③辅材费
8,501.34
④设备费=①+②
181,212.96
总材料费=④设备费+③辅材费
189,714.30
集成费
10,312.00
预算总费用=总材料费+集成费
200,026.30
根据厂家报价，4载波BROADS系统主设备18万元人民币，配套设备费约1万元，系统集成费约1万元，总费用20万元人民币。
如使用新建天馈线系统，则需要再增加8000~1万元人民币，共21万元。
2投资回报
按照每线话务量0.5Erl、每次调度连续使用3个小时计算，4个载波共可吸收话务量为：
0.5*28*3=58Erl。
各地的通话每分钟单价不一样，按照每分钟3角计算，则每ERL收入为60*0.3=18元。
则单次载波调度的收益为：
58*18=1044元。
按成本20万次算：
成本回收需要调度次数为：
200000/1044=192次。
按每周调度2次计算，回收周期为：
192/2=96周，约为2年。
3投资对比
与通过使用载波扩容的手段相比，分析投资是否合理。
●只计算远端基站载波扩容的费用：
一个载波约需2.5万元
4个载波共需：
2.5*4=12万元
加上合路器等设备，约需13万元。
如需增加机架等配套设备，则折合成5万元一个载波，4个载波共需20万。
●微蜂窝的投资分析估算：
一套2载波的微蜂窝设备约需11万元，2套约需24万元。
●载波扩容的其他投资：
载波投资需要配套的BSC资源，包括硬件接口、软件资源；
载波扩容如涉及到增加动力系统、空调系统、天馈线系统，则需要增加相应投入。
按照我省9期建设经验，单载波总体成本约9~10万元。
则四载波约需40~50万元（不含机房建设费用）。
综上所述，BROADS系统投资具有合理性，对节省全网扩容成本有利。
五、应用前景分析
1资源调度
使用BROADS系统进行资源调度，有两种可行方案：
区域资源中心方案和互补站方案。
1.1区域资源中心方案
该方案是将载波资源集中放置在某一中心节点，然后通过多路光纤将射频信号送到各个需要资源的地区，中心节点的设备资源专门用作该区域的资源调配，自身不接天馈系统，不独立负责具体地区的覆盖。
该方案优点：
●资源集中，调配空间大，利用率高
●以中心节点作为周围20公里以内基站的资源调度池，可增强整片区域的资源调配能力
●中心节点可放置在传输节点上，光纤传输资源容易解决
●有利于监控管理
缺点：
●需新建基站
●集中节点的安全性问题
1.2互补站方案
该方案不设中心节点，通过对话务具有强的负相关性的基站之间布放BROADS系统，实现按话务调度资源。
该方案优点：
●网络结构变化小
●无须新建基站
缺点：
●资源调动能力较弱，局限于两个站之间的调度
2解决选点难问题
目前社会公众存在对移动通信辐射对人体健康影响的普遍疑虑，造成了一些区域的选点困难，施工困难等问题。
使用本系统，可以解决局房的选点问题，辅助一些美化天线的手段，可以有效地降低布点施工的难度。
3大型活动紧急扩容
大型活动对容量的需求具
升级会员 