无线网络规划心法

移动网络规划的"魂魄"之　容量

话说某员工阿宽刚刚进入网络规划领域，阿宽对移动通信技术比较了解，但进入通信规划领域，总是有点水土不服。如果有个领路人指引一条路，那至少能加快成熟的速度。在这个圈子里找个资深并不困难，这不，"黄师傅"出现了。以下是这二位的师徒对话。

黄师傅热情真诚，满脸堆笑。俗话说人之大患在于好为人师，黄师傅也一样。听了阿宽的困惑之后，问道："你说网络运营者建设移动网络的目的是什么呢？"

宽："赚钱。"

黄："恩，你说的很直接，我们把这个目的给学术化一点，赚钱就是收入减掉成本。因此网络的目的：增加收入，降低成本。那网络运营者找谁收钱呢？"

宽："当然是移动用户了。"

黄："这么难的问题都明白，太有才了。要从用户腰包里拿出钱，得给用户提供好的服务，因此电信业务、价格、市场、营销等等都是让用户掏钱使用通信服务的手段。我们做网络规划的先不谈这些，就谈网络，那怎么才能建一个让用户满意的网络呢呢？"

宽："……"

黄："我们分解一下：首先，用户个体流量和用户数量的乘积构成了网络容量，网络需要提供给用户满意的容量；同时，用户分布在整个城市、乡镇、深山老林、戈壁沙漠，网络还要覆盖住祖国的山山水水；另外，用户的通话和其他业务的感知如何，这些业务是否好用，以无线电波为通道的移动通信网络充满了变数，网络需要规划一系列工程参数、网络配置参数、频率配置参数、码参数、邻区参数来尽可能的降低这种变数，提升用户的业务感知。当然，这些都必须要考虑如何节约成本。另外，现有的网络还有什么可以继续利用的？是一步到位花大价钱铺一张大网，还是逐步升级，添油战术？是先把所有业务都覆盖了呢，还是把业务分开，专网专用？这些林林总总的问题都是运营者要考虑的。"

宽："好像有点明白了，那我们做网络规划要做什么呢？"

黄："在规划阶段，网络还不存在，但人们最害怕的就是不确定，因此网络规划就是通过描绘一个网络蓝图，来给客户吃定心丸。网络规划者要解决的问题是：如何设计一个可演进的网络？如何整合已有的网络？本网络要为多少用户提供多大面积覆盖的多好质量的服务？"

宽"说慢点，有点晕。"

黄："好，那我把这几个问题拆成几个词，即网络规划的纲：容量、覆盖、质量（品质）、整合、人。"

容量

第二天早上8点半一上班，阿宽就找了黄师傅，说想请教一下容量规划。黄师傅说："大家都很忙，咱们删繁就简，半个小时把这点事搞搞清。"

之后，他喝了口水："根据预测，中国2010年的私人汽车保有量将达到6000万量，问题也就随之而来，建立一张多大的交通网络来满足这么多汽车的出行呢？"

宽："这跟移动网容量有啥关系？"

黄："交通网络规划的核心是满足交通容量，通信网络规划的核心则是满足通信容量，二者如出一辙。所以在一些国家，交通和通信是一个行政部门。"

黄："再问一个问题：容量规划的本质是什么？"

宽："不就是算网络能力吗？"

黄："容量规划的本质，是配置。是对网络资源的配置。网络需要多少载波、频点、信道、时隙、负荷……。因此与其叫网络容量规划，不如叫网络配置规划。"

黄："那配置的本质是什么？需求和供给。"

宽："我明白了，就是分析预测用户的业务需求，然后计算而得出配置的资源。"

黄："对。需求来自最终用户，容量规划要预测用户对通信话务量及业务量的统计量化需求。当然，每个用户的通话时间、通话时长、业务时长都属于个性化，即各不相同。但是冷漠的网络不能照顾所有用户，于是只好将众多用户的不同需求表征成一个标准人的需求，用一种高雅的词说叫"业务模型"。"

宽："需求很容易理解，那供给的网络资源是什么？是设备吗？"

黄："你说设备也算对，但是我们跟运营商谈设备配置，谈的是什么配置？"

宽："恩，对于GSM来说，一般就是谈载频。"

黄："2G网络的网络资源就是最直接的业务信道，因此网络资源单元即为信道、载频；"

宽："2G网络我明白，可是3G网络都是一个载频就能组网，而且还是多业务混合，怎么进行配置规划？"

黄："3G网络是CDMA系统，业务信道由码来表征。那么网络资源如何表征？CDMA系统是自干扰系统，增加一份业务，对网络就增加一份干扰，因此3G的网络资源就是干扰资源。干扰是资源？不太好听，因此我们就粉饰一下，叫"负荷，LOAD"。当负荷堆积到一定量时，网络就无法解码，这就是极限容量。因此，工程师设计了一个"CE，信道单元"（TD叫BRU，基本载频单元）来表征一个基本业务的负荷。其实，IS-95就是这么算的，不过就是IS-95设备存在信道的配置。那么这个基本业务用什么比较好呢？3G初期当然就话音喽。所以3G网络的网络资源就是信道单元，实际是业务负荷。当然业务负荷最终可能会转成码资源或者时隙（TD-SCDMA），这取决于设备商和运营商如何协商。"

黄："你一定想知道对于HSPA、LTE的后3G网络资源配置拿什么表征？这里先卖个关子，反正还没到那时候呢，先不说。"

宽："不过，我们似乎还要配置从基站向核心网侧的资源。"

黄："是啊，基站向核心网元的配置则是链路和接口（A接口、IuB接口、……）。从基站到传输侧，再到核心网，从容量角度看就是流量的汇合，这之上的通信全部是有线通信，所以这部分容量的配置就很直观。"

宽："师傅，我们搞清了需求，搞清了供给，但需求是流量，供给是配置，这两个怎么对上啊？"

黄："这个问题算是问到点子上了。需求到供给的匹配是容量规划的核心学问。因为成本和资源利剑挂在上方，成本和资源是有限的，钱紧。还是拿汽车和道路做比喻。城市里这么多辆汽车，不可能条条马路都是双向十车道，满足所有人"一路畅通"的需求，只能根据不同地区的流量，有针对性的配快速路、配环路，剩下还只能是红绿灯、普通路。怎么针对日益增长的汽车需求供给道路就是个运筹学问题。通信网络的道理一样，不可能供给"一路畅通"的网络，因此必须要想出一种在一定程度上降低用户需求，但能够有效供给的方法。这门学问叫"排队论"。关于排队论的学科，我不多说了，你自己学习，师傅领进门，修行在个人。"

宽："师傅，最难的学问你让我自学，真有你的。"

黄："其实你肯定在学校里学过，拿来用一下就更熟了。我再问你个问题，你对网络做了容量规划，但凭什么你的规划配置是最合理的？用什么来评估网络的容量规划？"

宽："我做的配置能满足需求不就OK了。网络建成测试时的流量能满足需求，甚至超过需求就能评估了。"

黄："你提到测试，这是评估的方法，但我关心的是什么指标来评估，你认为用网络的实际流量来评估，那有个问题，如果你规划的网络配置有挺大的空闲你不是瞎花钱吗？"

宽："我明白了，其实容量规划是有限资源的规划，因此评估网络的容量使用状况得用投入产出比，就是效率。"

黄："阿宽你还挺有悟性的啊，不愧是我徒弟。从移动通信网络角度看，网络容量规划归根结底指的是容量效率的规划，即在有限资源（如频率、设备、信道单元、负荷）的条件下，最大限度的发挥网络资源的能力。所以说一个本地移动网络容量规划的水平单看投入多少成本不够，单看满足多大的需求也不够，要看满足需求与投入正本的比值，即利用率。这里边有信道利用率，有频谱利用率，以后可能还会有时隙利用率，码利用率……"

黄："好了，时间到了，你把这些总结一下。"

宽："总结一下，容量规划实际关注的是需求和供给，用户的通信业务需求即建立业务模型，这个研究足够再写一本书；供给就是配置资源，而资源就是能够衡量业务设备配置，信道、载频、负载、信道单元……；把资源和需求进行匹配要通过"排队论"来实现；网络容量的效果评估得用效率的思想，就是用利用率来评估。恩，这么一理，我就清晰了，明显感觉经验值大增啊。"

网络规划魂魄之　覆盖

宽："师傅，又打扰您了，今天你再花半小时跟我讲讲覆盖吧，看那些技术书看的头大，你讲的就很直接。"

黄："嘿嘿，你小子给我戴高帽子。好吧，说说覆盖，覆盖是无线通信特有的要素。因为无线通信的通道是空气，因此必须借助于天线，天线不是如来佛的巴掌，想盖多大盖多大，天线是路灯，每个天线就能照亮一个小区。因此无线通信系统的规划必须将覆盖作为要素。"
宽："那覆盖的目标是什么呢？"

黄："对于覆盖，无线通信网络的远大理想是："有人的地方就有信号。"更确切的说："有人迹的地方就有信号。"因此高到珠峰，远到南沙，一切人迹罕至的地方，网络都希望自己的"波迹"可至。另外，或许是出于对男根的图腾崇拜，总有一些人天生爱盖高楼，还爱在高楼里打手机。室内的任何犄角旮旯的覆盖也成了网络的美好愿望。相比中国人，西方人就不那么要求室内覆盖，欧洲很多室内都没有信号，盖因西方人比较讲究隐私和个人空间吧。"

黄："覆盖规划的重头戏实际是小区布局的规划。其关键原则是蜂窝六边形原则（在之前已经讲过了）。我们必须得估计一个小区能覆盖多大范围，这就涉及了一个最让人头痛的理论：电波传播理论。"

黄："同时，我们还得了解还有什么能够控制覆盖的手段，这就涉及到天馈系统等无源器件、放大器以及射频模块的设计。当然，尽管我们偏执的要求一切地区的无缝覆盖，但是对于N多种不同场景：室内、商业区、高楼、地铁、电梯……覆盖的方法和规划要点总还是差异许多。另外还涉及覆盖的关键指标、覆盖规划的流程、仿真等林林总总的内容。"

宽："这么多东西啊，我有点出汗了。那覆盖跟你昨天说的容量有什么关系呢？"

黄："哎，这个问题最让人头大。我们把无线网络规划分解成了几个要素：容量、覆盖、质量等等，是希望能降低规划的复杂度，让这几个要素实现高内聚、低耦合，任何规划设计方法的原理都是尽力分解成低耦合的要素，之后对各个要素进行规划设计。在1G网络和2G网络，这几个要素的耦合程度很低，覆盖是规划站点，容量是规划配置。但是到了CDMA系统，问题变得复杂了。想必你也知道，CDMA是"业务即干扰"系统，而干扰又会影响覆盖，还会影响后边说的质量。所以几个要素的耦合逐渐增强。有人说我们可以用计算机来仿真。仿真是一个办法，但即便是仿真，也需要在程序设计阶段进行"解耦"，想办法把要素分隔开。这个问题还是很有研究的。"

宽："看来这事没完。不过我觉得网络覆盖可能是移动通信网络最重要的要素了，里边涉及了太多的学科和指标。毕竟信息在空中走本身就是一件不那么可靠的事情。"

黄："不可靠？对极了，这是覆盖面临的最核心问题。我刚刚说天线是路灯，只能照亮自己的地盘。但是实际上由于无线电波传播的复杂性，导致了覆盖的不可靠，天线连路灯都做不到，我们只能说他极有可能照亮了某个地方，因此通信理论的基础就是随机过程。哎，一切皆随机，明天太阳极有可能从东边出来。"

宽："不可知论者。不过，师父你好有忧郁的美啊，怏怏的，让丫鬟们扶着看梅花，嘿嘿！"

作者：瑞士军刀   来源：C114通信人家园论坛