基于TD-LTE的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)案例設(shè)計(jì)*

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)專業(yè)課，對(duì)培養(yǎng)通信專業(yè)學(xué)生的分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力有非常突出的作用，以便未來(lái)能夠適應(yīng)通信行業(yè)工作需求，同時(shí)有助于工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)畢業(yè)要求的實(shí)現(xiàn)[1-4]。由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化課程既能聯(lián)系通信專業(yè)理論知識(shí)，又能解決復(fù)雜通信工程實(shí)際問(wèn)題。通過(guò)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生建立用全網(wǎng)的思維來(lái)解決各種網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化的問(wèn)題。因此從該課程開(kāi)始，通過(guò)實(shí)驗(yàn)案例的設(shè)計(jì)表現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)，強(qiáng)化理論實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，助力提高創(chuàng)新實(shí)踐人才培養(yǎng)質(zhì)量[5-6]。

1 實(shí)驗(yàn)案例教學(xué)改革的緊迫性

1.1 工程教育專業(yè)認(rèn)證的需要

工程教育專業(yè)認(rèn)證是工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格的重要標(biāo)志。工程教育專業(yè)認(rèn)證是針對(duì)工程類專業(yè)教育實(shí)施的專門(mén)性認(rèn)證，就是確保工科專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向的合格性評(píng)價(jià)[7-8]。工程教育專業(yè)認(rèn)證制定畢業(yè)要求主要體現(xiàn)在專業(yè)畢業(yè)要求應(yīng)能滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證規(guī)定的“十二條”，對(duì)畢業(yè)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力提出了要求。TD-LTE實(shí)驗(yàn)案例設(shè)計(jì)有助于畢業(yè)要求中問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案、工程與社會(huì)、使用現(xiàn)代工具、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理和終身學(xué)習(xí)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

1.2 我國(guó)高等教育發(fā)展的要求

深化教育改革，推進(jìn)素質(zhì)教育，是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的根本途徑。加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐教育，是深化教育改革、推進(jìn)素質(zhì)教育的重點(diǎn)，也是我國(guó)高等教育的重要使命。高等教育要加強(qiáng)生成實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等重要環(huán)節(jié)。讓所有學(xué)生都有創(chuàng)新實(shí)踐精神和能力，是當(dāng)前國(guó)家對(duì)高等教育最緊迫的要求。創(chuàng)新實(shí)踐教育的重點(diǎn)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新實(shí)踐能力的人才。因此在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化教學(xué)中，設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)案例，加強(qiáng)樹(shù)立育人為本的教育理念，在人才培養(yǎng)全過(guò)程重視創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，以學(xué)生為中心，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。

2 實(shí)驗(yàn)案例的設(shè)計(jì)

全球很多國(guó)家部署了TD-LTE商用網(wǎng)絡(luò)。隨著TDLTE網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化成為了關(guān)鍵，對(duì)于配套的路測(cè)軟件的需求越來(lái)越多。大唐移動(dòng)路測(cè)系統(tǒng)提供的信令跟蹤和采集功能，實(shí)時(shí)顯示測(cè)試路線功能，測(cè)試結(jié)果導(dǎo)出和遠(yuǎn)程生成報(bào)表功能，數(shù)據(jù)后分析處理功能，可以實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化階段對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題進(jìn)行定位和優(yōu)化；不僅可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，還可以對(duì)TDLTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障排查、維護(hù)和優(yōu)化。大唐移動(dòng)Span Outum路測(cè)軟件可以將相關(guān)網(wǎng)元數(shù)據(jù)和路測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，實(shí)現(xiàn)路測(cè)自動(dòng)優(yōu)化分析和執(zhí)行。其工作內(nèi)容為：通過(guò)路測(cè)系統(tǒng)的控制管理平臺(tái)，向自動(dòng)下發(fā)路測(cè)系統(tǒng)測(cè)量命令。根據(jù)用戶設(shè)置的測(cè)量配置上報(bào)路測(cè)日志，對(duì)已采集的網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)和自動(dòng)路測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析。采用數(shù)據(jù)展現(xiàn)和統(tǒng)計(jì)分析手段定位網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題，并以報(bào)告的形式反應(yīng)測(cè)試結(jié)果[9-10]。路測(cè)的流程圖1所示。

利用大唐移動(dòng)路測(cè)軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)案例，實(shí)驗(yàn)案例分析過(guò)程中結(jié)合對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)、提出創(chuàng)新性思考，更能體現(xiàn)案例設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生實(shí)踐工程能力、創(chuàng)新思維培養(yǎng)的有效性。

圖1 路測(cè)的步驟

2.1 實(shí)驗(yàn)案例1：干擾問(wèn)題

2.1.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

路測(cè)時(shí)SINR值較低，RSRP值情況也不好，導(dǎo)致下載速率低，切換失敗等問(wèn)題。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)問(wèn)題分類

（1）模三干擾，鄰區(qū)與主服務(wù)小區(qū)的PCI模3值相同，且RSRP差值在10dBm之內(nèi)，就會(huì)造成模3干擾。

（2）TDS/TDL共天饋干擾，一般網(wǎng)絡(luò)建設(shè)期間可以避免。

（3）由于弱覆蓋導(dǎo)致的干擾問(wèn)題。

2.1.3 解決思路

（1）對(duì)于不可避免的模三干擾，一般最通用的方法是為小區(qū)設(shè)置合理的PCI值（變更小區(qū)PCI），最大可能地減少這種不可避免的干擾問(wèn)題，雖然治標(biāo)不治本，根據(jù)需求合理解決問(wèn)題。

（2）調(diào)整天饋：調(diào)整方向角就調(diào)整干擾小區(qū)的覆蓋范圍；調(diào)整下傾角縮小兩個(gè)小區(qū)的重疊覆蓋區(qū)域，如果TDS/TDL共天饋，需考慮調(diào)整天饋對(duì)TDS的影響。

（3）降低干擾小區(qū)發(fā)射功率：為了優(yōu)化用戶速率，降低干擾信號(hào)電平，使得SINR提升，讓網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量由一定的提升，是一種會(huì)影響小區(qū)的覆蓋能力而且較為常用的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化辦法。

Outum測(cè)試軟件默認(rèn)SINR(信號(hào)與干擾加噪聲比)閾值如圖2所示。

圖2 SINR閾值范圍

2.1.4 實(shí)驗(yàn)案例分析

如圖3中紅色五角星標(biāo)注的點(diǎn)為干擾問(wèn)題點(diǎn)：

（1）干擾問(wèn)題點(diǎn)分析：由服務(wù)小區(qū)測(cè)量可知，RSRP值-116.5 dBm，屬于覆蓋問(wèn)題中的極差點(diǎn)，此時(shí)SINR值為-4.29 dBm也是極差點(diǎn)。由拉線可知，該點(diǎn)由基站“開(kāi)縣平橋社區(qū)-DLH”的扇區(qū)PCI:315覆蓋，地理化圖形可知，基站“開(kāi)縣漁場(chǎng)移民區(qū)-DLH”離此點(diǎn)最近，該由PCI:450覆蓋，屬于越區(qū)覆蓋帶來(lái)的干擾問(wèn)題。

（2）解決方案：其該點(diǎn)的干擾問(wèn)題是由于越區(qū)覆蓋造成的。解決方式：應(yīng)增大小區(qū)PCI:315天線的下傾角并調(diào)整其方位角，讓該點(diǎn)由小區(qū)PCI:450作為主覆蓋小區(qū)。

圖3 干擾問(wèn)題點(diǎn)

2.2 實(shí)驗(yàn)案例2：覆蓋問(wèn)題

以O(shè)utum為例通常覆蓋利用RSRP值來(lái)估測(cè)覆蓋的好壞，如果出現(xiàn)覆蓋問(wèn)題，測(cè)試區(qū)域的RSRP（-110 dBm左右）值過(guò)低，導(dǎo)致下載速率低，產(chǎn)生掉話，切換失敗等風(fēng)險(xiǎn)。以下是對(duì)開(kāi)縣地區(qū)進(jìn)行路測(cè)生成的log日志進(jìn)行覆蓋問(wèn)題的分析解決，以下是對(duì)于地圖上存在的問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行分析解決。如圖4中紅色五角星標(biāo)注的點(diǎn)為覆蓋問(wèn)題點(diǎn)：

覆蓋問(wèn)題點(diǎn)分析：由地拉線圖形如圖4，該點(diǎn)由基站“開(kāi)縣開(kāi)中?！钡纳葏^(qū)PCI:243覆蓋，其參考信號(hào)接收功率為-105.81 dBm，可見(jiàn)此點(diǎn)屬于差點(diǎn)，屬于基站位置合理規(guī)劃但信號(hào)差的弱覆蓋。

解決方案：此點(diǎn)離扇區(qū)243最近，理應(yīng)讓其覆蓋，但其旁瓣對(duì)準(zhǔn)了該點(diǎn)，解決方式應(yīng)該將主波瓣對(duì)準(zhǔn)該點(diǎn)調(diào)整天線方位角或者將下傾角調(diào)低。

圖4 覆蓋問(wèn)題點(diǎn)

3 案例說(shuō)明

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化多個(gè)案例。在案例教學(xué)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)際問(wèn)題、調(diào)整參數(shù)等，逐步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維能力。案例教學(xué)結(jié)果說(shuō)明，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中也積極探索網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化新思路，提出有創(chuàng)新性的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，要尊重學(xué)生、相信學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓課堂教學(xué)充滿活力，讓學(xué)生能真正在課堂學(xué)習(xí)中找到學(xué)習(xí)樂(lè)趣，通過(guò)學(xué)生自己的創(chuàng)意讓學(xué)生獲得成功的體驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)案例彌補(bǔ)了通信專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法開(kāi)設(shè)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的缺陷，通過(guò)學(xué)習(xí)大唐的路測(cè)軟件SPAN Outum，使學(xué)生生動(dòng)而真實(shí)地學(xué)習(xí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的流程，用路測(cè)軟件的數(shù)據(jù)判斷網(wǎng)絡(luò)中存在的問(wèn)題從而采取相應(yīng)的優(yōu)化措施，加深對(duì)鄰區(qū)優(yōu)化、覆蓋問(wèn)題和干擾問(wèn)題等多種問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化的認(rèn)知與掌握。經(jīng)過(guò)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)案例訓(xùn)練的學(xué)生具備了更強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，更能適應(yīng)通信行業(yè)的工程技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)維護(hù)等工作崗位需求，為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)更多的通信專業(yè)技術(shù)型人才。