趙春陽(yáng)，王蔚

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司上海分公司，上海 200060）

AFOS超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)頻率優(yōu)化的研究與實(shí)踐

趙春陽(yáng)，王蔚

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司上海分公司，上海 200060）

本文通過(guò)對(duì)AFOS系統(tǒng)所能處理的最大規(guī)模的頻率優(yōu)化工作進(jìn)行研究，通過(guò)利用大量MR數(shù)據(jù)的導(dǎo)入及工程模擬，對(duì)AFOS的極限處理能力得到了一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際應(yīng)用技巧，對(duì)其后續(xù)軟件需要完善的方面提出了改進(jìn)的建議；同時(shí)在此基礎(chǔ)上成功實(shí)現(xiàn)了單次近31000載頻的超大規(guī)模的頻率優(yōu)化工作，實(shí)際入網(wǎng)效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

AFOS；GSM；頻率優(yōu)化

1 引言

LPWA（低功耗廣覆蓋）類業(yè)務(wù)連接是全球產(chǎn)業(yè)關(guān)注的重要市場(chǎng)，也是中國(guó)移動(dòng)面向大連接戰(zhàn)略應(yīng)當(dāng)考慮滿足的場(chǎng)景之一，但現(xiàn)有2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)難以承擔(dān)這類業(yè)務(wù)?；贜B-IoT（Narrow Band Internet of Things， 蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)）成為萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支，隨著中國(guó)移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以及GSM用戶向4G網(wǎng)絡(luò)的遷移，中國(guó)移動(dòng)的GSM用戶及所承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載量也迅速下降，GSM網(wǎng)絡(luò)的退頻，為更好的建設(shè)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，拓展其可用頻段資源，降低運(yùn)維成本具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

根據(jù)中國(guó)移動(dòng)的相關(guān)工作要求，在全國(guó)部分重點(diǎn)城市要求GSM900網(wǎng)絡(luò)必須于2017年6月底之前退出物聯(lián)網(wǎng)所需的5.8 MHz頻段，目前中國(guó)移動(dòng)在GSM900主要有19 MHz帶寬，從頻譜的利用的角度看有近30%的頻率需要退出，為此如何在短時(shí)間內(nèi)完成全網(wǎng)大規(guī)模的頻率優(yōu)化工作成為一個(gè)日益緊迫的工作。

2 AFOS應(yīng)用現(xiàn)狀

AFOS作為中國(guó)移動(dòng)自主開(kāi)發(fā)的一款基于MR數(shù)據(jù)的頻率優(yōu)化工具系統(tǒng)，已成為GSM頻率優(yōu)化的一種主要方式。其通過(guò)軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)頻率的自動(dòng)分配，大大節(jié)省規(guī)劃人員繁瑣的工作，提高工作效率；同時(shí)通過(guò)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)的全面采集分析，也提高了頻率規(guī)劃的質(zhì)量。

2.1 AFOS的基本工作流程

典型的AFOS頻率優(yōu)化流程見(jiàn)表1。

通過(guò)表1可以發(fā)現(xiàn)，完成一次完整的頻率優(yōu)化工作，時(shí)間一般為一個(gè)月左右，即使按照最小規(guī)模的時(shí)間計(jì)算也要17天左右，從這個(gè)角度上來(lái)看，單次完成的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越大越好，工作效率最高。

2.2 AFOS在應(yīng)對(duì)超大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模時(shí)的挑戰(zhàn)

根據(jù)AFOS前期在各個(gè)省公司的使用經(jīng)驗(yàn)，全國(guó)各地使用AFOS進(jìn)行頻率優(yōu)化的單次的規(guī)模一般集中在幾千到兩萬(wàn)載頻左右的規(guī)模，在應(yīng)對(duì)中小網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的需求下，已經(jīng)得到了充分的驗(yàn)證。

但是在特大城市的頻率優(yōu)化方面，還缺少超大規(guī)模頻率優(yōu)化的經(jīng)驗(yàn)。例如某直轄市GSM900網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)網(wǎng)載波數(shù)量在十萬(wàn)以上，如圖1所示，如果采用小規(guī)模的多次頻率優(yōu)化存在問(wèn)題如下。

表1 典型AFOS工作流程統(tǒng)計(jì)表

圖1 某特大城市頻率優(yōu)化方案示意圖

多次優(yōu)化方案必然導(dǎo)致優(yōu)化周期加長(zhǎng)，同時(shí)難以在短時(shí)間內(nèi)完成中國(guó)移動(dòng)的降配退頻的工作安排；如果采取多區(qū)域并行優(yōu)化方案，則會(huì)導(dǎo)致保護(hù)帶劃分復(fù)雜，保護(hù)帶頻率優(yōu)化方案也需要等待其他區(qū)域頻率優(yōu)化方案完成后，才能進(jìn)行，時(shí)間節(jié)省的空間有限，仍舊需要提高單次頻率優(yōu)化的處理能力。

按照單次2.5萬(wàn)載頻的優(yōu)化方案進(jìn)行區(qū)域劃分，翻頻區(qū)域1、2、3及保護(hù)帶各大約包含2.5萬(wàn)載頻左右，此時(shí)頻率優(yōu)化方案為：

（1）翻頻區(qū)域1、2、3先同時(shí)開(kāi)展頻率優(yōu)化工作：從工作開(kāi)始到提供三套頻率優(yōu)化方案的時(shí)間，根據(jù)表1的參考值可以大概估計(jì)到的時(shí)間約為23天。

（2）保護(hù)帶區(qū)域頻率優(yōu)化工作：將生成的3套方案更新進(jìn)入基礎(chǔ)工參表，再進(jìn)行保護(hù)帶的頻率優(yōu)化工作，此時(shí)估計(jì)用時(shí)為10天。

（3）將前面兩套方案合并得到全網(wǎng)方案，后續(xù)全網(wǎng)頻率割接入網(wǎng)及效果評(píng)估，預(yù)計(jì)用時(shí)為10天。

綜上所述，在初步的頻率優(yōu)化時(shí)間中，累計(jì)為43天，考慮到這么大的方案實(shí)施過(guò)程中，需要預(yù)留一些異常問(wèn)題的處理情況，綜合完成該項(xiàng)方案可能需要預(yù)估的時(shí)間約為50天。

從超大規(guī)模的頻率優(yōu)化情況來(lái)看，AFOS的系統(tǒng)處理能力與完成頻率優(yōu)化的方案所需時(shí)間密切聯(lián)系，如果單次頻率優(yōu)化規(guī)模不夠，同時(shí)還可能導(dǎo)致比上述方案更復(fù)雜的情況，會(huì)導(dǎo)致時(shí)間與難度的大幅增加，因此對(duì)AFOS系統(tǒng)進(jìn)行單次頻率優(yōu)化的最大能力進(jìn)行研究是該項(xiàng)優(yōu)化工作的重要內(nèi)容。

3 AFOS系統(tǒng)處理最大性能研究

AFOS軟件理論上可以支持5萬(wàn)載頻的頻率優(yōu)化，正式開(kāi)發(fā)于2008-2009年間，迄今有近10年的時(shí)間，根據(jù)該軟件部署的基本硬件要求為：處理器Pentium Dual 1.7 GHz以上，內(nèi)存2 G以上，硬盤空間10 G以上；軟件運(yùn)行操作系統(tǒng)Windows XP/Windows 2003/Vista/ Windows 7以及配備Microsoft Office Excel 2003以上。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)前軟硬件的配備條件已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)該軟件運(yùn)行的基本要求。所以后續(xù)研究主要是在確定計(jì)算機(jī)硬件條件不受限的條件下，AFOS軟件處理能力極限的一些經(jīng)驗(yàn)與技巧處理。

3.1 硬件及軟件配置環(huán)境

為了確定AFOS的最大軟件處理能力，是否受計(jì)算機(jī)硬件的限制，實(shí)驗(yàn)硬件配置條件見(jiàn)表2。

圖2 硬件資源占用情況圖

表2 實(shí)驗(yàn)硬件配置

兩臺(tái)服務(wù)器的配置遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)AFOS建議硬件配置的基本要求，所以在理論上硬件配置上應(yīng)該改不存在瓶頸。

同時(shí)采集了某地12萬(wàn)載頻一萬(wàn)多個(gè)小區(qū)的7×24 h MR數(shù)據(jù)及AFOS所需要的其他數(shù)據(jù)，作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)備用。

3.2 硬件資源占用評(píng)估

為了驗(yàn)證AFOS軟件對(duì)計(jì)算機(jī)硬件能力的限制，以理論最大支持的5萬(wàn)載頻的規(guī)模倒入7×24 h MR數(shù)據(jù)，進(jìn)行AFOS的頻率優(yōu)化，在數(shù)據(jù)導(dǎo)入及頻率方案優(yōu)化過(guò)程中，開(kāi)啟Window自帶的資源管理器動(dòng)態(tài)觀測(cè)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的資源的占用情況。圖2為硬件資源占用情況圖。

先使用普通配置的服務(wù)器進(jìn)行AFOS對(duì)硬件的占用分析。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，軟件啟動(dòng)分頻初始化環(huán)節(jié)后，軟件自動(dòng)退出關(guān)閉。在軟件使用的所有階段，CPU的最大利用率在50%左右，內(nèi)存最大利用率在11%左右。后面以高配置服務(wù)器進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)，計(jì)算機(jī)CPU的最大利用率在10%左右，內(nèi)存最大利用率在4%左右，軟件仍舊出現(xiàn)異常退出。所以，通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)硬件資源可以滿足軟件理論最大載頻的支撐需求，軟件異常退出應(yīng)該與AFOS軟件的設(shè)計(jì)能力有關(guān)。

AFOS軟件對(duì)分頻的工程采用項(xiàng)目管理的方式，有關(guān)軟件運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中的信息保存在“安裝目錄/自動(dòng)頻率優(yōu)化系統(tǒng)/GSM/REPORT/項(xiàng)目名稱”下，AFOSSOFTLOG.db3文件里面保存了軟件運(yùn)行過(guò)程中的詳細(xì)信息。采用第三方軟件，將該文件打開(kāi)后，查看loginfo信息，可以明確的看到軟件異常退出的原因?yàn)椤皊ystem out of memory exception”，如圖3所示，說(shuō)明軟件對(duì)內(nèi)存的使用上出現(xiàn)了溢出，這與硬件的內(nèi)存配置無(wú)關(guān)。

圖3 軟件運(yùn)行錯(cuò)誤log信息解析

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，目前在用的服務(wù)器從硬件上可以完全滿足軟件對(duì)硬件資源的占用需求，AFOS軟件的最大處理能力主要受限于AFOS軟件自身的設(shè)計(jì)，后續(xù)研究主要是針對(duì)軟件自身的最大處理能力進(jìn)行。

3.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)

根據(jù)頻率優(yōu)化的相關(guān)規(guī)范，AFOS進(jìn)行頻率優(yōu)化的數(shù)據(jù)采集時(shí)間不能低于4天，正?？扇?天，根據(jù)AFOS研發(fā)人員提供的軟件理論設(shè)計(jì)能力約為5萬(wàn)載頻的規(guī)模進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)思路如下：

按照5萬(wàn)載頻的規(guī)模，制作翻頻工程數(shù)據(jù)，先導(dǎo)入7天的MR數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，如果出現(xiàn)異?；蜍浖詣?dòng)退出，則導(dǎo)入4天數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果可以正常生成頻率方案則認(rèn)為可以支持該規(guī)模的頻率優(yōu)化支持能力；如果仍舊出現(xiàn)異常，則認(rèn)為AFOS不支持該規(guī)模最大處理能力，后續(xù)逐步降低單次軟件處理規(guī)模，直至找到最大的處理能力范圍。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在32 000載頻優(yōu)化規(guī)模時(shí)倒入7天數(shù)據(jù)可以正常生成優(yōu)化方案；在進(jìn)行36 000載頻的規(guī)模時(shí)導(dǎo)入7天的MR數(shù)據(jù)時(shí)軟件異常退出，導(dǎo)入4天數(shù)據(jù)時(shí)可以正常生成方案，見(jiàn)表3。

表3 MR導(dǎo)入天數(shù)與最大支持頻率方案對(duì)應(yīng)表

由于一天的MR數(shù)據(jù)不足以支撐實(shí)際的頻率優(yōu)化工作，在這里僅供分析參考。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)MR數(shù)據(jù)的大小會(huì)影響到AFOS軟件所能提供最大頻率優(yōu)化能力。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在AFOS2.0軟件的版本下，進(jìn)行了超大規(guī)模頻率優(yōu)化的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，得到的結(jié)論如下：

（1）AFOS軟件數(shù)據(jù)主要存貯在afos.db3文件中，根據(jù)前期的使用經(jīng)驗(yàn)，該文件的大小不能超過(guò)2G，所以這在一定程度上限制了MR數(shù)據(jù)導(dǎo)入，根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的單次導(dǎo)入的MR數(shù)據(jù)最大為2G，超出這個(gè)范圍會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存溢出的情況或軟件自動(dòng)退出。

（2）目前主流的服務(wù)器硬件配置可以完全滿足AFOS軟件的硬件配置需求，軟件所能處理的單次最大規(guī)模能力主要受限于軟件自身的設(shè)計(jì)。

（3）AFOS軟件處理最大能力受MR數(shù)據(jù)大小和載頻數(shù)量的同時(shí)制約，我們?cè)趯?dǎo)入一天MR數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上了成功實(shí)現(xiàn)了43 000載頻規(guī)模的頻率優(yōu)化，而考慮到網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)際工作需要采集多天數(shù)據(jù)的要求下，可以參考的單次最大處理規(guī)模約為32 000-36 000載頻左右。

（4）一次頻率優(yōu)化需要運(yùn)行生成多方案對(duì)比后優(yōu)選方案，在大規(guī)模頻率優(yōu)化時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)第二套優(yōu)化方案無(wú)法生成的情況，此時(shí)需要將第一套已經(jīng)生成的方案?jìng)浞莺髣h除，才可以生成新的方案。

（5）在軟件運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)的異常問(wèn)題，可以采用查看工程項(xiàng)目log info的信息，幫助我們來(lái)輔助判斷軟件異常的原因，可以使用SQLite browser軟件工具打開(kāi)相應(yīng)的afossoftlog.db3文件進(jìn)行初步的問(wèn)題定位。

4 超大規(guī)模頻率優(yōu)化的實(shí)踐

4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)翻頻前的各項(xiàng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及利用歷史數(shù)據(jù)的模擬分頻工作，實(shí)際安排了30 616塊載頻的頻率優(yōu)化方案可以通過(guò)單次頻率方案生成，正常生成3套頻率優(yōu)化方案，見(jiàn)表4。

表4 3套方案干擾對(duì)比表

表5 無(wú)線性能指標(biāo)改善對(duì)比表

通過(guò)AFOS的軟件分析，生成的3套方案，同頻干擾及鄰頻干擾值有了大幅的下降，網(wǎng)絡(luò)總體干擾值從原始的78 867.94下降到25 644.77，下降幅度達(dá)到70%，網(wǎng)絡(luò)干擾情況得到了明顯的改善。

通過(guò)前面的總體干擾值及劣化小區(qū)的數(shù)量對(duì)比，確定方案3為本次頻率優(yōu)化的最終方案，并在此方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。

4.2 效果評(píng)估

對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施的改頻后，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)主要性能指標(biāo)與改頻前總體相當(dāng)，指標(biāo)基本保持穩(wěn)定。與頻率質(zhì)量密切相關(guān)的下行質(zhì)量切換比例下降了3.76%， MR下行質(zhì)量提升了0.18%，兩者都有所改善，見(jiàn)表5和表6。

5 結(jié)論

在當(dāng)前及今后的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，GSM網(wǎng)絡(luò)仍舊是語(yǔ)音業(yè)務(wù)的主要承載網(wǎng)絡(luò)，語(yǔ)音質(zhì)量及網(wǎng)絡(luò)干擾的情況仍舊是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的一個(gè)主要內(nèi)容，在當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展下，GSM900網(wǎng)絡(luò)的頻率優(yōu)化工作又重新提高到一個(gè)新的議事日程。

AFOS作為中國(guó)移動(dòng)自主優(yōu)化的一個(gè)重要工具平臺(tái)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用，但是在應(yīng)對(duì)在有限時(shí)間內(nèi)完成超大城市的超大網(wǎng)絡(luò)頻率優(yōu)化方面還缺乏相應(yīng)的指導(dǎo)和經(jīng)驗(yàn)。

表6 道路測(cè)試指標(biāo)對(duì)比表

[1] 錢志鴻, 王義君. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用研究[J]. 電子學(xué)報(bào), 2012,40(5):1023-1029.

[2] 解沖鋒, 孫穎, 高歆雅. 物聯(lián)網(wǎng)與電信網(wǎng)融合策略探討[J].電信科學(xué), 2009,25(12):9-12.

[3] 程曉. 以MR為基礎(chǔ)的GSM網(wǎng)絡(luò)頻率優(yōu)化研究和設(shè)計(jì)[D]. 北京：北京郵電大學(xué), 2012.

[4] 佚名. 我院配合中國(guó)移動(dòng)開(kāi)展AFOS全網(wǎng)推廣使用工作[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化, 2010(3):53-53.

[5] 買萌宇. 關(guān)于Schema Gsm Forte在鄭州移動(dòng)GSM網(wǎng)絡(luò)頻率規(guī)劃中的應(yīng)用研究[D]. 北京：北京郵電大學(xué), 2009.

Research and application of ultra large scale network frequency optimization by AFOS system

ZHAO Chun-yang, WANG Wei
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Shanghai Branch, Shanghai 200060, China)

In this paper, the maximumprocessing capacity of AFOS system was studiedby using a large number of measurement report data and engineering simulation,We get some experience data and practical application skills, and put forward some suggestions to improve the AFOS system; it isfor the first time to present a frequency optimization scheme of nearly 31000 carriers one at a time and all prospective goalshave been achieved.

AFOS; GSM; frequency optimization

TN929.5

A

1008-5599（2017）07-0082-05

2017-02-24