WCDMA网络仿真与实测对比分析

无线网络规划对于运营商网络建设具有指导性的意义。好的规划能成功地在网络覆盖、容量、质量及建网成本间取得良好的平衡，辅助运营商在网络建设和升级扩容的各阶段采取最佳的实施方案，实现其建网效益的最大化。规划仿真是网络规划流程的重要组成部分。通过仿真，我们可获得所规划网络的部分重要性能参数，如导频覆盖、最佳小区、系统负载、切换区域等，对实际组网有重要的指导和借鉴作用。

　　但是如何评估仿真的准确度呢?中兴通讯在国内和海外的多个WCDMA试验网当中，将网络仿真的结果和试验网的路测数据进行了反复的对比分析。结果表明，在正确选择仿真参数，按照规范化的仿真流程进行操作的前提下，网络仿真的结果，和路测结果的误差，保持在可以接受的范围之内。从而证明，可以利用网络仿真工具指导WCDMA的网络规划和优化工作。

1、WCDMA网络仿真概述

　　WCDMA系统，由于引入了多种类型的数据业务，整网业务特性的复杂程度大大超越了以语音业务为主，辅助以少量低速数据业务的传统2G无线网络。不同的业务在相同条件下的覆盖范围不同；在不同的业务和业务构成比例下，所需的系统容量也有较大差别。另一方面，WCDMA系统具有软容量的特性，系统容量在本质上是与功率相关联的，受到功率限制，且功率变化同用户数和数据吞吐量的变化关系是非线性的和可变的。软容量的存在给WCDMA网络规划带来了困难，难以通过简单的公式计算，来确定如何才能提供足够的系统容量。因此在网络规划当中，往往需要特定的WCDMA网络规划工具对规划结果进行评估。采用仿真工具，能够通过模拟系统工作过程，得到更加精确的系统容量覆盖分析结果，从而合理估计网络规模和投资规模，在容量、覆盖、不同服务质量三者间寻求最佳平衡点。

　　作为必要的输入条件，在仿真当中，通常需要获取被规划区域的地理环境、地物地貌、人文、经济水平等信息，其中以无线传播模型、业务分布及增长特性、业务模型及话务模型的建立尤为关键。这些输入参数越精确，对提高规划结果的可信度越有利。但是，需要明确的是，不论是通过理论方法进行网络规模估算，还是通过现网的测试对话务模型进行采集统计，在操作过程中都不可避免地会进行模型的简化分析，并涉及诸多参数的取值问题。在很多工程参数的取值上，往往无法给出精确取值，通常使用的是业界经验值或文献推荐值。这些因素都会导致仿真结果在一定程度上与真实网络的实测参数值有所差异。为了评估这种差异的大小，即验证仿真工具输出结果的准确性，需要进行仿真与实测的对比工作。反之，在规划初期，通过对比，也可验证在仿真当中某些重要无线参数的设置正确与否，通过调整参数提高仿真精度。

2、仿真实测对比

　　首先了解一下数据存储的格式，如果仿真所采用的电子地图精度为20m，地图上每一个20x20平方米的地理区域被称为一个bin，即一个格点。现网路测数据与仿真数据都是以bin为单位存储数据的，仿真实测对比需要做的，就在于将两个数据放在一起比较，看看其拟和的程度。

图1　仿真与实测数据对比示意图

　　中兴通讯自主开发了进行仿真和实测对比的工具，一般可完成所规划区域的整体误差均值、标准差、概率分布函数pdf和累积分布函数cdf、置信区间等统计分析，并直观地将该网络参数的比对误差结果可视化地显示在mapinfo地图中。这些信息足以让我们对仿真的结果作出客观的评价。

　　从网络性能KPI指标的分析来看，通常需要进行对比的网络参数包括导频强度和导频Ec/Io。

3、试验网对比案例分析

　　目前中兴通讯在各地建设的试验网中，都广泛应用了仿真来指导网络的建设。不仅在网络预规划阶段，而且在网络优化阶段，起到了很大的作用。

　　同时在实践工作中，中兴通讯不断改进仿真的精度，优化仿真流程，获得了很多宝贵的经验。仿真与实测对比不仅仅是为了验证仿真的指导作用，更重要的是总结经验，吸取教训，在反复实践中提高仿真的精度。中兴通讯在各地试验网的建设提供了最佳的实践平台，在不断地提高我们仿真水平的同时，也在不断地验证着仿真的重要性。

　　目前业界通用的仿真软件包括Aircom、Planet、Atoll等。中兴通讯在试验网当中，主要采用Aircom软件进行网络仿真，与路测结果进行对比分析。以下结合试验网的实测数据，以Ec为例，给出仿真与实测的定量比对结果。示例中的仿真数据由Aircom的*.3ga文件获得，而路测数据来自于Agilent路测仪导出的SD5文件。

　　例如，中兴通讯某试验网仿真所用传播模型为以下通用模型表达式：

　　Path_Loss=K1+K2log(d)+K3(Hms)+K4log(Hms)+K5log(Heff)+K6log(Heff)log(d)+K7(Diffraction Loss)+Clutter_Loss

　　其中K1～K7的取值分别为：153.23，40.23，-2.88，0，-13.82，-6.55，0.8。

　　试验网的基站分布如下：

图2　试验网站点分布图

　　通过网络仿真，可获得导频强度Ec的覆盖效果图如下：

图3　试验网导频强度仿真效果图

　　实际路测结果如下：

图4　试验网路测结果

　　通过对测试路线上的所有数据进行总体分析，总共包含8324个有效误差样本，误差的均值和标准差可计算得出，分别为-3.45dB和9.47dB，由对比结果数据可见，在所用传播模型和仿真条件下，Ec的误差均值在合理范围内分布，Ec误差的标准差约为9dB左右。由Ec误差的均值可见，总体来说Ec的预测结果比路测结果略小。这说明仿真结果是比较接近真实网络状况的。

　　由于仿真参数模型化的结果，难免会出现部分地域预测与实测符合较好，而部分地域符合稍差的情形。在条件允许的情况下，可考虑对规划区域采用多个传播模型，使得模型的适用范围更细化。同时，通过采用规范的传播模型测试与校正方法，可以使模型尽可能真实地反应规划区的传播特性，从而提高仿真精度。另一方面，在比对工具的辅助下，可以比较直观地看出各路段的误差分布情况，进而调整仿真参数，使仿真与实测的误差降低到尽可能小的水平，从而使仿真能更好地指导网络建设与优化。

4、小结

　　从各地的试验网的数据来看，误差的结果是可以接受的。而且，中兴通讯在每次仿真后都会总结经验，如果此次仿真结果较差，则将此次的仿真过程与以前的成功的仿真进行比较，找出其差别并进行调整，并将新的仿真结果再次与实测数据进行对比，反复的调整，反复的对比，从此过程当中，找出仿真参数影响结果的规律，并总结出适合当地情况的成熟参数设置。为以后的仿真工作留下可以借鉴的东西，使得我们的仿真的精度稳步的提升。

　　同时，仿真与实测对比还被应用在了网络优化方面。为了让仿真在网络优化中起到更大的作用，我们利用最新的路测数据。与仿真结果进行比对，然后根据结果，精细化的调整仿真参数，以使仿真尽可能地与实测数据接近，因而总结出当地的无线参数设置原则。那么，在网络参数调整前，就可以通过仿真模拟，观察调整的效果，分析调整后的网络性能，为网优工作提供可借鉴的数据。

　　仿真与实测对比，使仿真不再是一次性的工作，而是根据路测数据，不断迭代，不断改进，不断接近实际情况的仿真，从而与网优工作互为补充，大大提高了网优的效率。