技术总结报告7.docx
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技术总结报告7
移动通信网络资源
智能调配系统
研制及技术报告
目录
1选题依据2
1.1网络现状2
1.2存在的问题2
1.3解决方案2
1.4目的意义2
2技术现状2
2.1国内外情况2
2.2查新结论3
3项目相关的技术原理4
3.1基站实现吸收远端话务功能的技术原理:
4
3.1.1CAS(ChannelAdjustSector)原理图4
3.1.2自动切换电子开关原理4
3.2智能调配技术原理5
3.2.1智能监控中心主程序流程图6
3.2.2近端站主程序流程图7
3.2.3软切换程序流程图8
3.2.4子程序1流程图9
3.3关键技术及其解决方案9
3.3.1如何处理切换掉话9
3.3.2如何实现实时数据采集10
4项目研制过程10
4.1第一阶段的研究内容10
4.2第二阶段的研究内容10
4.3第三阶段的研究内容11
5工程试验11
5.1第一阶段的试验方案及试验结果11
5.2第二阶段试验方案及试验结果12
5.3第三阶段的试验方案及试验结果14
5.4工程试验总结15
6智能调配系统的应用方式15
6.1基站的补充15
6.2空闲资源的融合16
6.3小区扩容方案17
6.4一点对多点的方案17
7项目的社会意义18
1选题依据
1.1网络现状
现代移动通信网络是靠基站系统实现的,组网时不仅要考虑基站的安装地点,同时还要考虑基站的配置,比如:
扇区数目、载频数目以及所使用的载频频率(频率规划)。
扇区数目和载频数目是根据实际用户情况决定的。
现存的移动通信网络中,每个基站的资源是相对独立的;
扇区数目和载频数目是按照小区忙时的话务容量设计的。
1.2存在的问题
在闲时,会有大量的信道资源被闲置;
由于网络资源的相互独立,如果某些基站出现故障,就造成该区域的通信中断;
基站没有合适的安装地点。
1.3解决方案
针对以上这些情况,我公司经过经过严谨的方案论证,投入巨大的资金和众多的研发人员,并在国家科技型中小企业技术创新基金的无偿资助下,经过两年多的研究和试验,终于研制成功《移动通信网络资源智能调配系统》,该系统在国内首次将移动通信网络基站的载频资源实现智能化实时调配,利用该系统可以很好地解决移动通信网络所存在的上述问题,并可以应用到3G网络中。
1.4目的意义
●提高信道利用率,盘活被闲置的网络资源;
●改善网络的性能,提高网络的稳定性和可靠性;
●实时调度资源,大大提高了网优工作效率。
2技术现状
2.1国内外情况
●众所周知,传统的网络优化一般是采用直放站,将接收到的BS(或MS)信号,经过放大处理后,再同频转发给MS(或BS)。
它是一种傻瓜式的吸收话务,如果直放站所利用的基站出现掉话率高、拥塞等现象,直放站同样对接收的信号进行放大转发,这将加剧小区通话质量恶化。
●目前还有一种网络优化产品,名称为载波池。
它是根据基站日常的话务量统计来分析,统计出每个扇区的话务量时间函数,然后来设置各个时间段的资源调配情况。
该产品在一定程度上克服了直放站的缺点,但它仍然存在一些缺点。
我们知道移动台是流动性的个体,它是随着时间和空间不断变化的,虽然某个区域的话务量有一定的规律性,但是它的规律也是不断变化的,存在很多的不确定性。
当发生突发事件时,就可能会出现通信拥塞等现象。
●国内在移动通信网络的优化问题,还提出几种研究,在GSM网络优化中,调整网络参数,调整允许接入最小电平值设置,调整小区可对换扇区天线和内部频点或增加频点等;调整基站天线高度和俯仰角,改变基站覆盖范围;基站搬迁或建设新基站;对于话务持续增长的地域,通过新增基站或建设双频网络,提高域内话务容量,解决话务阻塞、不均衡。
这些研究与本项目的研究没有直接联系。
●我公司设计的移动通信网络资源智能调配系统不仅能够实现同频中继的作用,而且还可以实现网络资源的实时调配。
当系统所利用的基站小区话务量过高或通话质量较差时,系统将自动切换到话务量低、通话质量好的基站小区,减少原基站小区的话务量。
这样的系统克服了直放站和载波池的缺点,提高网络质量,缓解基站拥塞,进一步提高了通话质量和基站的利用率。
2.2查新结论
2006年3月10日出具查新报告结论如下:
综上所述,委托查新项目具有实时毫秒级采集基站话务量,以及系统根据所采集的基站参数,实时秒级调配各基站之间的载频资源,其采集数据时间及基站之间的载频资源调配时间,远低于第1篇的10分钟时间;另外,在检索中未查到查新点3的内容文献,具体内容是:
调配时,采用软切换技术,即:
系统在远端增加一路功放,当系统切换时,新基站的电子开关闭合,原基站电子开关保持,则系统内有2个基站的信号,一段时间后逐渐降低所增加功放功率直到该功放关闭,减少掉话率。
委托查新项目具有其新颖性。
3 项目相关的技术原理
3.1基站实现吸收远端话务功能的技术原理:
移动通信网络资源智能调配系统的主要功能是将基站信号经过电光转换,将射频信号转成光信号,从机房经光纤传输到远端机,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。
3.1.1CAS(ChannelAdjustSector)原理图
3.1.2自动切换电子开关原理
在近端机安装自动切换的电子开关,可以实现将从基站耦合引出的射频信号按要求选择输送到本站的CAS,还是送到RFL(RadioFrequencyLoad)。
BTS1~n的信号需要实现自动调度,各自接入一个电子开关,实现射频系统自动切换的功能(以n=3为例):
若CAS当前使用BTS1的信号,则电子开关1打到黑色箭头所示的连接状态,电子开关2、3打到红色箭头所示的连接状态,话务不转移即3个电子开关状态不变。
若话务由BTS1转移到BTS2时,电子开关2由红色箭头状态打到黑色箭头状态,电子开关1由黑色箭头状态打到红色箭头状态,电子开关3状态不变。
电子开关的自动切换由监控单元控制,可根据实际需要任意调节。
3.2智能调配技术原理
监控平台使用的通信手段可以有很多选择,目前该系统监控中心与近端机之间通信采用的是GSM短信形式;近端机与远端机之间的采用FSK通讯。
本项目的智能监控主要通过智能监控软件实现,该软件的大致功能如下:
首先,本系统的智能监控中心安装在移动运营商的网络管理中心,并登陆移动运营商的网络管理中心服务器,实时收集所需基站数据(基站数据由基站供应商提供的后台分析软件生成,存放在网络管理中心服务器上);运营商根据网络运行实际情况,通过设置各参数的门限值确定调配关系;然后,智能监控中心对基站的话务量、通话质量、掉话率等数据进行分析,判断各参数是否达到调配的门限值;最后,智能监控中心将分析处理结果通过GSM短信平台发给系统自动执行,实现移动资源载频智能调配。
具体流程图如下:
3.2.1智能监控中心主程序流程图
3.2.2近端站主程序流程图
3.2.3软切换程序流程图
3.2.4子程序1流程图
3.3关键技术及其解决方案
系统在方案论证阶段提出两个关键技术问题:
如何实现基站话务数据的实时采集及监控中心的处理能力?
如何处理系统切换时产生的掉话?
3.3.1如何处理切换掉话
采用传统放大电路,当系统发生话务转移时,系统与原基站断开后与新基站连接,由于系统所用的基站信号突然断掉,而系统内的用户与新基站的连接需要一段时间,因此系统内的移动用户短时间内无法与基站通信而产生掉话。
如果系统切换频繁的话,则基站的掉话率将会提高,从而影响网络的运营质量。
因此如何解决这一问题也是网络优化的关键。
经研究发现,项目的主要技术难题是由于系统是采用硬切换引起的,如果采用软切换就可以解决这一难点。
具体方案如下:
在远端机增加一路功放5(具体请参见图1、2),当系统切换时,新基站的电子开关闭合,原基站电子开关保持,则系统内有2个基站的信号。
一段时间后逐渐降低功放5的功率直到该功放关闭,具体请见软切换程序流程图(图5)。
这样的切换方式会避免切换引起的掉话。
3.3.2如何实现实时数据采集
众所周知,基站的统计报表的最短时间为15分钟,从统计报表上获得实时的基站话务数据。
经过充分的论证研究发现,通过telnet可以实时访问基站每个时隙的话务状态。
因此系统智能监控中心的数据采集可以采用统计报表和时隙话务状态相结合。
4项目研制过程
项目选题结束后,初步制订了项目研制的方案:
一方面研究射频电路部分,使系统技术指标达到基站水平,系统覆盖范围与相同功率的基站相当;另一方面开发智能监控软件,实现网络资源智能调配。
为了保证项目产品的可靠性,项目的研制过程分为三个阶段。
4.1第一阶段的研究内容
利用现有的射频电路技术,开发电子开关模块,射频部分的技术指标符合YD/T1337-2005《900/1800MHz数字蜂窝移动通信网直放站技术要求和测试方法》;软件部分主要研究系统的远程控制和检测功能,实现网络资源远程人工调配或定时调配。
系统实现一点对多点的覆盖,实现网络资源错峰调配使用。
4.2第二阶段的研究内容
开发大功率多载波的远端射频单元,射频部分的技术指标符合YD/T1337-2005《900/1800MHz数字蜂窝移动通信网直放站技术要求和测试方法》,实现软切换功能;软件部分在第一阶段的基础上增加了数据实时采集入库,实现网络资源智能调配功能。
系统实现多点对一点的覆盖,利用现有移动通信网络资源增加一个覆盖小区。
4.3第三阶段的研究内容
射频单元在第二阶段的基础上增加了设备的信道容量,射频部分的技术指标符合YD/T1337-2005《900/1800MHz数字蜂窝移动通信网直放站技术要求和测试方法》,完善软切换功能;软件部分在第二阶段的基础上更加完善。
系统实现多点对多点功能,利用现有网络资源增加二个覆盖小区。
5工程试验
为验证三个阶段研究的内容,本项目在厦门市金樽夜总会、国贸大厦和藤王阁开展了三个阶段的试验工程。
5.1第一阶段的试验方案及试验结果
站点选择
金樽夜总会基站原覆盖范围为夜总会内部,受夜总会营业性质及时间的影响,金樽基站夜间话务量很高,需O6+半速率的配置方可吸纳,然而该基站白天的话务量几乎为零,造成载频资源严重浪费。
与金樽夜总会基站同在一带的帝豪大厦与汇成大厦情况则正好相反,汇成大厦和帝豪大厦这两幢写字楼白天话务量高,晚上话务量低。
而这两幢楼厦门移动通信分公司都做有室内覆盖信号,并且在帝豪大厦配置了一套O3的基站来覆盖本楼,在汇成大厦配置了一套O4基站来覆盖本楼。
由于这三个基站的话务峰值时间正好错开,故考虑将金樽夜总会基站的信号引入帝豪大厦和汇成大厦这两幢写字楼,并关闭这两幢写字楼原有基站设备,达到基站资源的充分利用。
工程方案
如图A所示,系统采用金樽夜总会基站的信号,汇成写字楼和帝豪大厦的天馈线采用原有的室内覆盖系统。
性能测试结果
系统性能测试结果达到预期效果,详情请见厦门移动通信分公司网络部出具的第一阶段试验报告。
5.2第二阶段试验方案及试验结果
站点选择
站点位置如图E所示:
诚达购物广场与国贸大厦相邻,国贸大厦与腾王阁相隔一条公路。
图F站点的话务分布情况
站点载频配置情况:
国贸大厦为O4配置;腾王阁为O2配置;诚达购物广场原
来为O3配置,其中有两个载波开通半速率。
工程方案
参考图F中的数据可以发现,诚达购物广场每天的话务分布基本稳定;节假日
的时候,国贸大厦的话务量明显降低;腾王阁每天的话务量分布也基本稳定。
这3个站点的话务量合计不超过35ERL/H,可以采用国贸大厦(CID7611)和腾王阁(CID2527)两个站的富余话务来覆盖诚达购物广场,诚达购物广场原来的基站关闭,天馈线采用原有的室内覆盖系统。
工程原理图如图G所示,国贸大厦近端机的电子开关为常闭状态,国贸大厦基站信号是诚达购物广场的主控信号。
当CID7611站的实时在线用户数量超过基站容量的门限值1时,腾王阁近端机的电子开关闭合,将CID2527站的信号引入诚达购物广场,吸收部分的话务,减少CID7611站的在线用户数,提高网络质量。
当CID7611站的实时在线用户数量低于基站容量的门限值2或CID2527站的在线用户超过基站容量的门限值3时,腾王阁近端机的电子开关断开。
性能测试结果
系统的性能测试结果达到预期效果,详情请见厦门移动通信分公司网络部出具的第二阶段试验报告。
5.3第三阶段的试验方案及试验结果
为验证第三阶段研究的内容,本项目在第二阶段实验工程的基础上增加了一个远端单元(宝福大厦),即系统有两个近端单元和两个远端单元组成。
工程方案
本方案在第二阶段的系统中增加一台远端机覆盖宝福大厦,原理框图如图H所示。
国贸基站和腾王阁基站各安装一台近端机(电子开关安装在近端机内),国贸近端机的电子开关为常闭,腾王阁近端机的电子开关为常开。
系统的调配方式如下:
1、当国贸基站话务量达到某一值时,腾王阁近端机的电子开关闭合,腾王阁信号引入宝福大厦,国贸基站信号退出宝福大厦。
国贸基站覆盖国贸大厦和富山诚达,腾王阁基站覆盖腾王阁和宝福大厦。
2、当国贸基站话务量达到另一高值时,腾王阁信号也引到富山诚达,富山诚达内存在国贸和腾王阁的信号,同时腾王阁基站的信号引入宝福大厦,国贸基站信号退出宝福大厦。
国贸基站覆盖国贸大厦和富山诚达,腾王阁基站覆盖富山诚达、腾王阁和宝福大厦。
3、当腾王阁基站的话务量高于某一值并且国贸基站话务量低于某一值时,腾王阁基站的信号退出富山诚达和宝福大厦,同时国贸基站引入宝福大厦,腾王阁近端机的电子开关断开,国贸基站同时兼顾覆盖国贸大厦、富山诚达和宝福大厦。
国贸基站覆盖国贸大厦、富山诚达和宝福大厦,腾王阁基站覆盖腾王阁。
性能测试结果
系统的性能测试结果达到预期效果,详情请见厦门移动通信分公司网络部出具的第三阶段试验报告。
5.4工程试验总结
经过三个阶段研究和工程测试,可以得出以下结论:
Ø移动通信网络资源智能调配系统的智能调配技术方案可行,可自动将基站信号引入或退出覆盖区域,且对无线网络质量没有显著的负面影响。
Ø系统的远程资源智能调度功能可以实时调度资源,大大提高了网优工作效率。
Ø系统可实现一点对多点、多点对一点和多点对多点的资源调配功能
6智能调配系统的应用方式
实现对现有网络进行资源调度,本项目可提供四种调度解决方案:
基站的补充、提高基站利用率、小区扩容和一点对多点方案。
(以下图片中仅画出远端机,近端机安装在机房内,图中不体现。
)
6.1基站的补充
在话务量波动较大的区域,安装一套网络资源智能调配系统,将弹性调整该区域的话务容量。
如图7所示,当小区基站2较忙时,系统开启,将其它话务量较低的基站载频信号偶合引入,增加该区域的容量,以解决基站的话务阻塞问题。
图7基站的补充方案
6.2空闲资源的融合
图8空闲资源的融合方案
在多个话务量波动较大的基站小区,且不同小区的话务量高峰期相互错开。
如图8所示,基站1、基站2和基站3的话务量波动较大,在它们之间安装一套资源智能调配系统,系统将根据各个基站忙闲自动调整信号引入,增加基站的总话务量,提高资源利用率。
该方案的优点:
设备投资少。
基站不需要扩容就可以增加一个覆盖小区
6.3小区扩容方案
图9小区扩容方案
如果基站小区间的话务量高峰期相互错开,安装二套资源智能调配系统,系统将根据基站小区忙闲自动调整网络资源的输入和输出,从而改变两个小区的话务容量。
如图9所示,当基站1出现话务高峰而基站2话务空闲时,系统将基站2的信号引入基站1的覆盖区域,增加基站1原覆盖区域的话务量;同样,当基站2出现话务高峰而基站1话务空闲时,系统将基站1的信号引入基站2的覆盖区域,增加基站2原覆盖区域的话务量。
6.4一点对多点的方案
如果某一扇区的话务容量大,且与周围小区的话务高峰相错开,则安装一套一点对多点的移动通信网络资源智能调配系统,可实现基站话务总量大幅提升。
如图10所示,基站话务容量大,基站原覆盖区域的话务量波动很大,造成无线网络资源巨大浪费;利用移动通信网络资源智能调配系统将基站信号引入新的区域(新区域的话务高峰与
基站原覆盖区域的话务高峰相错开,且它们高峰期的话务量相当),从而大幅度提升基
站的话务量。
图10一点对多点的方案
7项目的社会意义
党的十六届五中全会提出,要加快建设资源节约型、环境友好型社会,这是党中央从我国的基本国情出发,立足当前,着眼长远,全面落实科学发展观,加快推进经济增长方式转变,实现全面建设小康社会目标和可持续发展作出的重大战略决策。
移动通信网络资源智能调配系统可提高网络资源利用率,减少运营商的固定资产投资,对加快建设节约型、环境友好型社会有积极的意义。
从我公司开通的移动通信网络资源智能调配系统的实验结果可以得出:
利用移动通信网络资源智能调配系统将空闲资源调配到话务忙的基站,可提高基站资源利用率近一倍。
从第一阶段的试验结果来看,利用移动通信网络资源智能调配系统,可以得到网络资源共享,降低运营商的固定资产投资。
③移动通信网络资源智能调配系统的广泛应用,将对我国通信产业的发展产生积极的影响。
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