張同須
(中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司,北京 100080)
張同須 教授級高級工程師,現(xiàn)任中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院副院長。工業(yè)和信息化部通信科學(xué)技術(shù)委員會委員,北京郵電大學(xué)兼職教授。多年來一直從事大型電信網(wǎng)絡(luò)的工程設(shè)計工作,現(xiàn)致力于IP及寬帶移動通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和研究工作。曾組織并承擔(dān)CHINANET、TD-SCDMA等大型全國性骨干網(wǎng)絡(luò)及新技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的工程設(shè)計,并編寫了有關(guān)的技術(shù)體制和設(shè)計規(guī)范,獲多個國家及部級獎項,發(fā)表數(shù)十篇論文,出版兩本專著,有多項技術(shù)專利。2001年享受國務(wù)院政府特殊津貼。全國工程勘察設(shè)計大師。
移動通信網(wǎng)絡(luò)是移動運營商進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運營的基礎(chǔ),其運營效率和給運營者帶來的收入最終取決于網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量和質(zhì)量。而影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量和質(zhì)量的最主要的部分就是無線網(wǎng)絡(luò),體現(xiàn)在Uu接口上。這也是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)評測和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化所關(guān)注的領(lǐng)域。由于無線網(wǎng)絡(luò)本身的特點,使得移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化工作成為運營商日常關(guān)注的核心內(nèi)容之一。
保持移動通信網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)、高效、高質(zhì)量的運營,網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化是必不可少的階段和內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是工程建設(shè)的前期所必須要做的工作。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃將從工程建設(shè)的角度實現(xiàn)投資成本與網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的平衡、雙贏、和諧統(tǒng)一。例如通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可估算投資規(guī)模、預(yù)測網(wǎng)絡(luò)性能、提高網(wǎng)絡(luò)可靠性,特別是由于無線環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性,必須通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃尋求擬合理論模型與實際環(huán)境存在的差異,適當(dāng)?shù)貙W(wǎng)絡(luò)的相關(guān)問題進(jìn)行預(yù)測,以盡可能達(dá)到理論與實際的一致性,也即盡可能降低網(wǎng)絡(luò)未來的不確定性。
網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一個持續(xù)不斷的過程,需要根據(jù)用戶數(shù)的多少與分布、業(yè)務(wù)種類和特點、網(wǎng)絡(luò)忙閑和結(jié)構(gòu)等因素隨時來進(jìn)行,通過優(yōu)化來實現(xiàn)在發(fā)展中調(diào)整,在調(diào)整中發(fā)展,以保持高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)運行。例如網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境的不斷變化需要通過優(yōu)化來適應(yīng);物業(yè)、地理環(huán)境等客觀因素限制了規(guī)劃方案實施,無法按理想的形式進(jìn)行布置時,就必須通過優(yōu)化來彌補和消除影響;當(dāng)業(yè)務(wù)預(yù)測和實際發(fā)展情況有所不同時,需要根據(jù)實際情況動態(tài)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。更為需要指出的是,由于網(wǎng)絡(luò)及技術(shù)的復(fù)雜性,以及實驗室測試環(huán)境的限制,很多參數(shù)設(shè)置很難不在現(xiàn)場環(huán)境下就能準(zhǔn)確地做出,也必須在實際的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中加以調(diào)整。因此,通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化將能適時調(diào)整解決不適應(yīng)業(yè)務(wù)開展和不符合市場需要的問題,促使網(wǎng)絡(luò)性能和服務(wù)質(zhì)量的提升。
與10多年前的移動網(wǎng)絡(luò)不同的是,當(dāng)前的移動網(wǎng)絡(luò)盡管依然是蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu),但無論是在用戶規(guī)模還是在業(yè)務(wù)種類,無論是在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還是在技術(shù)更新,都有了很大的變化??纱笾職w結(jié)為如下幾點。
(1)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展迅速。經(jīng)過多年的發(fā)展,話音業(yè)務(wù)將逐步走進(jìn)成熟期,增長趨于平緩,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對ARPU值的貢獻(xiàn)日益顯著。這種承載的業(yè)務(wù)性質(zhì)的變化越來越給網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化的內(nèi)涵帶來變化。根據(jù)中國移動公布的業(yè)務(wù)發(fā)展數(shù)據(jù)顯示,2010年的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)收入已經(jīng)占到其總收入的30%左右。國外有的移動運營商例如日本的軟銀,其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)收入已經(jīng)超過其總收入的一半以上。由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的種類繁多,與話音業(yè)務(wù)相比有非常大的不確定性,因此就給網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化帶來很大的挑戰(zhàn)。再加上服務(wù)質(zhì)量要求多變,規(guī)劃優(yōu)化就不能只考慮一種業(yè)務(wù)的QoS要求。
(2)網(wǎng)絡(luò)與用戶規(guī)模的不斷增大。目前中國移動的用戶數(shù)已經(jīng)超過6億戶,是全球最大的一張移動通信網(wǎng)絡(luò)。從市場情況看,用戶數(shù)的迅速增加,使得其使用率增加,使用時間延長;同時業(yè)務(wù)種類豐富,業(yè)務(wù)界限模糊,內(nèi)容提供商也眾多,個性化要求高,資費方式靈活,市場需求變化非???,這樣對網(wǎng)絡(luò)的要求也日趨復(fù)雜。從網(wǎng)絡(luò)角度看,由于頻率資源的限制,使得網(wǎng)絡(luò)頻率復(fù)用度很高,小區(qū)很密,不得不在某些時段和某些地域使用半速率,網(wǎng)絡(luò)底噪抬升,網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降。這些都需要通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的手段加以逐步解決。
(3)多網(wǎng)并存,多網(wǎng)協(xié)同規(guī)劃。當(dāng)前,存在多運營商和多網(wǎng)并存的局面,給網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化帶來新的課題和復(fù)雜性。中國移動目前就必須從2G/3G協(xié)調(diào)共存的角度做好網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作,如果再考慮到WLAN網(wǎng)絡(luò)以及未來的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的話,將來就要考慮四網(wǎng)協(xié)調(diào)的問題,復(fù)雜度可見一斑。
(4)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和新技術(shù)的引入帶來新的變化。當(dāng)前,網(wǎng)絡(luò)的IP化已經(jīng)逐步在擴展到網(wǎng)絡(luò)的各個層面。中國移動的核心網(wǎng)已經(jīng)基本100%IP化,以軟交換技術(shù)架構(gòu)利用IP網(wǎng)絡(luò)來承載。信令網(wǎng)、無線接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)也都在IP化。而IP化的引入也使網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化,逐步向扁平化方向發(fā)展,這樣網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化也將會面臨網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和變化。另一方面,一些新技術(shù)的引入,特別是3G網(wǎng)絡(luò)的智能天線、HSDPA等新技術(shù)引入也將導(dǎo)致規(guī)劃優(yōu)化方法的變化。
(5)用戶對運營商的要求提高。由于越來越多的用戶使用移動網(wǎng)絡(luò),再加上競爭形勢的日趨激烈,使得用戶對運營商的要求越來越高,這樣就使運營商不得不在服務(wù)水平上盡可能地提高。例如在覆蓋方面,目前中國移動網(wǎng)絡(luò)的覆蓋幾乎延伸到了各個層面,包括地鐵、大樓、機場、隧道、高速公路、海面、邊緣山區(qū)等特殊區(qū)域都通過各種新技術(shù)的手段加以覆蓋,以換取客戶的滿意度。這樣也給網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化帶來難度。另外,在產(chǎn)品質(zhì)量,業(yè)務(wù)管理,業(yè)務(wù)支撐,接入效率,接入成本,計費方式,市場預(yù)測等各個方面都必須進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。
(6)網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境的日益復(fù)雜。宏觀經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得用戶和業(yè)務(wù)預(yù)測相對滯后,特別是城市建設(shè)日新月異,城市中的建筑、道路、橋梁、植被等快速變化,這些都給規(guī)劃優(yōu)化帶來了新的難度,同時也需要有新的規(guī)劃優(yōu)化方法引入。
(7)終端的智能化和多樣化給網(wǎng)絡(luò)帶來了新的影響。終端的快速發(fā)展這幾年變得尤其明顯,智能化和多樣化是一個明顯的方向。同時終端已經(jīng)不僅僅只是一個通信工具,甚至很多人都忘掉了其通信的基本屬性,利用移動終端作為上網(wǎng)、娛樂、工作甚至新的生活方式已經(jīng)成為了一個主流方向。這種變化不僅僅體現(xiàn)在終端上,對網(wǎng)絡(luò)也產(chǎn)生了影響。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與話音業(yè)務(wù)在用戶地理分布、呼叫模型存在差異;從以網(wǎng)絡(luò)為中心開始向以用戶為中心轉(zhuǎn)移;用戶感知將重于網(wǎng)絡(luò)性能等。網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃優(yōu)化就應(yīng)該及時面對和適應(yīng)這些變化。
移動通信網(wǎng)絡(luò)一切做法都是圍繞著覆蓋、容量和質(zhì)量來進(jìn)行的。處理好了這3者的關(guān)系,也就意味著網(wǎng)絡(luò)就建設(shè)和運營好了。同樣,網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化也是圍繞著這3個維度來進(jìn)行的。一般而言,網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化遵循的原則是:綜合建網(wǎng)或優(yōu)化成本最低,盈利業(yè)務(wù)覆蓋情況最好,網(wǎng)絡(luò)有效容量最大,核心業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量最優(yōu),網(wǎng)絡(luò)未來可升級性最好,競爭力最強等。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化的主要內(nèi)容就是如何合理有效地利用各種資源滿足用戶對網(wǎng)絡(luò)性能的最高需求。例如天線資源,包括天線高度、位置、下傾角、方位角等;無線資源,包括承載信息的頻率、碼字、功率、時隙等;傳輸資源,包括接口帶寬、傳輸路由等;網(wǎng)絡(luò)資源,包括路由交換資源等。
通常,一個完整的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是由規(guī)劃目標(biāo)定義及需求分析(確定網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量與業(yè)務(wù)質(zhì)量的各項指標(biāo)),傳播模型校正,無線網(wǎng)絡(luò)的預(yù)規(guī)劃(不使用網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具,僅根據(jù)鏈路預(yù)算和容量估算對基站數(shù)目做粗略計算),站址初選和查勘,無線網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)規(guī)劃(通過站址查勘,取得站址詳細(xì)資料,輸入到網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具進(jìn)行仿真)等幾個階段構(gòu)成。而規(guī)劃目標(biāo)則按照覆蓋、容量和質(zhì)量的要求,主要包含連續(xù)覆蓋業(yè)務(wù)要求、接入成功率、呼損率、覆蓋指標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)等。
類似地,無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的主要目標(biāo)就是無限趨近網(wǎng)絡(luò)的最佳工作狀態(tài),盡可能通過網(wǎng)絡(luò)性能提高滿足不斷變化和發(fā)展的業(yè)務(wù)需求和用戶需求,這是一個長期的、不斷循環(huán)的過程,包括無線網(wǎng)絡(luò)評測、無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、制定優(yōu)化方案、評估等幾個步驟。
優(yōu)化過程首先是根據(jù)定期進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)評測結(jié)果對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量進(jìn)行評估,對網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量和質(zhì)量進(jìn)行綜合評價,找出網(wǎng)絡(luò)中存在的問題進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。然后就是要建立網(wǎng)優(yōu)平臺,開始進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。在獲得數(shù)據(jù)之后,下一步就需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,需要從宏觀和微觀的角度進(jìn)行考慮,既要考察某個具體基站的運行狀況,更要從全網(wǎng)的角度考察系統(tǒng)的性能。網(wǎng)絡(luò)的覆蓋與容量及其變化范圍、變化趨勢、波動情況不僅僅與用戶的直接感受有關(guān)也是后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的依據(jù)。最后,還需要根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)情況制定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化解決方法,主要是網(wǎng)絡(luò)中各個廠家參數(shù)的配置和調(diào)整、優(yōu)化方法,這些方法將對覆蓋、容量和質(zhì)量進(jìn)行增強,滿足相應(yīng)的需求。對優(yōu)化方案進(jìn)行評定后就可以根據(jù)優(yōu)化方案進(jìn)行實施。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化解決方法在實際工作中將體現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化建議,根據(jù)這些建議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)調(diào)整,并再次通過數(shù)據(jù)收集以確認(rèn)這次網(wǎng)優(yōu)的有效性和準(zhǔn)確性,從而就形成了網(wǎng)優(yōu)的成果,完成了一次網(wǎng)優(yōu)過程。
由于3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),使得網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化和只有2G網(wǎng)絡(luò)時相比有了很大的變化。雖然原則、流程和達(dá)到的目標(biāo)基本一致,關(guān)鍵的指標(biāo)體系也都包括覆蓋指標(biāo)、容量指標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)、呼叫接入指標(biāo)、呼叫成功率指標(biāo)和切換指標(biāo)等,但采用的具體方法和手段,因技術(shù)不同以及需要考慮多網(wǎng)共存也有所不同。
在規(guī)劃原則方面,由2G的分階段規(guī)劃實施向3G的一步規(guī)劃、分步實施的原則轉(zhuǎn)變。在規(guī)劃工具方面,由于所采用技術(shù)的不同,2G采用的是TDMA技術(shù),3G采用的是CDMA技術(shù)(TD-SCDMA綜合采用了CDMA,TDMA,F(xiàn)DMA和SDMA技術(shù)),因此規(guī)劃工具和方法也是不同的。相對于2G,3G更強調(diào)要支持多種類、多速率業(yè)務(wù),包括PS和CS業(yè)務(wù),對不同業(yè)務(wù)的優(yōu)化是與2G不同的。在2G網(wǎng)絡(luò)中覆蓋、容量等優(yōu)化工作相對獨立,但是包括TD-SCDMA在內(nèi)的3G網(wǎng)絡(luò)是CDMA系統(tǒng),具有自干擾的特性,存在不同程度的呼吸效應(yīng),也即覆蓋和容量對于CDMA而言是相互關(guān)聯(lián)的。如何衡量覆蓋與容量的平衡也是需要重點考慮的問題。還有一個非常重要的問題是2G與3G長期共存,優(yōu)化中既要考慮各個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量,也要考慮兩網(wǎng)之間的協(xié)同和切換,使用戶的感受就像一張網(wǎng)一樣。一般情況下,在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期重點要避免影響2G網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,既保持2G業(yè)務(wù)的連續(xù)性,還要突出3G業(yè)務(wù)的高質(zhì)量;在業(yè)務(wù)擴張的成熟時期,要考慮2G/3G的負(fù)載均衡,提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。在覆蓋規(guī)劃、容量規(guī)劃、站址和天線選擇、室內(nèi)覆蓋、干擾規(guī)避等具體的方法上,2G/3G也是有許多不同之處??梢哉f,整個的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化必須要從全系統(tǒng)的角度看問題,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程就是對受干擾影響的覆蓋和容量進(jìn)行不斷分析研究及調(diào)整的過程。
無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)是一個不斷發(fā)展的過程,特別是隨著3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),新的優(yōu)化方法、優(yōu)化軟件也不斷出現(xiàn),以滿足新技術(shù)網(wǎng)絡(luò)和多網(wǎng)并存及干擾協(xié)調(diào)等方面的需要。總體來看,常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)評估和分析方法包括:根據(jù)網(wǎng)管話務(wù)統(tǒng)計對網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)進(jìn)行分析,對不同層次的網(wǎng)絡(luò)單元負(fù)荷及其構(gòu)成進(jìn)行分析,切換與位置更新分析,小區(qū)通話流程分析,DT(驅(qū)車測試),CQT(呼叫質(zhì)量測試或定點網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測試),網(wǎng)絡(luò)資源利用和瓶頸分析,建立符合實際情況的話務(wù)模型,容量預(yù)測等。還可以根據(jù)用戶的投訴情況進(jìn)行分析。優(yōu)化手段包括參數(shù)優(yōu)化,頻率優(yōu)化,容量優(yōu)化,配置優(yōu)化等。隨著優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展,優(yōu)化軟件也應(yīng)運而生,成為優(yōu)化工作不可缺少的輔助手段。目前的優(yōu)化軟件大致有:路測數(shù)據(jù)分析軟件,頻率規(guī)劃與優(yōu)化軟件,信令分析軟件,話務(wù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理軟件,地理信息系統(tǒng)等。
隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大,用戶數(shù)的增加,業(yè)務(wù)的多樣性,特別是市場競爭的日益激烈,一方面用戶的需求不斷提高,另一方面網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量也面臨著越來越大的壓力。因此,移動運營商也在探索如何能夠更好地應(yīng)對這種局面。中國移動已經(jīng)在體系層面和方法層面有了很好的探索。
在體系層面,中國移動已經(jīng)探索如何建立一套面向客戶感知的評價體系,體現(xiàn)“客戶為根,服務(wù)為本”的企業(yè)運營理念。目前在省公司開始制定反映端到端業(yè)務(wù)質(zhì)量的KQI和反映網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)元質(zhì)量的KPI指標(biāo)集,構(gòu)建了客戶感知與業(yè)務(wù)質(zhì)量的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型。探索工作為建立涵蓋網(wǎng)元、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、客戶4個層次,體現(xiàn)可用性、穩(wěn)定性、完整性的面向客戶感知的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評價體系奠定了基礎(chǔ)。
在方法層面,逐步建立先進(jìn)的自動路測系統(tǒng)和網(wǎng)優(yōu)平臺,以實現(xiàn)面向端到端服務(wù)質(zhì)量和用戶體驗質(zhì)量的優(yōu)化。自動路測系統(tǒng)是中國移動設(shè)計院實施的大型路測系統(tǒng),該系統(tǒng)前端采用安裝于移動車輛上的自動路測終端,可以全程監(jiān)測道路覆蓋及通信質(zhì)量。后臺有龐大的監(jiān)控和分析系統(tǒng),用于信息收集和分析工作。由于前端能夠?qū)⒋罅康男帕钕⒑蜏y量報告自動傳回到后臺,因此可以及時發(fā)現(xiàn)問題,并對出現(xiàn)問題的地點進(jìn)行分析。與傳統(tǒng)的路測系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)具有很強的實時性、準(zhǔn)確性和低成本的優(yōu)勢。網(wǎng)優(yōu)平臺集成了大量的網(wǎng)優(yōu)工具和軟件,同時還積累了很多經(jīng)驗和數(shù)據(jù)庫。通過網(wǎng)優(yōu)平臺,可以完成MR、信令等網(wǎng)優(yōu)數(shù)據(jù)的管理,支撐無線網(wǎng)絡(luò)日常優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化專題分析等工作。中國移動設(shè)計院已經(jīng)開發(fā)完成了包括無線參數(shù)管理(WPM)系統(tǒng),自動頻率優(yōu)化系統(tǒng)(AFOS),用于TD網(wǎng)絡(luò)的自動場景分析與參數(shù)配置平臺(ASPS)等工具和軟件,為中國移動2G及TD網(wǎng)絡(luò)的高效優(yōu)化和質(zhì)量提升提供了有效的支撐。
總之,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一項長期艱巨的任務(wù),特別是像中國移動這樣的運營商,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大,用戶數(shù)多,又是多網(wǎng)運行,業(yè)務(wù)種類繁多,用戶的需求也高,網(wǎng)優(yōu)的任務(wù)尤其艱巨。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方法也將會隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而不斷創(chuàng)新,最終會使網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量得到不斷的提高。