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

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

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

RPLS-XML

RPLS-DB RFP

RPLS-DB Link

RPLS-NEO

ГИС Neva

ГИС MapInfo

Матричные
карты

RPLS-ТЕ

Зоны обслуживания БС

БС→АС
(DL)

АС→БС
(UL)

Зоновая сеть радио-доступа

Модель сети

Пригодность
покрытия зон радиодоступа
( годится / не годится )

Промежуточные и итоговые результаты

Анализ (планирование)

Синтез (оптимизация)

Подготовка электронных карт

Задание параметров АТ

Задание 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)

Подготовка электронных карт

Задание параметров АТ

Задание района расчетов

Суммарные потери между всеми БС и клетками ЭК с АТ

Задание параметров трафика

Секторная нагрузка

Задание конфигурации 3G

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

Основная часть расчетов, специфическая для сетей 3G

Границы секторов

Качество услуг DL

Качество услуг UL

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

Типовая последовательность расчета сетей 3G

Уровень ПС

Покрытие ПС

Обобщенные показатели качества для всей сети

Карты с показателями качества для отдельных клеток

Таблицы с показателями качества для отдельных секторов

Подготовка электронных карт

Задание параметров АТ

Задание района расчетов

Суммарные потери между всеми БС и клетками ЭК с АТ

Задание параметров трафика

Секторная нагрузка

Задание конфигурации 4G (с элементами ЧТП)

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

Основная часть расчетов, специфическая для сетей 4G

Границы секторов

Качество услуг DL

Качество услуг UL

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

Типовая последовательность расчета сетей 4G

Уровень ПС

Покрытие ПС

Обобщенные показатели качества для всей сети

Карты с показателями качества для отдельных клеток

Таблицы с показателями качества для отдельных секторов

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 влияния
суммарной 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

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 ΔE/N для учета
- разнесенного приема
- автоматической регулировки мощности (АРМ)
- мягкой эстафетной передачи (SHO)

4G

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

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

(4)

Обобщенные показатели качества услуг not real time

(6)

-5

UL

LTE

DL

Vmax (Мбит/с)

q дБ = Pс.дБм – Pп+ш.дБм

ΔF=20 МГц

802.16e

802.11g, n (MCS 0-15)

(2)

(3)

Pс.дБм | Pш= -97 дБм

Vтр

qтр

Pc.тр

qтр = f1-1(Pош.тр)

(5)

qтр = f2-1(Vтр)

(7)

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

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

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

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

а) карта уровня поля

б) карта скорости передачи

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

а) карта скорости передачи

б) карта покрытия

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

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

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

а) три полосы частот

б) три участка одной полосы частот

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

а) FUSC
(Fully Used Subcanalization)

б) PUSC
(Partly Used Subcanalization)

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

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)

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

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

а) N=3, τ1=100%,τ2=0, ρ=0%
(FUSC)

в) N=3, τ1=0%,τ2=100%, ρ=100%
(PUSC)

в) N=3, τ1=80%,τ2=20%, ρ=100%
(FFR)

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

2. Подготовка исходных данных и обработка основных результатов расчета СШРД

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

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

Идеальное покрытие всего района на максимальной скорости передачи

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 расчет

APvar

APopt

KPIvar

KPIopt

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

Обратный расчет

APvar

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

Простые однородные
математические модели

Сложные неоднородные
математические модели

Статистические модели
(результаты измерений)

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

Действующая сеть
сотовой связи

2) в моделях РРВ - c учетом данных измерений

3) в моделях трафика – с учетом данных статистики

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

Управление качеством
распределения частот

Расход частот
Nf → min
Nf ≤ Nf.разр

Управление временем
распределения частот

Неназн. каналы
Δ Nk → min
Δ Nk = 0

Потери покрытия
Sci → min
Sci ≤ Sci.доп

Потери нагрузки
Zci → min
Zci ≤ Zci.доп

Кол-во итераций
K → min
K ≤ K.доп

Длит. итераций
T → min
T ≤ T.доп

Сокращенный
перебор

Полный
перебор

Адаптивный
перебор

Однократный
перебор

Задание длит.
T.доп

Задание точн.
ΔSci (ΔZci)

Случайный
перебор

Компромисс

Потери качества

Время расчета

Отношение
сигнал / помеха
CI ≥ CI.доп

Деградация
чувствительности
ΔРрч ≤ ΔРрч.доп

Пример частных задач автоматизированной оптимизации
согласованного распределения BCCH и BSIC

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

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

Инструмент распределения кодов идентификации PCI

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

Экспоненциальная сложность ---> Полиномиальная сложность

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

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.

Окно запуска NEO

Уточнение задач оптимизации при запуска NEO

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

1. Минимизировать зоны Overlapping Zones (Pilot Pollution) с заданными допустимыми пределами по уровню ΔPпс 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 NEO

Исходные задачи