通信企业管理通信网分析与设计.docx
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通信企业管理通信网分析与设计
（通信企业管理）通信网分
析与设计
通信网分析和设计》课程设计任务书
——3G网络规划和优化
设计目的通过课程设计，巩固和运用于《通信网分析和设计》课程中所学的理论知识和技能，基本掌握通信网络分析和设计的壹般方法，进壹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。
通信用户希望网络容量大、覆盖区域广、覆盖概率大、信道阻塞率及掉话率低，通信服务提供商则希望以最低的成本建造符合用户需求的移动通信网络。
这是壹对矛盾。
因此本次课程设计的任务就是通过规划设计3G通信网络，以便学生于寻求通信质量和投入成本之间的合理折中时，已经掌握了规划移动通信网络的基本知识，培养了基本规划和优化移动通信网络的能力。
设计内容
设计方案内容包括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
《通信网分析和设计》课程设计指导书
课程设计题目——3G网络规划和优化壹、课程设计方案基本内容及格式
第1章移动通信网概述
1.1简介
1.2移动通信网的发展
1.3第三代移动网
1.3.1无线接入网（RAN）
1.3.2核心网（CN）
第2章3G无线网络规划和优化
2.1无线网络规划的基础
2.1.1无线网络规划的范围
2.1.2系统需求
2.1.3WCDMA无线基础
2.1.4WCDMA无线网络中的元素
2.2无线接口协议结构
2.2.1通用地面无线接入网（UTRAN）的协议结构
2.2.2WCDMA无线网络中的信道配置
2.3扩频现象
2.3.1符号
2.3.2速率匹配
2.4多径衰落
2.5无线网络规划流程
2.5.1预规划阶段
2.5.2物理层结构和性能
2.5.3上行链路和下行链路调制
2.5.4上行链路和下行链路扩频
2.5.5码字规划
2.5.6功率控制
2.5.7切换
2.5.8覆盖规划
2.5.9容量规划
2.5.10自适应多速率
2.6详细规划
2.6.1覆盖和容量
2.6.2无线资源管理
2.7WCDMA无线网络优化
2.7.1关键性能指标
2.7.2网络性能监视
2.7.3覆盖、容量和质量增强
2.7.4参数调整
第3章3G传输网的规划和优化
3.1传输网规划基础
3.1.1传输网络规划的范围
3.1.23G传输网的组成元素
3.3异步传输模式（ATM）
3.3.1信元的结构
3.3.2ATM协议层
3.3.3ATM中的复用和交换
3.4规模预算
3.4.1协议栈
3.4.2开销
3.4.3传输网预估举例
3.5微波链路规划
3.5.1错误率和ATM性能
3.5.2拓扑结构
3.6详细规划
3.6.1参数规划
3.6.2ATM上的业务流量管理
3.6.3网元和接口配置参数
3.6.4ATM规划特征的总结
3.6.5同步方案
3.6.6网络管理设计方案
3.7传输网优化
3.7.1传输网优化基础
3.7.2过程定义
3.7.4ATM层的分析
3.7.5参数设定
第4章3G核心网规划和优化
4.1核心网规划基础
4.1.1核心网络规划的范围
4.1.2核心网中的元素
4.2核心网规划流程
4.2.1电路交换
4.2.2分组交换
4.3详细规划
4.4核心网优化
参考文献
二、提交设计方案的要求
（壹）所有设计资料封装于档案袋中，封皮注明设计题目（《通信网分析和设计》课程设计）、班级、姓名、学号、指导教师、设计时间。
档案袋内资料包括：
设计任务书
设计指导书
设计方案
附件（程序、图纸等，无可不加）且于档案袋封皮填写之上资料的件数及页数
（二）方案使用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、出版时间。
（三）收获、体会和建议。
注：
学生完成课程设后提交课程设计方案，要求将前述全部内容依先后顺序写成
设计方案壹份，要求文字通畅、字迹工整，文字不少于5000。
三、时间安排
序号
设计内容
天
数
1
分析问题，查阅资料、确定3G网络规划和优化方案
2
2
完成3G无线网络规划和优化问题
1
3
完成3G传输网的规划和优化问题
1
4
完成核心网规划和优化问题
1
总计
5
参考文献
I、AjayR.Mishra著，蜂窝网络规划和优化基础，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和优化，电子工业出版社，2003。
3.华为技术XX公司编著，GSM无线网络规划和优化，人民邮电出版社，200
4。
4.WilliamH.Tranter等著，通信系统仿真原理和无线应用，机械工业出版社，2
《通信网分析和设计》课程设计
3G网络规划和优化
移动通信网概述
第壹代移动通信系统是模拟移动通信系统，于20世纪初开始了商业运营试验。
它对移动通信的最大贡献是使用蜂窝结构，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。
第壹代移动
通信系统的出现和发展，最重要的特点是体当下移动性上，这是其他任何通信方式和系统不可替代的，从而结束了过去无线通信发展过程中时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基本的技术特征，提供了更高的频谱效率更先进的漫游。
它对移动通信发展的重大贡献是使用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，为移动通信管理、运营和服务带来极大便利。
第三代移动通信系统是正于全力投入开发的系统，其最基本的特征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，于任何地点、任何时间和任何人”均能便利的通信。
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
IP系统，当下处于概念阶段，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态出现，很可能到2010年就会出现关联的实验系统和手机模型。
移动通信的发展趋势：
（1）网络覆盖的无缝化，即用户于任何时间、任何地点均能实现网络的接入。
2）宽带化是未来通信发展的壹个必然趋势，窄带的、低速的网络会逐渐被宽
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创造了条件和实现手段。
（6）从俩个方向相向发展——
①移动网增加数据业务:
1xEV-DO、HSDPA等技术的出现使移动网的数据速率逐渐增加，于原来的移动网上叠加，覆盖能够连续;另外，WiMAX的出现加速了新的3G增强型技术的发展;
②固定数据业务增加移动性:
WLAN等技术的出现使数据速率提高，固网的覆盖范围逐渐扩大，移动性逐渐增加;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诞生。
3G是英文3rdGeneration的缩写，指第三代移动通信技术。
相对第壹代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G）,第三代手机壹般地讲，是指将无线通信和国际互联网等多媒体通信结合的新壹代移动通信系统。
它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、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，也就是说于室内、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
）标
通信系统IMT－2000（InternationalMobileTelecommunications-2000准由俩个主要部分构成：
核心网CN（CoreNetwork）和无线接入网RAN（Ra
dioAccessNetwork），无线接入主流技术采用宽带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，使移动运营商和服务提供商、制造商及传统行业形成良性互动。
宽带CDMA有如下主要特点：
1）向下保持平滑兼容。
为了保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壹代移动通信系统的平滑过渡，且且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，且且能根据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密切关联的俩个方面。
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、带宽和试验等情况，按业务需要动态的选择处理、混合匹配关键参数。
于快速移动环境中，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技术于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、传真、数据或视像传输均分配壹个网络的发送端和接收端均能识别的特定码字,以便传输的信息可于接收端重新组合，增强了保密性；宽带CDMA的宽广频谱使它对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无线网络规划和优化
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。
于WCDMA系统中所有用户于空中接口享有相同的干扰资源，每个用户影响其他用户且引发其发射功率的变化，因此于进行规划时，覆盖和容量是关联的，必须进行迭代计算。
1．WCDMA覆盖规划
覆盖依赖于所要覆盖的区域、区域类型和传播条件。
WCDMA覆盖范围的计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链路预算中包含了壹些GSM链路预算中不采用的新参数，如干扰余量、快衰落余量、软切换增益等参数。
链路预算的主要目的是于对当前系统模型参数合理取值基础上，分析小区的最大允许路径损耗，从而得出各种情况下的覆盖半径。
WCDMA系统的链路预算不是壹个单纯的线性过程，它和小区的负荷估算是结合进行的。
首先，必须根据于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（壹般由设备厂家给出），由此计算出各种业务的参考接收灵敏度。
参考接收灵敏度和系统热噪声、业务速率和Eb/N0有关。
然后，于设定或者已知小区负荷的情况下，上行最大允许路径损耗的计算就变成壹个简单的和GSM系统上行链路预算相似的计算过程。
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，必须建立壹个模型，做壹些简化性的假设，然后才能计算出壹个统计性的结果
2．WCDMA容量规划和GSM无线网络相比，WCDMA系统容量规划更依赖于覆盖，容量直接和功率预算有关。
功率预算针对的是壹种典型的业务，而WCDMA于实际中可能同时存于着多种业务类型，包括话音业务和高达384kbit/s的数据业务。
这就意味着对于不同的用户，系统的容量于上行链路和下行链路是不同的。
理论分析和仿真结果表明，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计。
对于下行负荷的估计，主要是对于基站发射功率的估计。
对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，条件是不存于多接入引起干扰（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来有了提高，最后使得系统能接入的用户数减少。
3．码片和频率的规划
从网络规划的角度见，WCDMA系统中的码片和频率规划相对比较简单，主要任务是为下行链路分配扰码。
扰码组的码序列限制于512个，扰码于网络规划中被分配给扇区，因为扰码的数目太多，扰码分配这壹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。
如果运营商有俩个或三个载频，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，同时仍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无线网络规划的基本方法
WCDMA无线网络的覆盖、容量和网络性能之间的关系是相互影响、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均直接影响到无线网络的覆盖、容量和网络性能。
因此要准确地反映未来网络的实际情况，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基本建设方案，而且仍需要采用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效果。
下面简单介绍俩种基本的基站预测方法。
1．以无线网络覆盖为依据的基站预测方法于这种无线网络规划方法中，主要需要把握如下几个关键点：
确定业务类型且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：
壹般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，壹条测试路径应该是8字型或螺旋性，避免系统误差；传播模型有效性的确认：
校正后的模型，实测数据和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；参考业务壹般应该于城区基本覆盖：
如3km2范围。
不同地理分区覆盖面积不同，覆盖面积和传播模型有关。
基站预算=总覆盖区域/（参考业务覆盖范围，如3km2）。
2．以业务为依据的基站预测设计方法于这种无线网络规划方法中，主要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业务主要有如下模型：
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计算方法之壹，其特点是该模型预算值适度。
确定总业务量的预测分布。
以坎贝尔模型算出基站预算二坎贝尔业务/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，则根据数据承载需要增加基站预算。
取业务和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关联，容量增加将影响覆盖质量，网络性能难于预测。
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。
壹、优化流
WCDMA网络无线优化过程分三个阶段，即初期规划和基站勘察阶段、RF优化阶段、全网性能测试阶段，如图1所示。
这三个阶段互相独立又互相结合，是壹个完整的、不可分割的过程。
1．初始规划和基站勘查阶段的第壹步是进行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，于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基本的网络覆盖，通过单小区功能测试发现网络问题，确保RF优化阶段工作的顺利进行
2．于RF优化阶段，通过扫频和路测等手段来进壹步发现问题，如无线覆盖空洞、导频污染、邻区丢失等问题。
于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。
3．系统性能阶段主要通过路测进行呼叫性能的检测和评估。
采用不同业务下大
量呼叫的路测结果分析结合系统统计的KPI指标，进壹步对参数作修改和RF调
整。
系统各个阶段均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
1．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，可是如果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，如果不能达到则采用优化手段予以保证。
于实际的优化过程中，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）上行覆盖上行采用手机发射功率和最大值的比较来判断是否达到覆盖极限。
对于CS域来讲，UE_MaxTxPower为21dBm，而PS业务的UE_MaxTxPower为24dBm。
UETxPwrWCDMA系统中，丢失的邻区因为不能及时增加到激活集中，就会产生干扰，引起下行掉话和上行呼叫质量的降低。
CPICH:
Ec>RxLevmin
Ec/Io>Ec/Iomin
当满足小区选择/重选条件时，小区就应当成为合法的邻区，既满足上述条件即可。
如果仅根据CPICHEc/Io进行HO判断，则邻区的判断条件应该为：
CPICH：
Ec/Io>Ec/Iomin
Ec/Io最小值建议使用-16dB。
2．导频污染于某壹区域接收到多个扰码信息，造成最好服务小区的下行质量降低时，称为存于导频污染。
如果最好服务区的CPICH-Ec很好而CPICH-Ec/No很差，则表明导频污染存于。
其判断条件为：
最好服务区：
CPICH_Ec>-100dBm
CPICHEc/Io<-10dB
Ec值-100dBm为话音业务的要求。
而Ec/lo小于-10dB时，呼叫质量则无法保证。
通过提高最好服务区的Ec值或者减小干扰小区的干扰，均有助于解决导频污染问题。
而如果导频污染是由于小区重叠造成的，则需要进行天线倾角调整。
3．软切换区域优化软切换区域优化的目的是为了将系统中的软切换区域限定于壹个合理的范围。
因为过大的软切换区域将会造成容量的丢失，因为每个UE均使用2个之上的链路进行连接，这样呼叫需要多个信道资源和发射功率，它意味着NodeB下行容量的降低。
对于上行来讲，由于RNC进行信号选择，所以对容量等没有影响。
切换太多，IuB容量将会浪费，切换太少又可能掉话。
所以软切换区域应控制于30%
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