NodeB局域网和网络优化

1、前言和背景简述

随着TD-SCDMA产业化的发展和试验网在多个城市的建设完成，整个TD-SCDMA系统进入预商用阶段。网络规划和网络参数的优化进入一个实质性的阶段。当前UTRAN的网络架构如图1所示，RNC和NodeB之间通过Iub口相连，RNC之间通过Iur相连，OMC提供操作维护界面，管理、控制整个网络中的RNC和NodeB。由OMC/RNC连接和控制一个或多个NodeB，触发在NodeB侧发起小区建立和其他公共资源的建立，并根据网络的规划和测试调整网络参数，如PCCPCH功率、外环功率控制等，达到网络覆盖的调整和网络性能优化。
 

2、现有网络规划的局限性

在图1所示的网络架构中，基本上就是每个NodeB和小区的参数都是由OMC/RNC控制，NodeB有独立的算法开关，但基本都是针对单NodeB的操作，NodeB之间没有相关连接，从而无法实现多个NodeB或NodeB之间多个小区的直接通讯和联动，NodeB侧无法简便地控制网络中多个NodeB的空口的网络参数和算法开关，达到多小区联合参数的调整和分发；而且UE和NodeB上报给RNC的的测量值基本都是一段时间的UE和NodeB侧测量值的算法平均值，而这些平均值无法精确反映空口信号和性能的瞬时情况，控制RNC了解多个NodeB的空口实际情况非常困难。而了解无线空口信号每帧的测量参数和性能指标可以更深入、更准确地分析网络的性能和参数的合适与否，如终端在小区间切换过程中发生掉话时的空口信号的具体情况，有助于分析终端掉话的具体原因是干扰还是切换参数设置不合理等；并且实时获取空口信号的信息也有助于定位网络的故障等。相比RNC控制，NodeB侧增加实现小区参数的控制和信号分析的方案，更接近空口，能及时获取空口信号的质量、性能和干扰等信息，更精确实现网络参数调整和分析参数调整的效果。
 

 
图 1 UTRAN的系统架构
 

2.1、网络规划的多样性

随着R4业务、MBMS业务、HSDPA和HSUPA等应用的不断深入，各种特定业务的网络不断需要规划和建立；同时随着室内覆盖、室外覆盖，微基站、宏基站、SUPER-MACRO基站和高速车载等网络应用和设计不断实施，深入研究各种网络的特性以满足不同要求也是必要的，这些特定应用的网络参数设计和优化也各有不同；如MBMS同时隙布网和MBMS载波的功率共享，需要根据干扰调整时隙和功率在载波之间的分配；而HSUPA网络，则需要把相邻的多个HSUPA小区的干扰控制在一定的门限下，以达到整个网络的性能和吞吐量最优。如使用RNC去优化一个特定应用内的多个小区的多个参数，操作烦琐，工作量大；而NodeB之间由于没有直接通讯，多NodeB以及多个NodeB上的多小区参数联合调整亦无法方便快捷地实现，如MC-JD算法测试和优化，需要在相应NodeB上打开多小区联检开关，在算法应用的NodeB中的小区分别设定邻小区信息，操作烦琐且容易出错，系统维护成本高；同时由于网络测试工具的局限性，无法实时了解多个特定的网络应用区域的整体情况，无法最优化地实时联动调整特定业务网络的参数，并根据多个小区和多个NodeB测量上报实时分析网络的业务性能。
 

3、NodeB局域网和逻辑子网的规划和设计

全IP网络的设计是将来3G网络以及TDD-LTE的发展趋势，由于基于IP网络的交互方式，可以方便地实现UTRAN内各网元间信令和业务数据交互和NodeB内板间交换，并可利用IP ROUTE方便地实现NodeB之间的通讯；使网络可以方便地实现配置和扩展，简化网络管理，降低网络运行成本。在现有的TD-SCDMA网络中支持Iub-IP， 在RNC和NodeB的传输中可以使用Iub-IP或IPOA实现通讯，而NodeB内部的IP和MAC交换可以方便实现板间通讯， 因此IP的引入可以方便地使TD-SCDMA网络中的NodeB之间实现互连。
基于上述全IP网络的优势，和前面针对现有的RNC侧调整特定网络参数和网络优化的局限性，提出了NodeB局域网和逻辑子网的概念，并根据NodeB局域网和逻辑子网实现子网的参数调整、参数分发、测量控制、测量管理和网络优化。NodeB局域网的系统连接如图2所示。
RNC通过IP路由器和NodeB相连，实现RNC和NodeB之间的信令、数据通路。 OMC和RNC/IP路由器相连，实现对RNC、NodeB和IP路由器配置、维护、监控和性能分析等操作。

图2 NodeB 局域网系统连接架构
 

NodeB之间可以通过IP路由器相连，也可以通过NodeB之间的Ethenet实现相互连接。根据网络规划，针对特定的应用或地域，把相应的小区或NodeB设计为局域网或业务逻辑子网。如运动场馆附近的多个NodeB规划成MBMS业务子网 + R4业务子网 + HSDPA业务子网。NodeB局域网的规划如图3所示。在图3中多个NodeB根据规划独立设计成MBMS局域网、R4局域网和HSDPA局域网，每个NodeB专属划分为某个局域网；也可以根据业务应用逻辑规划子网，把NodeB中的某个或一些小区规划划

 
图3 MBMS、R4和HSDPA局域网
 

 
图4 MBMS、R4和HSDPA逻辑子网
 

分为MBMS逻辑子网、R4逻辑子网和HSDPA逻辑子网，逻辑子网的规划举例如图4所示。NodeB内部板间通讯可以通过IP或内部的EMAC实现交换，NodeB之间可以通过IP或标准的以太网报等实现交换。NodeB的IP地址根据特定的应用局域网或逻辑子网全局规划。针对图3的MBMS子网、R4子网和HSDPA子网，规划设定相应的子网段，每个子网之间分别使用不同的子网段相互区分，在子网内部各个NodeB使用子网地址段划分的IP地址；子网内部NodeB之间使用IP ROUTE路由管理实现路由和数据分发；通过设定GATEWAY和路由表实现子网之间通讯。针对图4中由业务规划的NodeB逻辑子网，由NodeB完成逻辑子网、相应的小区和相应的NodeB之间的映射，并设定相应的IP ROUTE路由，实现逻辑子网内部、NodeB之间等相互通讯。
 

4、NodeB 局域网和逻辑子网的控制软件架构和子网的对等层协议

根据上述的NodeB局域网和逻辑子网的概念，为实现在NodeB侧实现局域网和逻辑子网参数优化、测量信息管理、优化后性能分析，下面设计并讨论一下NodeB局域网和逻辑子网的网络优化和算法控制的软件架构和控制流程，软件架构如图5所示。
NodeB侧的底层PHY、MAC和IP提供网络对等层的底层、MAC交换和IP数据报交换，提供信令、用户面数据、维护配置的承载和性能上报通道。根据应用需求规划NodeB局域网或逻辑子网后，进一步规划局域网或逻辑子网的IP地址网段，并根据划分的子网地址段，设定局域网或逻辑子网的路由管理，并把路由信息配置到IP ROUTE模块。当NodeB局域网或逻辑子网的算法需要优化时，如对MBMS子网的功能调整时，或打开多小区联检时，算法控制模块就根据无线资源管理（RRM）模块中的小区和NodeB的相关信息，以及查询子网中IP ROUTE和小区、

 
图5 NodeB局域网和逻辑子网的软件架构
 

NodeB的映射表，触发算法控制命令在子网中对应的NodeB内和NodeB之间的分发。当子网中对等层相应的NodeB算法控制模块收到算法控制命令后，根据RRM和子网中IP ROUTE和小区、NodeB的映射表，实现该NodeB内算法参数分发和更新，并根据算法控制命令启动相应的测量任务和性能检查。整个子网可根据多个小区和NodeB算法参数优化后的测量上报和性能上报，实时获取空口信号的信息和网络参数，分析子网内单元如小区和整个子网在网络参数修改后的效果和性能，达到特定业务子网的网络优化，测量管理和子网性能分析，并可根据需要生成子网报表数据上报给上一级更大的子网进行分析或上报给RNC/OMC作经一步分析和网络进一步优化提供依据。实现小区、NodeB、子网以致整个网络的多级网络参数、性能的优化和测试。
 

5、结束语

本文在分析现有的网络优化的基础上，针对现在的在RNC侧进行网络参数调整的实时性和操行性的非最优化特点，和NodeB之间无法实现联动的制约，基于全IP网络，提出了NodeB局域网和逻辑子网的概念，根据运营商的需求和实际应用，在网络规划时根据地域或特定应用划分NodeB局域网和逻辑子网，并相应给出了NodeB局域网和逻辑子网的软件架构，根据局域网与逻辑子网的规划，相应地制定NodeB局域网和逻辑子网内的路由表，设定IP ROUTE，由算法控制模块根据RRM，IP ROUTE和子网与小区、NodeB的映射，分发算法控制命令，达到小区，NodeB、子网以致整个网络的多级优化、测量控制和性能分析，提高了网络优化的实时性、可靠性和可操作性，提高了网络优化的效率，降低了网络优化的成本。也符合整个3G网络以及TDD-LTE的发展趋势。