第2章
4G无线网规划实战指南
2.1 4G无线网规划概述
2.1.1 无线网络规划的一般流程
从总体规划流程来看，一个完整的无线网络规划流程一般可以分为规划准备、预规划和详细规划3个阶段。网络规划流程中各个阶段的主要工作内容如图2-1所示。在网络规划的不同阶段，对无线网络的网络规划深度要求也有所不同，并非每次规划都需要涵盖所有的规划步骤，例如，只需要通过预规划的基站数量、建设类型和规划规模进行初步估算，就可以得到初步的投资估算规模，而无需完成详细规划。在具体工程项目中，可以根据具体的目标和需要，对规划流程进行合理的调整。
图2-1 网络规划流程
2.1.1.1 规划准备阶段
本阶段主要对网络规划进行分工和计划，准备所需的工具、软件，收集市场和网络需求，并对市场策略进行分析。
（1）项目分工及计划
无线网络规划工作量大、涉及面广，需要多方配合和协作才能完成。具体工作包含现网数据分析、实地踏勘、传播模型测试和校正、软件仿真等。为了高质量、按时完成规划工作，需要对项目的关键时间点、工作流程、人员组织和设备使用等进行统筹安排。
（2）工具和软件的准备
需要的工具和软件有：连续波（CW）测试相关的接收机和发射机以及相应的数据分析软件、数字地图和纸质地图、高程图、GPS、相机等。
（3）规划区域调研与资料收集
需要对规划区域的人口组成、经济状况、地形地貌、建筑物分布、现网资料（包括现网流量、话务量、接通率、掉话率等指标）以及业务发展情况进行调研。
（4）市场定位与业务预测
通过与建设单位的沟通，准确把握建设单位的市场发展策略和目标，确定合理的市场定位，并根据前期调研资料，针对各类区域分别确定基本覆盖、质量、容量和业务需求。
同时，用户规模预测也是规划准备阶段的重要工作，例如，现有移动网用户数、渗透率情况、竞争对手情况等，需要进行综合考虑。与用户规模预测密切相关的就是业务量预测，移动互联网时代必然是数据业务大爆发的时代，移动数据业务呈指数增长，其预测方法和2G，甚至和3G时代的预测方法都有较大区别。这一部分也是本书重点研究和探讨的内容之一。
2.1.1.2 预规划阶段
1.CW测试
CW测试的主要目的是获取较为准确的规划区域的无线环境和传播特性。对于新建工程，应该在区域分类的基础上，挑选各种典型区域进行CW测试，得出校正后的传播模型，指导覆盖仿真。具体要求见表2-1。
表2-1 CW测试分类要求
注：微蜂窝覆盖预测数字地图不低于5m。
一般传播模型校正步骤如图2-2所示。
2.室内穿透损耗测试
数据业务越来越向室内集中，所以需要对不同类型建筑物对信号的衰减有详细的了解，并指导链路预算，从而计算出基站能解决覆盖区域楼宇室内情况下的覆盖半径。
图2-2 CW测试一般流程图
3.确定规划目标
在明确了网络的业务发展策略和建设思路后，需要将这些策略和思路落实到具体的无线网规划指标上，如参考信号接收功率（RSRP）、信噪比、边缘速率、室外覆盖率、容量目标和业务等级等。
在取定规划目标时，需要对整体区域内的不同的细分区域类型进行区别对待，分别制订相应的覆盖、容量、质量以及业务种类方面的具体规划指标。
4.覆盖和容量规划
预规划中进行的覆盖和容量规划主要是为了预估小区规模，并进行初步的投资估算。
（1）覆盖规划
在4G时代，传统的2G/3G规划中所使用的链路预算计算方法仍然适用，需要注意的是，LTE网络主要提供数据业务，进行覆盖规划时需要考虑各个覆盖区域内的业务类型和业务速率目标。在此基础上，估算各种业务在一定服务质量要求下所能允许的最大路径损耗，然后将最大路径损耗等参数代入该区域校正后的传播模型计算表达式，得出该区域内每种业务的覆盖半径。最后取计算结果的最小值作为4G基站的覆盖半径，由覆盖半径可以估算出单个4G基站的覆盖面积，将覆盖区域的面积除以单个4G基站的覆盖面积即可估算出实现该区域的覆盖所需的4G宏蜂窝基站个数。估算流程如图2-3所示。
（2）容量规划
容量规划也需要分区域进行，首先估算各区域的业务总量及各种类型业务的业务量，然后根据不同区域提供的业务模型、用户模型、时隙配置和频点配置等估算单个小区容量。接着可由业务总量和单个小区容量计算实际区域的达到容量目标所需的小区数，最后将各区域所需的小区数相加即可得到整个业务区所需的基站数量。具体流程如图2-4所示。
图2-3 覆盖规划流程（其中R为基站覆盖半径）
图2-4 容量规划流程
最后对比覆盖和容量规划所输出的站点数量，取其中的最大值作为最终的资源预估结果输出。
5.效益预分析
根据资源预估得出的站点数量，可进行初步的投资估算，在此基础上，通过进一步的经济评价，通过一系列的经济数据分析（如投资收益比、投资回收期等），可以判断建设方的投资效益，若经济评价结果显示达到了预期的投资效益，就可以进行下一步的详细规划；如果投资效益不好，则应在保证基本市场目标的前提下，对规划目标的设定做适当的下调，然后重新进行规划设计，直至达到预期的投资效益。
2.1.1.3 详细规划阶段
详细规划阶段的主要任务是以覆盖规划和容量规划的结果为指导，进行站址规划和无线参数规划，并通过模拟仿真对规划设计的效果进行验证。此外，还需要进行投资预算及整体效益评价，验证规划设计方案的合理性和经济性。
（1）站址规划
站址规划的任务就是对业务区进行实地勘查，进行站点的具体布置，确定基站类型（宏蜂窝、微蜂窝、直放站、小基站），找出适合做基站站址的位置，初步确定基站的高度、扇区方位角、扇区下倾角等基本参数。在进行站址规划时，需要充分考虑现有网络基站的利旧和与其他运营商基站的共建共享问题。
我国已经成立铁塔公司，实现了对中国移动、中国电信、中国联通三大运营商基站现有存量站址资源的统一管理。在这个过程中需要着重注意现有站址资源是否适合网络预规划的结果，不能为了利用站址而不考虑网络建设的延续性、完整性和合理性。
对于共址基站，还需要考虑系统之间的干扰问题，比较常用的是空间隔离或者加装滤波器等方式，其中空间隔离中的垂直隔离是最为常见的做法。
对于4G网络，由于其主要干扰源来自邻小区，对于站址选择要更加慎重，因为干扰难以通过后期的优化调整加以控制，有可能导致成片区域信号的质量劣化、覆盖距离缩短、容量受损等。在站址选择中要充分考虑网络拓扑结构、站点高度、无线传播环境等多方面因素。
（2）无线参数规划
4G无线参数规划包括频率规划、码资源规划、邻区规划、跟踪区（TA，Tracking Area）规划等。
4G网络频率规划和2G/3G时代的频率规划相似，在频分双工（FDD，Frequency Division Duplexing）制式下，采用的都是上下行对称的频率，可根据实际的频谱资源情况，对不同区域采用有针对性的频率策略，如充分利用低频段的传播特性，可用于区域广覆盖；高频段则可以用于室内覆盖等对覆盖要求相对不高的区域。
4G码资源规划和3G网络的扰码规划类似。根据3GPP协议规定，4G系统支持504个唯一的物理小区标识（PCI，Physical Cell Identify），由于宏蜂窝基站一般由3个小区（Cell）组成，因此一般对应3个唯一的标识组成一个物理小区识别组。
邻区规划主要确定每个小区的邻区列表，4G网络的邻区规划对于网络中用户的小区选择/重选和切换非常重要，良好的切换可以保障用户良好的感知。
4G网络中的TA规划与2G/3G网络中的位置区（LA）规划类似。TA是4G网络中移动终端漫游的最小粒度，TA划分过小或者过大都会增加系统的信令负荷，因此需要根据移动管理节点（MME）功能的处理能力、网络覆盖情况等因素进行合理网络规划。
（3）仿真模拟
在确定站址和取定相关无线参数后，为了对网络整体的覆盖、容量等有初步的了解，需要将规划出来的各基站参数输入仿真软件进行模拟预测，输出各个区域的各参数和指标的仿真图层、质量报表等，并将这些作为判断规划是否合理的参考之一。如果仿真显示没有达到规划目标，则需要进行进一步调整。
需要指出的是，仿真只是对网络性能的近似模拟，受数字地图的精度、传播模型（后面有详细论述）的准确度等多种不确定因素的限制，仿真结果只能对网络规划初期的建设提供一定的参考。现有仿真软件在容量和业务仿真等方面存在缺陷，无法准确预测覆盖、容量和业务发展之间的关系。
（4）投资估算和经济评价
结合网络规划规模和网络建成后预计达到的财务收入进行综合评价，确定方案是否可行。如果方案的经济评价达不到预期则需要返回，调整建设方案，重新进行站址规划，从而在保证市场目标的前提下，选择更为经济合理的方式解决业务区的覆盖和容量问题。
本节对无线网的一般规划流程做了系统性的讲述，对于4G网络规划，其主要的规划流程和2G/3G无线网络规划流程基本类似，只是在容量和业务规划方面需要进行进一步细分，因为数据业务的大发展，必然意味着数据业务的多样性和发展性，因此需要引入动态规划的理念。