Директор по научно-методическому обеспечению д.т.н. профессор Одоевский Сергей Михайлович

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации

Радиочастотное планирование и оптимизация 2G-4G сетей подвижной связи с использованием программного комплекса ONEPLAN RPLS-DB RFP&NEO

Директор по научно-методическому обеспечению д.т.н. профессор Одоевский Сергей Михайлович


Вопросы доклада

2

3. Эволюция методов решения расчетных задач синтеза в ПК ONEPLAN RPLS-DB RFP & NEO при оптимизации зоновых сетей 2G→ 3G → 4G

1. Место расчетных задач в ПК ONEPLAN RPLS-DB RFP при решении задач планирования и оптимизации зоновых сетей 2G, 3G и 4G.

2. Эволюция методов решения расчетных задач анализа в ПК ONEPLAN RPLS-DB RFP при планировании зоновых сетей 2G→ 3G → 4G


Радиочастотное планирование и оптимизация 2G-4G сетей использованием ПК ONEPLAN RPLS-DB RFP

3

1. Место расчетных задач в ПК ONEPLAN RPLS-DB RFP при решении задач планирования и оптимизации зоновых сетей 2G, 3G и 4G


Взаимосвязь учитываемых факторов при планировании и оптимизации сетей связи

технологии

6


Показатели качества планирования и оптимизации сетей связи в среде ONEPLAN RPLS

+ минимальные расходы на

проект

+ полное соответствие проектных решений условиям работы сети

+ обоснование решений в минимальное время+ резерв времени на монтаж+ опережение конкурентов

+ снижение капитальных и операционных

затрат

+ наиболее полное удовлетворение потребностей абонентов

оперативность

адекватность стоимость

7


Экономическая эффективность от решения задач планирования и оптимизации

8

Оптимизация соотношения затрат на планирование (оптимизацию) $*п и на развертывание (эксплуатацию) сети $*с

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 7

Функциональная архитектура ПК ONEPLAN RPLS

Взаимосвязь программных средств и баз данных ПК ONEPLAN RPLS при решении различных задач планирования и оптимизации радио и транспортной подсистем 2G/3G/4G

сетей подвижной связи и широкополосного радиодоступа

DB MS SQL

RPLS-XML

RPLS-DB RFP

RPLS-DB Link

RPLS-NEO

ГИС Neva

ГИС MapInfo

XML

XML

Матричныекарты

RPLS-ТЕ


Базовый процесс решения задач планирования и оптимизации зоновых сетей радиодоступа

Обобщенный состав исходных данных и их взаимосвязь с результатами расчетов

Зоны обслуживания БС

ТТХ РРС

const var

Условия РРВ

«земля» «воздух»

БС→АС(DL)

АС→БС(UL)

Зоновая сеть

радио-доступа

ТТХ БС и АС

var const

Параметры модели

Требования к результатам

Модель сети

Пригодностьпокрытия зон

радиодоступа ( годится / не годится )

Промежуточные и итоговые результаты

Анализ (планирование)

Синтез (оптимизация)



9

2. Эволюция методов решения расчетных задач анализа в ПК ONEPLAN RPLS-DB RFP при планировании зоновых сетей 2G→ 3G → 4G


Эволюция методов решения расчетных задач анализа (планирования) в ПК ONEPLAN RPLS-DB RFP

10

Подготовка электронных карт Задание параметров БС

Задание параметров АТЗадание района расчетов

Обобщенные показатели качества для всей сети

Суммарные потери между всеми БС и клетками ЭК с АТ

Задание параметров трафика Секторная нагрузка

Задание параметров ЧТП

Карты с показателями качества для отдельных клеток

Подготовительная часть расчетов (общая для сетей 2G, 3G и 4G)

Основная часть расчетов, специфическая для сетей 2G

Таблицы с показателями качества для отдельных секторов

Границы секторов

Интерференция Качество услуг

Итоговая часть расчетов (общая для сетей 2G, 3G и 4G)

Типовая последовательность расчета сетей 2G

Уровень сигнала

Покрытие DL(UL)


Интерференция


11





Задание конфигурации 3G




Качество услуг DL Качество услуг UL



Уровень ПС

Покрытие ПС





Интерференция


12





Задание конфигурации 4G (с элементами ЧТП)




Качество услуг DL Качество услуг UL



Уровень ПС

Покрытие ПС





4G


13

Варианты учитываемых параметров трафика

2G

1. Отдельный тип трафика: - ТФ (речь) / данные / видео

3G

3. Параметры нагрузки- нагрузка от одного абонента;- количество абонентов;- размещение абонентов

2. Показатели качества для заданного типа трафика (DL) с граничными оценками влияниясуммарной нагрузки :- отношение сигнал / помеха E/N;- вероятность отказа Po;- средняя скорость передачи Vcp

1. Мультимедийный трафик: - ТФ (речь) + данные + видео

3. Параметры нагрузки- интенсивность, длительность и скорость передачи от 1-го аб-та для каждого типа трафика UL и DL;- количество абонентов;- размещение абонентов;- доли абонентов с различной скоростью движения

2. Показатели качества для каждого типа трафика i (DL и UL)

c учетом влияния суммарной нагрузки :- отношение сигнал / помеха E/N.i;- вероятность отказа Po.i;- средняя скорость передачи Vcp.i



14

Варианты расчетов в зависимости от учитываемых параметров нестационарности условий РРВ и нагрузки

2G 3G

2. Учет случайных колебаний количества активных абонентов- задание требований к количеству каналов с запасом на Po.тр

1. Учет случайных колебаний уровней сигналов и помех- задание требований к отношению сигнал / помеха с запасом на Po.тр;- пересчет интерференции в скорость передачи по графикам, учитывающим замирания

2. Учет случайных колебаний количества активных абонентов и требуемой скорости передачи- задание требований к количеству каналов, скорости и мощности передачи с запасом;- расчет вероятности отказа из-за недостатка мощности, каналов или превышения доп. уровня помех

1. Учет случайных колебаний уровней сигналов и помех- задание требований к отношению сигнал / помеха (E/N) с различным запасом - для различных типов трафика UL / DL - для различных скоростей передачи - для различных скоростей движения МС- введение поправок DE/N для учета - разнесенного приема - автоматической регулировки мощности (АРМ) - мягкой эстафетной передачи (SHO)

4G


Типовой набор результатов расчета сетей 2G/3G/4G в направлении DL в виде карт уровня поля, покрытия и границ (без учета помех и нагрузки)

а) карта уровня поля б) карта покрытия в) карта границ

Для сетей 3G / 4G имеет смысл покрытия при заданной чувствительности приемника АТ, соответствующей требуемой

скорости передачи

15



Зависимости максимальной скорости передачи (TP) от отношения сигнал/помеха (C/I)

(1)

Обобщенные показатели качества услуг real time

(4)

Обобщенные показатели качества услуг not real time

(6)

ош 1 ош.тр

тр

( )P f q P

V V

2 тр

ош ош.тр

( )V f q V

P P

-5

UL

LTEDL

Vmax

(Мбит/с)

q дБ = Pс.дБм – Pп+ш.дБм

DF=20 МГц

802.16e

802.11g, n (MCS 0-15)

(2)

(3)

max0,...

max n nn N

V V q q

0 00, 0V q

1

ср1

( )n

n

N q

n qn

V V f q dq

11

( ( ) ( ))N

n n nn

V F q F q

1 1, ( ) 1N Nq F q

. 2log ( 1)ср апрV F q

Pс.дБм | Pш= -97 дБм

Vтр

qтр

Pc.тр

qтр = f1-1(Pош.тр) (5)

qтр = f2-1(Vтр) (7)

16




Подготовка дополнительных исходных данных для расчета максимальной доступной скорости передачи (пропускной способности – TP) с учетом взаимных помех

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

Average received Es/N0 per receiver branch (dB)

Thr

ough

put (

Mbp

s)

QRM-MLD using ASESSMMSE

QPSK R = 1/2QPSK R = 2/3QPSK R = 3/416QAM R = 1/216QAM R = 2/316QAM R = 3/416QAM R = 4/564QAM R = 2/364QAM R = 3/464QAM R = 4/5

17

В графике зависимости TP от C/I учитывается усредненная статистика замираний

Вариант задания фиксированной зависимости

TP(C/I) для конкретных условий



Подготовка дополнительных исходных данных для расчета максимальной доступной скорости передачи (пропускной способности – TP) с учетом взаимных помех

18

В графике зависимости TP от C/I можно учесть различную глубину замираний, а в ходе расчетов –

влияние отбора мощности и скорости из-за нагрузки

Вариант задания исходной зависимости TP(C/I),

уточняемой для конкретных условий при расчете


Обработка результатов расчета карты уровня поля путем ее преобразования в карту максимальной доступной скорости передачи (без учета помех)

путем соответствующей замены цветовой палитры

а) карта уровня поля б) карта скорости передачи



Результаты расчета карт максимальной доступной скорости передачи и покрытия в направлении UL c заданной чувствительностью приемника БС, соответствующей

требуемой скорости передачи

а) карта скорости передачи б) карта покрытия



Обобщенные результаты расчета показателей покрытия сетив направлениях DL и UL c заданной чувствительностью приемников АТ и БС,

соответствующей требуемой скорости передачи



Расчет карт максимальной доступной скорости передачи с учетом взаимных помех при назначении одной полосы частот всем БС



Результаты расчета карт максимальной доступной скорости передачи с учетом взаимных помех при оптимальном распределении трех полос частот и трех участков

одной полосы частот между секторами БС

а) три полосы частот б) три участка одной полосы частот



Сравнение рассчитанных карт максимальной доступной скорости передачи при полном (FUSC) и частичном (PUSC) использовании одной полосы частот

а) FUSC

(Fully Used Subcanalization)

б) PUSC

(Partly Used Subcanalization)



Варианты реализации мягкого (SFR), частичного (PFR) и дробного (FFR) повторного использования частот

б) отличие участков кадра с полным и частичным

повторением частот по частоте

(PFR)

а) отличие участков кадра с полным и частичным

повторением частот по времени

(FFR)

в) отличие участков кадра с полным и частичным

повторением частот по мощности

(SFR)



Обобщенная модель распределения частотно-временных и энергетических ресурсов при реализации мягкого, частичного и дробного повторного использования частот



Задание параметров мягкого повторного использования частот

N

t1

t2

r



Результаты расчета карт максимальной доступной скорости при задании различных параметров мягкого повторного использования частот

а) N=3, t1=100%,t2=0, r=0%

(FUSC)

в) N=3, t1=0%,t2=100%, r=100%

(PUSC)

в) N=3, t1=80%,t2=20%, r=100%

(FFR)



Учет неравномерности распределения нагрузки

29

Модель трафика

Карта распределениянагрузки



Обобщенные табличные результаты расчета показателей покрытия с заданнойтребуемой скоростью передачи (TP – throughput)

2. Подготовка исходных данных и обработка основных результатов расчета СШРД


Дополнительные табличные результаты расчета показателей обслуживания неоднородной нагрузки с различной доступной скоростью



Обобщенные графические результаты расчета показателей покрытияпо площади и по нагрузке c различной требуемой скоростью передачи при различных

вариантах повторного использования частот


Идеальное покрытие всего района на максимальной скорости передачи



33

3. Эволюция методов решения расчетных задач синтеза в ПК ONEPLAN RPLS-DB RFP & NEO при оптимизации зоновых сетей 2G→ 3G → 4G


Эволюция методов решения расчетных задач синтеза (оптимизации) в ПК ONEPLAN RPLS-DB RFP&NEO

34

Методы решения задач синтеза (поиска «наилучших» или «подходящих» значений управляемых параметров) оптимизируемой части сети

1. «Синтез через анализ» – пошаговый перебор управляемых параметров (m = APvar) с контролем результатов прямого расчета показателей качества (Q = KPIvar) на каждом шаге до момента получения приемлемого (оптимального или требуемого) результата (APopt KPIopt )

2. «Непосредственный синтез» – обратный расчет оптимальных (требуемых) значений управляемых параметров (m = APopt) на основании заданных оптимальных (требуемых) значений показателей качества (max Q | Qтр = KPIopt)

Прямой расчетAPvar

APopt

KPIvar

KPIopt

Универсальный и точный способ для любых AP и KPI, но требует много времени

Обратный расчетAPvar

APopt

KPIvar

KPIopt

Быстрый способ, но реализуем только для некоторых AP и KPI и без гарантий точности

Исходные, перебираемые и итоговые оптимальные значения управляемых параметров

KPI по данным статистики

Прогнозируемые значения KPI

Диагностируемые проблеммные и прогнозируемые оптимальные значения управляемых параметров



9

Модели сети, используемые при решении задач оптимизации

Модель сети

Простые однородныематематические модели

Сложные неоднородныематематические модели

Статистические модели(результаты измерений)

Доступные характеристики состояния оборудования, внешней среды, ресурсов и качества обслуживания

Действующая сеть сотовой связи


Контроль достоверности исходных данных перед решением задач оптимизации сети

1) в моделях оборудования - с учетом данных аудита

2) в моделях РРВ - c учетом данных измерений

3) в моделях трафика – с учетом данных статистики

36



37

Пример частных задач автоматизированной оптимизации распределения частот между БС 2G, БС PMP и РРС

Управление качеством распределения частот

Расход частотNf min

Nf Nf.разр

Управление временем распределения частот

Неназн. каналы Nk min Nk = 0

Потери покрытияSci min

Sci Sci.доп

Потери нагрузкиZci min

Zci Zci.доп

Кол-во итерацийK min

K K.доп

Длит. итерацийT min

T T.доп

Сокращенный перебор

Полный перебор

Адаптивный перебор

Однократныйперебор

Задание длит.T.доп

Задание точн.Sci (Zci)

Случайный перебор

Компромисс

Потери качества

Время расчета

Отношениесигнал / помеха

CI CI.доп

ДеградациячувствительностиDРрч DРрч.доп



38

Пример частных задач автоматизированной оптимизации согласованного распределения BCCH и BSIC

Распределение BCCH с учетом BSIC

1 32

1 32

1 32

BCCH1 = / BCCH3, если BSIC1 BSIC3

1 32

BCCH1 BCCH3, если BSIC1 = BSIC3

Распределение BSIC с учетом BCCH

1 32

1 32

1 32

BSIC1 = / BSIC3, если BCCH1 BCCH3

1 32

BSIC1 BSIC3, если BCCH1 = BCCH3

Безусловный запрет повторов BCCH и BSIC у разных соседей (по Handover) одного сектора

1 32

1 32

BCCH1 BCCH3 BSIC1 BSIC3



39

Задача распределения кодов ПС (идентификации БС) для сетей 3G



40

Задача распределения кодов ПС (идентификации БС) для сетей 4G



41

Инструмент распределения кодов идентификации PCI



42

Учет доступных ресурсов кодов идентификации PCI и индексов RSI корневой последовательности Задова-Чу



43


Особенности использования и возможности функционального модуля ONEPLAN RPLS NEO

44

Снижение сложности решения задач оптимизации

Экспоненциальная сложность ---> Полиномиальная сложность

N

iiiiiii

N

iiiiiii FHAUPBFHAUPB

11

Типовая декомпозиция общей сложной задачи оптимизации на более простые частные задачи оптимизации зон покрытия (I), обслуживания (II) и помех (III)



45

Ранжировка перебираемых параметров и рассчитываемых показателей

В порядке убывания приоритетов (возрастания сложности и/или стоимости):

Параметры: var {P, U, A, T, H, F, B}(P-мощность, U-наклон, A-поворот, T-тип, H-высота, F-частота, B-активность)

Секторы: var {1,…,N}

Показатели: сетевые – аддитивные (интегральные), сетевые – мультипликативные (выборочные), секторные.


Использования модуля ONEPLAN RPLS NEO для решения специальных задач оптимизации для UMTS

46

Окно запуска NEO



47

Уточнение задач оптимизации при запуска NEO


1. Минимизировать зоны допустимой псевдо интерференции в виде CIдоп =1/Nпс.

2. Минимизировать коэффициент нагрузки в худшем секторе с максимальной нагрузкой

3. Обеспечить максимальное покрытие с заданным уровнем интерференции

4. Обеспечить заданные пределы зон допустимой псевдо интерференции в виде CIдоп=DPпс (SHO)


48

1. Минимизировать зоны Overlapping Zones (Pilot Pollution) с заданными допустимыми пределами по уровню DPпс и количеству Nпс.

2. Выровнять распределение нагрузки по секторам БС с учетом заданной модели трафика.

3. Обеспечить максимальное покрытие с заданным качеством (Ec/No) с учетом нагрузки.

4. Обеспечить размер зоны SHO в заданных пределах.

Интерпретация задач в NEOИсходные задачи



49

Варианты задания, вычисления или перебора управляемых параметров



50

Задание множества перебираемых значений основных управляемых параметровпо умолчанию


Пример использования модуля ONEPLAN RPLS NEO для оптимизации сети LTE

51

Сравнение проблем покрытия по картам интерференции и максимальной доступной скорости передачи



52

Сравнение проблем покрытия по таблицам интерференции и покрытиядля требуемой скорости передачи



53

Запуск оптимизатора для активного района и активного ЧТП



54

Главное окно оптимизатора после его запуска



55

Подтверждение проблемы покрытия в оптимизаторе после расчета прототипа



56

Выбор управляемых параметров в мастере настроек



57

Последовательный выбор остальных параметров настроек оптимизатора



58

Выбор управляемых секторов, диапазона и шага перебора управляемых параметров



59

Контроль процесса оптимизации в окне монитора после запуска на расчет



60

Результаты оптимизации в закладке управляемых параметров секторов



61

Результаты оптимизации в закладке с показателями секторов и сети



62

Сравнение показателей исходной и оптимизированной сети по гистограммам



63

Сравнение рассчитанных карт для исходной и оптимизированной сети



64

Контроль показателей затрат



65

Сохранение результатов оптимизации


СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Documents

Директор по научно-методическому обеспечению д.т.н. профессор Одоевский Сергей Михайлович