黃 濤,徐 利,周 晨,黃本雄,涂 來

(1.武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司,武漢 430073;2.華中科技大學(xué)電子與信息工程系,武漢 430074)

1 引 言

無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目的主要在于對當(dāng)前運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)通過性能數(shù)據(jù)采集、設(shè)備硬件檢查、工程參數(shù)分析等手段,找到影響網(wǎng)絡(luò)性能的原因,尋求解決故障問題的方法,最終通過修改設(shè)備參數(shù)配置、調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等技術(shù)手段,保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的高效,使現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源獲得最大程度的利用。無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的基本原則是最佳利用網(wǎng)絡(luò)資源,在一定的成本控制之下,建設(shè)一個覆蓋范圍和容量指標(biāo)盡可能大的無線通信網(wǎng)絡(luò),提供給用戶良好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),并且保障網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的另外一個作用是在優(yōu)化的過程中了解當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展依據(jù),進(jìn)而為下一步的擴(kuò)容提供幫助和指導(dǎo)。

蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的快速增長,使無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題日益重要[1]。無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化存在于各個層次,包括在不降低信噪比(SNR)的前提下,最小化發(fā)射功率[2];提高帶寬(bandwidth)的利用率,以加強(qiáng)對媒體業(yè)務(wù)的支持[3];以及在保證覆蓋率的同時,降低成本[4]。

由于我國移動業(yè)務(wù)市場需求緊迫,GSM網(wǎng)絡(luò)在建網(wǎng)或擴(kuò)容時,普遍存在任務(wù)重、周期短、速度快的現(xiàn)象,因此無論在工程施工建設(shè)中還是在規(guī)劃設(shè)計(jì)中都留下一些考慮欠周造成的技術(shù)質(zhì)量問題(如站址位置與規(guī)劃位置誤差大,天線掛高、方位角、頻率規(guī)劃不合理等),使網(wǎng)絡(luò)覆蓋沒有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)[5]。而覆蓋是網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)的前提,在保證覆蓋的前提之下進(jìn)行服務(wù)性能優(yōu)化,優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量,改善用戶體驗(yàn),最終進(jìn)行整體網(wǎng)絡(luò)的性能優(yōu)化。由于網(wǎng)絡(luò)軟參數(shù)的調(diào)整在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中有舉足輕重的作用,因此有必要制定一個可行的解決方案。進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化涉及到大量數(shù)據(jù)的搜集和處理工作,因此需要設(shè)計(jì)一個合適的計(jì)算系統(tǒng)才能使網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化系統(tǒng)得到最大的發(fā)揮[6]。

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段,主要分為DT測試分析、CQT測試分析、信令性能分析、用戶投訴數(shù)據(jù)分析等[7-9]。無線移動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法往往需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力。而通過對無線移動網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和Abis/Iub接口協(xié)議的研究可以得到,移動通信用戶在終端開機(jī)通話等過程中都會同基站控制臺進(jìn)行頻繁的數(shù)據(jù)交互活動。假如有效地記錄并利用這些交互的數(shù)據(jù),將能夠及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在的問題,以更好地指導(dǎo)移動無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員的優(yōu)化工作;而且這些數(shù)據(jù)與用戶終端息息相關(guān),直接是用戶體驗(yàn)的表現(xiàn)。

本文將從利用MR測量報告進(jìn)行智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方向出發(fā)。MR(Measurement Report)又稱測量報告。用戶終端在業(yè)務(wù)信道上向基站每480 ms發(fā)送一次數(shù)據(jù),MR測量報告來源于其中的上傳數(shù)據(jù)[10]。通過MR數(shù)據(jù)快速定位出網(wǎng)絡(luò)中存在的故障問題,并智能化地通過一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺展現(xiàn)。本文設(shè)計(jì)了一個智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺完成這一功能的操作,并對覆蓋優(yōu)化進(jìn)行了深層次的分析。

2 智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺整體框架

智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺采用模塊化設(shè)計(jì),在邏輯上面分為3個模塊,如圖1所示,分別是采集預(yù)處理模塊、分析處理模塊,以及用戶操作模塊。

圖1 智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺框架Fig.1 The framework of intelligence network optimization platform

智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺的各個模塊的功能如下。

(1)采集預(yù)處理模塊

采集MR數(shù)據(jù),解析MR數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵字段信息,對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理操作,然后將得到的信息以統(tǒng)一規(guī)范的形式存儲到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。

(2)分析處理模塊

根據(jù)平臺用戶的人機(jī)操作,分析采集得到的MR數(shù)據(jù)信息,進(jìn)行統(tǒng)計(jì)判斷等一系列的操作,然后生成規(guī)范格式的XML數(shù)據(jù)提供給前臺使用。

(3)用戶操作模塊

提供用戶界面給用戶操作,翻譯用戶操作行為,形成指定格式的查詢鏈接,查詢后臺數(shù)據(jù),得到規(guī)范化的XML數(shù)據(jù)之后,按照一定的形式讀取數(shù)據(jù),按照圖表、圖形以及地圖等形式將故障定位及優(yōu)化建議顯示在前臺界面上面。

2.1 采集預(yù)處理模塊

采集預(yù)處理模塊的子模塊設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 采集預(yù)處理模塊結(jié)構(gòu)圖Fig.2 The structure of preprocess module

采集預(yù)處理模塊完成的是采集MR數(shù)據(jù)、解析MR數(shù)據(jù)、將MR數(shù)據(jù)以及其他的基站配置信息按照指定的格式寫入數(shù)據(jù)庫的工作。

(1)RF5解析模塊

本文采集得到的RF5文件并不能直接使用,需要經(jīng)過專門的解析程序,才能解析出有用的數(shù)據(jù)。圖2中的RF5解析模塊負(fù)責(zé)RF5文件的解析工作。該模塊對RF5文件中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化所需的關(guān)鍵字段進(jìn)行讀取,濾掉不正確的MR信息,然后以指定的格式存入數(shù)據(jù)庫。

(2)配置處理模塊

圖2中,接口A中的數(shù)據(jù)是通過RF5解析模塊處理得到的原始MR數(shù)據(jù),它以移動臺為單位進(jìn)行記錄。為了了解全網(wǎng)的狀況,需要將每個移動臺對應(yīng)的測量報告進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,形成小區(qū)級別的統(tǒng)計(jì)測量數(shù)據(jù)。配置處理模塊的作用就在于完成對原始MR數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理。

經(jīng)過性能指標(biāo)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)處理之后,移動臺的單個MR記錄信息可以形成小區(qū)級別的測量信息,為下一步的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供了幫助。配置處理模塊中輸入的接口B的數(shù)據(jù)為小區(qū)級別的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),輸入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中進(jìn)行待用。

2.2 分析處理模塊

分析處理模塊的功能示意圖設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 分析處理模塊結(jié)構(gòu)圖Fig.3 The structure of process module

分析處理模塊主要分為兩個部分,即統(tǒng)計(jì)判斷部分以及查詢請求部分。

(1)統(tǒng)計(jì)判斷部分

如圖3所示,分析處理模塊的上半部分是對原始MR數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)判斷分析處理。它的工作原理是根據(jù)原始MR關(guān)鍵字段數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析,按照一定的規(guī)則和計(jì)算公式生成新的指標(biāo)數(shù)據(jù),然后對新生成的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定的門限判斷,得到網(wǎng)絡(luò)是否存在故障的判斷,并以統(tǒng)一的格式寫入數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。

(2)查詢請求部分

如圖3所示,分析處理模塊的下半部分為對前臺界面的查詢請求的處理。查詢請求部分主要實(shí)現(xiàn)web server服務(wù)器的功能,主要針對前臺界面的操作,對后臺SQL Server數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的查詢讀取與計(jì)算,最終形成統(tǒng)一的XML格式的文件,提供給前臺界面。

2.3 用戶操作模塊

用戶操作模塊的功能設(shè)計(jì)示意圖如圖4所示。

圖4 用戶操作模塊功能示意圖Fig.4 The structure of user interface

用戶操作模塊的核心為結(jié)果呈現(xiàn)模塊,分為MR特征指標(biāo)圖表、MR特征指標(biāo)圖形、基站扇區(qū)載頻信息查詢、基站信息地圖顯示、智能查障顯示、用戶操作界面等幾個功能。

3 通過TD-SCDMA智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺分析越區(qū)覆蓋和弱覆蓋

3.1 越區(qū)覆蓋檢測

越區(qū)覆蓋現(xiàn)象容易引起錯誤的切換,產(chǎn)生大量的切換失敗以及無切換而導(dǎo)致掉話。除此之外,越區(qū)切換還可能引起計(jì)費(fèi)錯誤。隨著市場的運(yùn)作,現(xiàn)在移動通信運(yùn)營商在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中都是以小區(qū)ID來計(jì)算費(fèi)用的,如果在一個指定區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)預(yù)計(jì)外的小區(qū)肯定會出現(xiàn)錯誤的計(jì)費(fèi)。因此,做好覆蓋優(yōu)化是網(wǎng)絡(luò)提供良好服務(wù)的前提。

智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺上越區(qū)覆蓋的功能界面如圖5所示,圖中淺色基站代表正?；?深色基站代表存在越區(qū)覆蓋嫌疑的基站。

圖5 越區(qū)覆蓋功能示意圖Fig.5 The diagram of corss-disrict coverage

該智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺對于越區(qū)覆蓋的檢測采用的是基于MR的鄰區(qū)判別算法。鄰區(qū)判別算法的判斷準(zhǔn)則如下:

(1)當(dāng)MR處于目標(biāo)基站的配置覆蓋范圍之內(nèi),將之視為正常覆蓋;

(2)當(dāng)MR處于目標(biāo)基站的鄰區(qū)列表基站的配置覆蓋范圍之內(nèi)時,也將之視為正常覆蓋,除此之外的MR屬于越區(qū)覆蓋。

如圖6所示,基站A為目標(biāo)基站,基站B,C,D為基站A的鄰區(qū)基站,基站E不屬于基站A的鄰區(qū)基站。有3條MR消息分別處于L點(diǎn)、M點(diǎn)和N點(diǎn),3條MR消息的主服務(wù)基站都是基站A。判斷過程如下:

(1)點(diǎn)L處的MR因?yàn)樘幱诨続的配置半徑之內(nèi),所以視為正常覆蓋;

(2)點(diǎn)M處的MR處于基站 C的配置半徑之內(nèi),因?yàn)榛?C處于基站A的鄰區(qū)列表當(dāng)中,所以當(dāng)M點(diǎn)的用戶要發(fā)生切換時,可以正常切換到基站C對應(yīng)的小區(qū)當(dāng)中,所以也視為正常覆蓋;

(3)點(diǎn)N處的MR處于基站E的配置半徑內(nèi),當(dāng)點(diǎn)N處的用戶需要發(fā)生切換時,由于基站A沒有與基站E周圍的小區(qū)配備鄰區(qū)關(guān)系,所以點(diǎn)N處的用戶將無法正常切換,會引起通話時的掉話,所以視為越區(qū)覆蓋。

圖6 越區(qū)覆蓋判斷實(shí)例Fig.6 The example of corss-disrict coverage

上述越區(qū)覆蓋判斷準(zhǔn)則的優(yōu)點(diǎn)是不需要依靠類似工程經(jīng)驗(yàn)的數(shù)據(jù),人的影響因素大大降低,可以精確地找到類似孤島效應(yīng)的越區(qū)覆蓋現(xiàn)象,從而解決越區(qū)覆蓋發(fā)現(xiàn)難的問題;缺點(diǎn)是由于對MR的判決不僅僅依靠當(dāng)前的基站,還需要依靠當(dāng)前基站的鄰區(qū)基站,計(jì)算量偏大[11]。

在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)方面,主要的創(chuàng)新點(diǎn)有基于用戶切換掉話的原理,設(shè)計(jì)了一種越區(qū)覆蓋的判斷準(zhǔn)則,解決了越區(qū)覆蓋發(fā)現(xiàn)難的問題。利用上述的越區(qū)覆蓋檢測算法可以快速定位出越區(qū)覆蓋故障區(qū)域,為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員解決越區(qū)現(xiàn)象提供了幫助。

3.2 弱覆蓋檢測

本文的智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺解決了全網(wǎng)覆蓋功能頁面對弱覆蓋問題。全網(wǎng)覆蓋功能頁面主要提供了全網(wǎng)覆蓋狀況的功能顯示信息以及弱覆蓋、覆蓋空洞區(qū)域的告警信息。

全網(wǎng)覆蓋的MR信息處理步驟如下:

(1)將全地圖分成一個個小方格,根據(jù)MR定位的地理信息,可以得到每條MR測量報告所處的方格位置;

(2)統(tǒng)計(jì)每個方格中的MR測量報告數(shù)據(jù),計(jì)算方格內(nèi)的MR信號接收場強(qiáng);

(3)根據(jù)單個方格的信號接收場強(qiáng)描繪該方格的網(wǎng)絡(luò)信號運(yùn)行狀況。

圖7是根據(jù)MR測量報告繪制的某地區(qū)一段時間的網(wǎng)絡(luò)覆蓋全網(wǎng)狀況示意圖。

圖7 全網(wǎng)覆蓋示意圖Fig.7 The diagram that covered over

圖7中方格的不同顏色(灰度顯示為深淺度)代表著網(wǎng)絡(luò)的不同覆蓋狀況,當(dāng)信號平均接收強(qiáng)度低的方格在某一區(qū)域所占比例很大的時候,說明該片區(qū)域可能存在弱覆蓋現(xiàn)象,需要進(jìn)行告警。

當(dāng)某片區(qū)域幾乎無MR上報的時候,這時可能屬于兩種情況:第一種情況,該區(qū)域地理位置是荒山野嶺,人跡罕至,很少有用戶在該區(qū)域進(jìn)行活動;第二種情況是該區(qū)域?qū)儆诟采w空洞,沒有基站對該片區(qū)域進(jìn)行覆蓋。兩種情況的劃分通過查看該區(qū)域的地理信息可以區(qū)分。當(dāng)存在弱覆蓋和覆蓋空洞現(xiàn)象時候,可以提出告警信息,提醒網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員去進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)。

4 結(jié) 語

針對無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能檢測及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個新的智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺,該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)性能的檢測,實(shí)現(xiàn)越區(qū)覆蓋問題的檢測和告警,通過全網(wǎng)覆蓋功能頁面對弱覆蓋問題進(jìn)行解決等功能。同時,該智能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺對越區(qū)覆蓋的檢測采用的是一種全新的基于MR的鄰區(qū)判別算法,可以快速準(zhǔn)確地定位出越區(qū)故障區(qū)域。

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