CN1700663B - 无线网络优化辅助测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线网络测试技术，公开了一种无线网络优化辅助测试方法，使得在网络建成后，系统能够利用用户设备的定位功能和测量功能根据需要来收集网络优化所需的数据，辅助网络优化设计。这种网络优化辅助测试方法包含以下步骤：A网络中的用户设备与RNC建立信息交互后根据RNC的要求上报自身定位能力；B RNC根据用户设备上报的定位能力判断用户设备是否符合测试的要求，如果是则启动用户设备进行定位测量和小区信息测量；C用户设备将测量信息周期性地上报给RNC。

Description

无线网络优化辅助测试方法

技术领域

本发明涉及无线网络测试技术，特别涉及为了无线网络优化而通过测试获得相关网络信息的技术。

背景技术

近年来移动通信的飞速发展，网络规模不断扩大用户数量急速上升，用户对网络性能质量的要求也不断提高，运行商对网络的管理也从对信号覆盖的定性要求转变为对网络性能指标的定量管理。

移动无线网络运行状况动态变化较大，受外界客观环境影响因素较多。用户市场不断扩大，网络不停扩容，网络服务项目的不断增加，城乡建筑的日新月异，使得话务量分布动态变化。因此，网络优化是移动通信网络运行维护工作中的一个重要组成部分，其目的就是提高网络通信质量，改善服务形象，充分挖掘网络资源，使投资得到应有回报。

随着新技术的发展，码分多址(Code Division Multiple Access，简称“CDMA”)/全球移动通信系统(Global System for mobile Communication，简称“GSM”)网络上开通的业务种类越来越多，不仅包括话音服务，还将会开通无线数据、图像等增值服务项目，向多媒体方向发展。这样，网络的维护质量要求也就越来越高，网络优化的任务越来越重。网络优化是在充分了解网络运行状态的前提下，通过各种技术手段，对网络中不合理的部分进行必要的调整，使网络达到最优运行状态的过程。

移动通信网络是一个动态的多维系统，投入使用后，会在以下四个方面发生变化：第一，终端用户的变化，例如用户的地理分布、信令呼叫模型等；第二，网络运行环境的变化，例如新的建筑、道路、植被；第三，网络结构的变化，包括基站分布的变化、系统容量的变化等；第四，应用技术的变化。

这些变化都会影响到网络指标的变化，因此对网络的相关监测工作及网络优化工作都会随着网络的发展循序渐的进行，不可能一蹴而就，一次就可以完成的工作。为了充分利用现有的网络设备、资源和容量最大限度地提高网络的平均服务质量、提高效益就要不断地进行网络优化工作。

网络优化工作就是在不断监视网络的各项技术数据中，根据发现的问题，通过对设备、参数的调整，使网络的性能指标达到最佳状态，最大限度地发挥网络能力，提高网络的平均服务质量。

网络优化工作的内容包含以下几方面：设备排障；提高网络运行指标：无线接通率、话务掉话比、掉话率、最坏小区、切换成功率、阻塞率等；提高话音质量；话务均衡：网内各小区之间；网络均衡：信令负荷均衡、设备负荷均衡、链路负荷均衡等；合理调整网络资源：提高设备利用率、提高频谱利用率、每信道话务量等；建立和维护长期的网络优化工作平台，建立和维护网络优化档案。

无线网络优化的实施就是对投入运行的网络进行参数采集、数据分析、测试、找出影响网络质量的原因、通过技术手段(硬件)或参数调整使网络达到最佳运行状态的过程。移动通信网是一个不断变化的网络，网络结构、无线环境、用户分布和使用行为都是不断变化的，所以需要持续不断地对网络进行调整以适应各种变化。

在网络建设之前的网络规划，由于实际测量的尝试法耗费人力物力，所以通常都是采用利用模型预测的方法，先套用已有模型，然后进行补充测试，再根据测试数据对模型进行修正。由于套用的是已有的GSM网络模型，和宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称“WCDMA”)网络的特性有很大不同，这样会使网络初始规划得到的无线网络初始模型不够精确。为了能够对无线网络传播模型进行不断修正，同时跟踪无线传播环境的变化，需要不断收集测试数据。

一个常用的收集网络规划所需数据的方法是利用网络规划初期所使用的路测的方法，携带专门的测试设备按照事先计划好的路线一边行进一边测试，测试设备包括定位接收机、测试接收机、测距仪和测试软件等。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：需要专门的测量设备和测量人员，费时费力，成本高，且测量数据有局限性。

造成这种情况的主要原因在于，无线网络覆盖的范围比较大，为了获得比较全面的数据，需要专门人员按照指定的路线一边行进一边测试数据，路线一般很长，需要花费很多时间。因为要占用专业技术人员大量时间，并且需要购买专用的测试硬件和测试软件，所以成本高。因为这种测试得到的数据仅仅对应于某一个时刻的某一个地点，而每一个地点的数据都有可能随着时间的变化而变化，因此测试数据有较大的局限性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线网络优化辅助测试方法，使得在网络建成后，系统能够利用用户设备的定位功能和测量功能根据需要来收集网络优化所需的数据，辅助网络优化设计。

为实现上述目的，本发明提供了一种网络优化辅助测试方法，包含以下步骤：

A所述网络中的用户设备与网络侧设备建立信息交互，所述用户设备根据所述网络侧设备的要求上报自身定位能力；

B所述网络侧设备根据所述用户设备上报的定位能力判断所述用户设备是否符合测试的要求，如果是则启动所述用户设备进行定位测量和小区信息测量，否则不使用所述用户设备参与测试；

C所述用户设备将测量结果周期性地上报给所述网络侧设备。

其中，所述方法还进一步包含以下步骤：

D所述网络侧设备向后台设备发送收到的所述测量结果及其收取时间，所述后台设备保存所述测量结果及其收取时间。

所述网络侧设备是无线网络控制器。

所述步骤A还进一步包含以下子步骤：

A1当所述无线网络控制器收到来自所述用户设备的无线资源控制连接建立请求消息时，所述无线网络控制器向所述用户设备回复无线资源控制连接建立消息，其中要求所述用户设备上报其定位能力；

A2所述用户设备向所述无线网络控制器发送无线资源控制连接建立完成消息，其中包含所述用户设备的定位能力信息。

所述定位能力信息包含所述用户设备是否具有定位能力的信息以及所述用户设备的最高定位精度。

所述步骤B还进一步包含以下子步骤：

所述网络侧设备根据定位精度的优先顺序选择所述用户设备的定位方式。

所述定位方式可以是基于小区识别的定位技术、或观察时间差定位技术、或网络辅助的全球定位系统定位技术。

所述测量结果周期性上报的报告周期的计算方法如下：

报告周期＝小区分辨率/小区规划速度。

所述测量结果包含所述用户设备的位置信息、所述用户设备所在位置的通用移动通信系统地面无线接入载波接收场强指示、公共导频信道每调制比特功率和噪声频谱密度的比率。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，利用现有的有定位能力的用户设备来采集测试数据并发送到网络侧，可以根据需要来收集网络优化所需的测试数据。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即因为不需要专用的设备和技术人员，所以测试的成本大大节约了。因为用户设备一直在使用中，因此可以随时启动测试，并且如果在运营中进行测试，获得的测试数据是实际运营数据。因为是许多的用户设备同时进行测量，因此测试的数据更能真实地的反映无线网络在时间上和空间上的分布特性。

附图说明

图1是一种利用用户设备定位功能进行网络优化辅助测试的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

下面参照图1，详细描述根据本发明的一个实施例的利用用户设备功能进行网络优化辅助测试的方法。

首先，在步骤100，无线网络控制器(Radio Network Controller，简称“RNC”)和用户设备(User Equipment，简称“UE”)进行连接建立信息交互，UE按RNC要求上报定位能力。具体来说，UE向通用移动通信系统地面无线接入网(UMTS Terrestrial Radio Access Network，简称“UTRAN”)发送无线资源控制(Radio Resource Control，简称“RRC”)的连接建立请求，UTRAN接收到UE的请求之后，发送RRC连接建立消息，其中要求UE上报其定位能力。RNC收到UE的RRC连接建立完成消息，其中包含UE定位能力信息。UE定位能力信息主要是指UE是否具有定位能力，它的最高定位精度是多少。

接着进入步骤110，RNC判断UE的定位精度是否符合采集网络优化数据的要求。若符合，进入步骤120，否则进入步骤130。熟悉此领域的技术人员都知道，用于无线网络传播模型优化的测试数据包括经纬度和接收电平信息。其中经纬度信息在专门测试设备中，是通过全球定位系统(Global PositionSystem，简称“GPS”)测量而来。而对于一般商用UE，如果UE能力显示支持定位功能，则可以支持观察时间差(Observed Time Difference OfArrival，简称“OTDOA”)、GPS辅助等多种定位功能。WCDMA R99规范中定义了三种定位技术：基于小区识别(CELL ID)的定位技术、OTDOA定位技术和网络辅助的GPS定位技术。并且OTDOA的定位方式，它的精度可以达到50米，如果采用GPS，定位精度更高。因此能够满足精度要求。UE的位置信息通过UE定位测量报告上报给RNC，RNC通过NodeB基站的GPS位置和UE上报的定位信息经过计算就可以得到UE的经纬度信息。

在步骤120中，由于根据110中的判断，此UE具备符合精度要求的定位能力。故在此步骤中，RNC按精度的优先顺序选择UE定位方式，启动UE定位测量和小区信息测量，由UE将测量信息周期性上报给RNC。

WCDMA R99规范中定义了三种定位技术：基于小区识别(CELL ID)的定位技术、OTDOA定位技术和网络辅助的GPS定位技术。其中CELL ID定位原理是：网络根据移动台当前的服务基站的位置和小区覆盖来定位移动台。若小区为全向小区，则移动台的位置是以服务基站为中心，半径为小区覆盖半径的一个圆内；若小区分扇区，则可以进一步确定移动台处于某扇区覆盖的范围内。显而易见，这种定位方法的精度完全取决于移动台所处小区的大小，从几百米到几十公里不等。OTDOA定位方法的基本原理是：移动台测量不同基站的下行导频信号，得到不同基站下行导频的到达时刻(Timeof Arrival，简称“TOA”)，即所谓的导频相位测量。根据该测量结果并结合基站的坐标，采用合适的位置估计算法，就能够计算出移动台的位置。OTDOA的定位精度相比CELL ID方法要高，但它的精度受到环境的影响，在郊区和农村可以将移动台定位在10-20米范围内；在城区由于高大建筑物较多，电波传播环境不好，信号很难直接从基站到达移动台，一般要经过折射或反射，下行导频信号的TOA也就出现了误差，因此定位精度会受到影响，定位范围约为100-200米。一般情况OTDOA定位响应时间在3～6s左右。网络辅助的GPS定位(Assisted Global Positioning Systems，简称“A-GPS”)方法需要网络和移动台都能够接收GPS信息。它的基本原理是：网络向移动台提供辅助GPS信息，包括GPS伪距测量的辅助信息(例如GPS捕获辅助信息、GPS定位辅助信息、GPS灵敏度辅助信息、GPS卫星工作状况信息等)和移动台位置计算的辅助信息(例如GPS历书以及修正数据、GPS星历、GPS导航电文等)，利用这些信息，移动台可以很快的捕获卫星，并接收到测量信息，然后将测量信息发送给网络中的定位服务中心，由它计算出移动台当前所处的位置。由于位置计算是在网络完成的，移动台的GPS接收实现复杂度大大降低，并能够降低功耗。在开阔的环境中，如城郊或乡村，多径和遮挡是可以忽略的，A-GPS的定位精度能够达到10m左右甚至更优；如果移动台处于城区环境，无遮挡并且多径不严重，定位精度将在30～70m左右；如果移动台在室内或其他多径和遮挡严重的区域，此时移动台难以捕获到足够的卫星信号，A-GPS将无法完成定位，这是它的最大局限性。以上介绍的是R99中规定的三种基本定位技术，它们可以在不同情况下使用，基于CELLID的定位方法可以在定位精度要求较低时使用；OTDOA方法可以在定位精度要求较高并且终端和网络无GPS接收装置时使用；而网络辅助GPS定位方法则适宜定位精度要求高且终端和网络有GPS接收装置时使用。另外，这几种方法可以同时混合使用，以弥补彼此的不足。例如同时使用CELL-ID和OTDOA技术，就可以在农村和密集城区多获得较好的定位效果。在WCDMA网络商用初期，多数终端没有GPS设备，而且定位服务(Location Services、简称“LCS”)业务种类不丰富，网络将主要利用前两种方法提供定位业务；随着网络的发展和成熟，网络辅助的GPS定位技术的应用将会有所增加，网络将同时使用多种定位技术在不同情况下为不同的应用和不同的用户提供LCS服务。

RNC根据获得的UE能力信息选择好定位方式之后，向UE发送启动命令，启动UE的定位测量功能和小区信息测量功能。RNC根据网络优化的需求要求UE进行测量，在此处启动小区通用移动通信系统地面无线接入(UMTS Terrestrial Radio Access，简称“UTRA”)载波(carrier)接收的信号强度指示(Received Signal Strength Indication，简称“RSSI”)，和公共导频信道(Common Pilot Channel，简称“CPICH”)每调制比特功率和噪声频谱密度的比率(Ratio of energy per modulating bit to the noise spectraldensity，简称“Ec/No”)测量。按照协议，UE必须支持RSSI和Ec/N0的测量。这样，在UE呼叫接入处于连接状态时，即小区前向接入信道(CELL_FACH)和小区专用信道(CELL_DCH)时，RNC通过UE上报的UE能力，获知UE支持定位功能后，而且NodeB支持精确定位功能，如果系统要求收集网络优化的测试数据，就向UE发送定位测量控制、UTRAcarrier RSSI和Ec/N0测量控制消息，要求UE上报定位信息、RSSI和Ec/N0值。

此处报告的周期根据小区的特性来确定。其中，小区规划速度可以分为步行小区、低速、中速和高速。小区类型又可分为市中心密集区、市区、郊区和农村等。小区类型不同，所要求的位置分辨率也不同。一般情况下为50米，在市区要求12.5米，在市中心密集区最小要求5米。可以用以下的公式来计算UE的报告周期：

报告周期＝小区分辨率/小区规划速度

计算得到的报告周期再和协议规定值进行向下匹配，取周期小的值。

在步骤130中，由于根据110中的判断，此UE不满足网络规划辅助测量的要求，故不用它来进行测试。因为若UE的定位能力精度不够，则所测量的数据对网络优化就不具有任何价值。

从步骤120进入步骤140，RNC收集或计算UE位置信息，结合采集到的网络优化所需信息，上报给后台。在此步骤中，若UE能够直接计算出位置，则上报位置信息，否则，由RNC根据UE位置测量报告信息结合已有的自身位置信息，计算出UE位置。RNC按照时间、位置和RSSI、Ec/N0值组合结构的形式向后台上报。而基站位置的经纬度、天线高度等信息在最初的网络规划时已经测量过。所有这些信息一起就可以作为网络规化的辅佐测量数据供网络进一步优化使用。

接着进入步骤150，后台保存收到的数据，供网络进一步优化使用。后台收集的信息可以包含不同时间段和不同地点的网络信息。这些信息可以较为充分的表现出网络的时间特性和地点特性。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种网络优化辅助测试方法，其特征在于，包含以下步骤：

A所述网络中的的用户设备与网络侧设备建立信息交互，所述用户设备根据所述网络侧设备的要求上报自身定位能力；

B所述网络侧设备根据所述用户设备上报的定位能力判断所述用户设备是否符合测试的要求，如果是则启动所述用户设备进行定位测量和小区信息测量，否则不使用所述用户设备参与测试；

C所述用户设备将测量结果周期性地上报给所述网络侧设备。

2.根据权利要求1所述的网络优化辅助测试方法，其特征在于，所述方法还进一步包含以下步骤：

D所述网络侧设备向后台设备发送收到的所述测量结果及其收取时间，所述后台设备保存所述测量结果及其收取时间。

3.根据权利要求1所述的网络优化辅助测试方法，其特征在于，所述网络侧设备是无线网络控制器。

4.根据权利要求3所述的网络优化辅助测试方法，其特征在于，所述步骤A还进一步包含以下子步骤：

A1当所述无线网络控制器收到来自所述用户设备的无线资源控制连接建立请求消息时，所述无线网络控制器向所述用户设备回复无线资源控制连接建立消息，其中要求所述用户设备上报其定位能力；

A2所述用户设备向所述无线网络控制器发送无线资源控制连接建立完成消息，其中包含所述用户设备的定位能力信息。

5.根据权利要求4所述的网络优化辅助测试方法，其特征在于，所述定位能力信息包含所述用户设备是否具有定位能力的信息以及所述用户设备的最高定位精度。

6.根据权利要求1所述的网络优化辅助测试方法，其特征在于，所述步骤B还进一步包含以下子步骤：

所述网络侧设备根据定位精度的优先顺序选择所述用户设备的定位方式。

7.根据权利要求6所述的网络优化辅助测试方法，其特征在于，所述定位方式可以是基于小区识别的定位技术、或观察时间差定位技术、或网络辅助的全球定位系统定位技术。

8.根据权利要求1所述的网络优化辅助测试方法，其特征在于，所述测量结果周期性上报的报告周期的计算方法如下：

报告周期＝小区分辨率/小区规划速度。

9.根据权利要求1至8中任意一条所述的网络优化辅助测试方法，其特征在于，所述测量结果包含所述用户设备的位置信息、所述用户设备所在位置的通用移动通信系统地面无线接入载波接收场强指示、公共导频信道每调制比特功率和噪声频谱密度的比率。

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