Задачи планирования и оптимизации сетей мобильной связи

Задачи планирования и
оптимизации сетей
мобильной связи
поколения 4G
Директор по научно-методическому обеспечению
д.т.н. профессор Одоевский Сергей Михайлович
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
Взаимосвязь учитываемых факторов
при планировании и оптимизации сетей связи
технологии
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
2
Взаимосвязь показателей качества планирования и
оптимизации сетей связи
оперативность
+ обоснование решений в
минимальное время
+ резерв времени на монтаж
+ опережение конкурентов
+ полное соответствие
проектных решений
условиям работы
сети
+ наиболее полное
удовлетворение
потребностей
ть
абонентов
ос
атн
в
ек
д
а
+ снижение
капитальных и
операционных
затрат
+ минимальные
расходы на
проект
ст
ои
мо
ст
ь
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
3
Экономическая эффективность от решения задач
планирования и оптимизации
Оптимизация соотношения затрат на планирование (оптимизацию) $*п
и на развертывание (эксплуатацию) сети $*с
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
4
Методы решения задач оптимизации
сетей мобильной связи
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
Прогнозируемые
(оптимального или требуемого) результата (APopt  KPIopt )
значения KPI
Исходные,
перебираемые и
итоговые
оптимальные
значения
управляемых
параметров
APvar
KPIvar
Прямой расчет
APopt
KPIopt
Универсальный и точный способ для любых AP и KPI, но требует много времени
2. «Непосредственный синтез» – обратный расчет оптимальных (требуемых) значений управляемых параметров
(m = APopt) на основании заданных оптимальных (требуемых) значений показателей качества (max Q | Qтр = KPIopt)
Диагностируемые
проблеммные и
прогнозируемые
оптимальные
значения
управляемых
параметров
APvar
APopt
Обратный расчет
KPIvar
KPI по данным
статистики
KPIopt
Быстрый способ, но реализуем только для некоторых AP и KPI и без гарантий точности
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
5
Методы решения задач оптимизации
сетей мобильной связи
Модели сети, используемые при решении задач оптимизации
Простые однородные
математические модели
Модель
сети
Действующая сеть
сотовой связи
Сложные неоднородные
математические модели
Статистические модели
(результаты измерений)
Доступные характеристики состояния оборудования,
внешней среды, ресурсов и качества обслуживания
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
6
Контроль достоверности исходных данных перед
решением задач оптимизации сети мобильной связи
1) в моделях оборудования - с учетом данных аудита
2) в моделях РРВ - c учетом данных измерений
3) в моделях трафика – с учетом данных статистики
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
7
Базовый процесс решения задач
планирования и оптимизации сетей мобильной связи
Обобщенный состав исходных данных и их взаимосвязь с результатами расчетов
Зоны обслуживания БС
БС→АС
(DL)
Зоновая
сеть
радиодоступа
АС→БС
(UL)
Анализ (планирование)
ТТХ РРС
ТТХ БС и АС
const
var
var
const
Промежуточные и итоговые результаты
Параметры
модели
Пригодность
покрытия зон
радиодоступа
Модель сети
Синтез (оптимизация)
( годится / не годится )
Требования к
результатам
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
8
Эволюция типовых задач планирования сетей
мобильной связи
Типовая последовательность расчета сетей 2G
Подготовительная часть расчетов (общая для сетей 2G, 3G и 4G)
Подготовка электронных карт
Задание параметров БС
Задание района расчетов
Задание параметров АТ
Основная часть расчетов, специфическая для сетей 2G
Суммарные потери
между всеми БС и
клетками ЭК с АТ
Уровень сигнала
Покрытие DL(UL)
Задание параметров трафика
Секторная нагрузка
Границы секторов
Задание параметров ЧТП
Интерференция
Качество услуг
Итоговая часть расчетов (общая для сетей 2G, 3G и 4G)
Карты с показателями качества
для отдельных клеток
Таблицы с показателями качества
для отдельных секторов
Обобщенные показатели
качества для всей сети
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
9
Эволюция типовых задач планирования сетей
мобильной связи
Типовая последовательность расчета сетей 3G
Подготовительная часть расчетов (общая для сетей 2G, 3G и 4G)
Подготовка электронных карт
Задание параметров БС
Задание района расчетов
Задание параметров АТ
Основная часть расчетов, специфическая для сетей 3G
Суммарные потери
между всеми БС и
клетками ЭК с АТ
Уровень ПС
Интерференция
Покрытие ПС
Задание параметров трафика
Секторная нагрузка
Границы секторов
Задание конфигурации 3G
Качество услуг DL
Качество услуг UL
Итоговая часть расчетов (общая для сетей 2G, 3G и 4G)
Карты с показателями качества
для отдельных клеток
Таблицы с показателями качества
для отдельных секторов
Обобщенные показатели
качества для всей сети
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
10
Эволюция типовых задач планирования сетей
мобильной связи
Типовая последовательность расчета сетей 4G
Подготовительная часть расчетов (общая для сетей 2G, 3G и 4G)
Подготовка электронных карт
Задание параметров БС
Задание района расчетов
Задание параметров АТ
Основная часть расчетов, специфическая для сетей 4G
Задание параметров трафика
Задание конфигурации 4G
(с элементами ЧТП)
Суммарные потери
между всеми БС и
клетками ЭК с АТ
Уровень ПС
Интерференция
Покрытие ПС
Секторная нагрузка
Границы секторов
Качество услуг DL
Качество услуг UL
Итоговая часть расчетов (общая для сетей 2G, 3G и 4G)
Карты с показателями качества
для отдельных клеток
Таблицы с показателями качества
для отдельных секторов
Обобщенные показатели
качества для всей сети
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
11
Эволюция методов решения расчетных задач
планирования сетей мобильной связи
Варианты учитываемых параметров трафика
2G
1. Отдельный тип трафика:
- ТФ (речь) / данные / видео
3G
1. Мультимедийный трафик:
- ТФ (речь) + данные + видео
2. Показатели качества
2. Показатели качества
для заданного типа трафика (DL
(DL))
с граничными оценками влияния
суммарной нагрузки :
- отношение сигнал / помеха E/N;
E/N;
- вероятность отказа Po;
Po;
- средняя скорость передачи Vcp
для каждого типа трафика i (DL
(DL и UL)
UL)
c учетом влияния суммарной нагрузки :
- отношение сигнал / помеха E/N.i;
E/N.i;
- вероятность отказа Po.i;
Po.i;
- средняя скорость передачи Vcp.i
3. Параметры нагрузки
- нагрузка от одного абонента;
- количество абонентов;
- размещение абонентов
4G
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
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
12
Эволюция методов решения расчетных задач
планирования сетей мобильной связи
Варианты расчетов в зависимости от учитываемых параметров
нестационарности условий РРВ и нагрузки
2G
1. Учет случайных колебаний
уровней сигналов и помех
3G
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
- 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 E/N для учета
- разнесенного приема
- автоматической регулировки мощности (АРМ)
- мягкой эстафетной передачи (SHO)
2. Учет случайных колебаний
количества активных абонентов
2. Учет случайных колебаний количества
активных абонентов и требуемой скорости
передачи
- задание требований к
количеству каналов
с запасом на Po.тр
4G
- задание требований к количеству каналов,
скорости и мощности передачи с запасом;
- расчет вероятности отказа из-за недостатка
мощности, каналов или превышения доп. уровня помех
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
13
Эволюция методов решения расчетных задач
планирования сетей мобильной связи
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
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
14
Эволюция методов решения расчетных задач
планирования сетей мобильной связи
Подготовка дополнительных исходных данных для расчета максимальной доступной
скорости передачи (пропускной способности – TP) с учетом взаимных помех
Вариант задания
фиксированной зависимости
TP(C/I) для конкретных условий
В графике зависимости TP от C/I
учитывается усредненная
статистика замираний
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
15
Эволюция методов решения расчетных задач
планирования сетей мобильной связи
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
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
16
Эволюция методов решения расчетных задач
планирования сетей мобильной связи
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)
в) отличие участков кадра
с полным и частичным
повторением частот
по мощности
(SFR)
а) отличие участков кадра
с полным и частичным
повторением частот
по времени
(FFR)
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
17
Эволюция методов решения расчетных задач
планирования сетей мобильной связи
Обобщенная модель распределения частотно-временных и энергетических ресурсов
при реализации мягкого, частичного и дробного повторного использования частот
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
18
Эволюция методов решения расчетных задач
планирования сетей мобильной связи
Результаты расчета карт максимальной доступной скорости при задании различных
параметров мягкого повторного использования частот
а) N=3,  1=100%, 2=0,  =0%
в) N=3,  1=0%, 2=100%,  =100%
(FUSC)
(PUSC)
в) N=3,  1=80%, 2=20%,  =100%
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
(FFR)
19
Эволюция методов решения расчетных задач
планирования сетей мобильной связи
Обобщенные графические результаты расчета показателей покрытия
по площади и по нагрузке c различной требуемой скоростью передачи при различных
вариантах повторного использования частот
Идеальное покрытие всего района на
максимальной скорости передачи
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
20
Задачи планирования, специфические для сетей 4G
Специфика задания кодов идентификации PCI
SSS – M-последовательности
M-последовательности с кодами 0…167
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
21
Задачи планирования, специфические для сетей 4G
Специфика задания индексов RSI корневой последовательности Задова-Чу
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
22
Задачи планирования, специфические для сетей 4G
Рекомендуемые параметры преамбул из 3GPP TS 36.211 V8.9.0 (2009-12)
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
23
Транспортные сети
в архитектуре сетей мобильной связи
Рисунок 1 – Архитектура сети 2-го поколения (GSM
(GSM))
Роль и место ТС в
архитектуре сетей
2G/3G/4G
TAC Tracking
Area
Code
Рисунок 3 – Архитектура сети 4-го поколения (LTE)
(WИНФОТЕЛ Рисунок 2 – Архитектура сети 3-го поколения (W
CDMA)
)
CDMAтехнологии
Информационные
и коммуникации
24
Базовый процесс решения задач
планирования и оптимизации РРЛ
Обобщенный состав исходных данных и их взаимосвязь с результатами расчетов
РРИ
РРС-1
(прд, слева)
РРС-2
(прм, справа)
Анализ (планирование)
РРЛ
ТТХ РРС
ТТХ РРС
const
const
var
var
Промежуточные и итоговые результаты
Параметры
модели
Пригодность
( годится / не годится )
Модель ЦРРЛ
Синтез (оптимизация)
Требования к
результатам
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
25
Руководящие документы определяющие методы
расчета РРЛ
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
26
Проблема расчетов РРИ в E-диапазоне
(71-76, 81-86 ГГц)
Ограничения существующих методик по диапазону частот
Полные методики (расчета РРИ в целом)
НИИР (1998г)
ГОСТ Р 53363-2009
16 ЦНИИИ МО
ITU-R P.530
– 2…20 ГГц.
–3.4…40.5 ГГц.
– 0.1…4 ГГц.
– 0.5…45 ГГц
Частные методики (расчета отдельных параметров)
ITU-R P.676 (ослабление в газах) –350 ГГц.
ITU-R P-837 (статистика осадков) – без ограничений
ITU-R P.838 (ослабление в осадках) – 1… 1000ГГц
ITU-R P.840 (ослабление в облаках и тумане) – 1…1000ГГц
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
27
Проблема расчета РРИ с адаптивной модуляцией
Принцип компенсации влияния замираний на непрерывный (приоритетный) трафик в РРИ с АМ
V V
V
 1   3  2 1  3  3  1 (2)
V2
V2
SESRAM  SESR  1
ИНФОТЕЛ
(1)
Информационные технологии
и коммуникации
2
1   3 
 3 0.414 (3)
2 2
V (V V )
 1  2  3 1 2 2 2 1 (4)
V1  V2
V1 (V2 V1 )
 1  2  3 
2 V1  V1 (V2 
V1 ) ( V1
V2 )
(5)
28
Базовый процесс решения задач
планирования и оптимизации транспортной сети
Обобщенный состав исходных данных и их взаимосвязь с результатами расчетов
Сетевые элементы
Узловые
(1-сайтовые)
Линейные
(2-сайтовые)
Анализ (планирование)
Проключения
ТТХ
РРС
Параметры
каналов
const
var
var
const
Промежуточные и итоговые результаты
Параметры
модели
Пригодность
( годится / не годится )
Модель сети
Синтез (оптимизация)
Требования к
результатам
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
29
Частные задачи планирования транспортной сети
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Хранение в единой БД информации о структуре транспортной сети (площадки, сетевые
элементы, ресурс емкости), маршрутах включения потоков, рабочих документов.
Организация прав доступа к данным.
Поиск оптимальных маршрутов для организации каналов Е1, маршрутов защиты,
потоков IP/Ethernet.
Выбор и назначение контроллера, VLAN и кластера для новых БС.
Мониторинг и учет коллизий VLAN’ов.
Инвентаризация портов.
Учет коммутации оборудования и подключений к портам.
Помощь в локализации и поиске аварийного элемента.
Анализ загрузки транспортной сети, моделирование сети при возрастании нагрузки,
определение потенциальных перегрузок (узких мест), планирование финансовых затрат
на модернизацию транспортной сети.
Оптимизация маршрутов включения потоков на транспортной сети.
Ревизия аварий, не сделанных кроссировок, не прописанных сервисов.
Анализ последствий аварийных ситуаций.
Отображение полезной информации на карте.
Индикация предупреждений в проекте.
Формирование отчетов и служебных записок.
Быстрый и простой поиск данных в проекте.
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
30
Особенности проключений для потоков E1 и IP/Ethernet
Фиксированные потоки Е1
•
•
•
•
•
•
Прописанная коммутация каналов (основной маршрут + защита)
Фиксированный ресурс Е1
Высокий приоритет
Сети SDH
Возможность использовать ресурс IP/Ethernet
и т.д.
Динамические потоки IP/Ethernet
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Без коммутации каналов
«Плавающий» ресурс Мб/сек
Максимальные (пиковые) скорости, Мб/сек
Минимальные (гарантированные) скорости, Мб/сек
Средняя нагрузка за большой период времени (по статистике), Мб/сек
Приоритеты для разных сервисов
Выбор и назначение кластеров + VLAN’ов
Агрегирование потока
Сети MBH (CORE)
и т.д.
ИНФОТЕЛ
Информационные технологии
и коммуникации
31
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
ООО “ИнфоТел”
Россия, Санкт-Петербург
Тел./факс:
+7 812 590-34-05
Моб. тел.:
+7 921 740-92-77
ИНФОТЕЛ
Эл. почта:
step@rpls.ru
Информационные технологии
и коммуникации
www.rpls.ru