ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации Директор по научно-методическому обеспечению, д.т.н. Одоевский С.М. Тема доклада: Методы автоматизированной оптимизации радио подсистем 2G/3G сетей подвижной связи и широкополосного радиодоступа, реализованные в ПК ONEPLAN RPLS 1

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации Методы автоматизированной оптимизации реализованные в ПК ONEPLAN RPLS 2 Вопросы: 2. Автоматизированная оптимизации 2G сетей подвижной связи с помощью ПК ONEPLAN RPLS XML, DB RFP и NEO 3. Автоматизированная оптимизации 3G сетей подвижной связи с помощью ПК ONEPLAN RPLS XML, DB RFP и NEO 1. Принципы автоматизированной оптимизации с помощью ПК ONEPLAN RPLS

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1. Принципы автоматизированной оптимизации с помощью ПК ONEPLAN RPLS 3 Подвопросы: 1.1. Постановки задач оптимизации и методы их решения 1.2. Задачи оптимизации, решаемые с помощью различных ПК ONEPLAN RPLS

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.1. Постановки задач оптимизации и методы их решения 4 Обобщенная треугольная модель характеристик оптимизируемой сети связи Сеть связи Устойчивость (условия) Услуги связи (цель) Затраты (ресурс) Внутренние характеристики Внешние характеристики Функциональное назначение: предоставление пространственно распределенным абонентам услуг достоверного и своевременного обмена сообщениями заданного вида и объема Возможности Требования

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.1. Постановки задач оптимизации и методы их решения 5 Что понимается под «оптимизацией» сети связи с помощью ПК ONEPLAN RPLS Процедура «оптимизации» сети связи с помощью ПК ONEPLAN RPLS предполагает поиск и определение таких настраиваемых (управляемых) параметров (AP – adjustable parameter) сетевого оборудования (внутренних характеристик), при которых «улучшаются» заданные частные и/или обобщенные показатели качества (эффективности) функционирования сети (в т.ч. KPI - Key Performance Indicator), в частности, показатели качества связи, устойчивости и/или затрат ресурсов (внешние характеристики)

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.1. Постановки задач оптимизации и методы их решения 6 Выделение существенных характеристик оптимизируемой части сети связи Услуги связи Оптим-я часть сети Вся сеть

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.1. Постановки задач оптимизации и методы их решения 7 Варианты причинно-следственных связей между моделями, учитываемые при анализе оптимизируемой части сети (1) без использования модели всей сети

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.1. Постановки задач оптимизации и методы их решения 8 Варианты постановок задач синтеза (поиска «наилучших» или «подходящих» значений управляемых параметров) на основе различных вариантов учета причинно-следственных связей между моделями внутренних и внешних характеристик оптимизируемой части сети а) найти «наилучшие» или «подходящие» значения управляемых параметров m* при которых обеспечивается наилучшее или требуемое качество услуг Q при заданных ресурсах S доп и условиях U доп б) найти «наилучшие» или «подходящие» значения управляемых параметров m* при которых обеспечивается минимальный или допустимый расход ресурсов S при заданных услугах Q тр и условиях U доп в) найти «наилучшие» или «подходящие» значения управляемых параметров m* при которых гарантируется устойчивость к наибольшему или заданному уровню мешающих факторов U тр при заданных услугах Q тр и ресурсах S доп а) б) в) (S доп ) тр ) (S доп ) )

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.1. Постановки задач оптимизации и методы их решения 9 Методы решения задач синтеза (поиска «наилучших» или «подходящих» значений управляемых параметров) оптимизируемой части сети 1. «Синтез через анализ» – пошаговый перебор управляемых параметров (m = AP var ) с контролем результатов прямого расчета показателей качества (Q = KPI var ) на каждом шаге до момента получения приемлемого (оптимального или требуемого) результата (AP opt KPI opt ) 2. «Непосредственный синтез» – обратный расчет оптимальных (требуемых) значений управляемых параметров (m = AP opt ) на основании заданных оптимальных (требуемых) значений показателей качества (max Q | Q тр = KPI opt ) Прямой расчет AP var AP opt KPI var KPI opt Универсальный и точный способ для любых AP и KPI, но требует много времени Обратный расчет AP var AP opt KPI var KPI opt Быстрый способ, но реализуем только для некоторых AP и KPI и без гарантий точности Исходные, перебираемые и итоговые оптимальные значения управляемых параметров KPI по данным статистики Прогнозируемые значения KPI Диагностируемые проблеммные и прогнозируемые оптимальные значения управляемых параметров

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.1. Постановки задач оптимизации и методы их решения 10 Обобщенная модель характеристик процессов планирования и оптимизации + минимальные расходы на проект + полное соответствие проектных решений условиям работы сети + обоснование решений в минимальное время + резерв времени на монтаж + опережение конкурентов + снижение капитальных и операционных затрат + наиболее полное удовлетворение потребностей абонентов оперативность адекватность стоимость

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.1. Постановки задач оптимизации и методы их решения 11 Модели сети, используемые при решении задач оптимизации Модель сети Простые однородные математические модели Сложные неоднородные математические модели Статистические модели (результаты измерений) Доступные характеристики состояния оборудования, внешней среды, ресурсов и качества обслуживания Действующая сеть сотовой связи

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации Задачи оптимизации, решаемые с помощью различных ПК ONEPLAN RPLS Функциональная архитектура программных комплексов (ПК) ONEPLAN RPLS, поддерживающих решение различных задач оптимизации радио и транспортной подсистем 2G/3G сетей подвижной связи и широкополосного радиодоступа DB MS SQL RPLS-XML RPLS-DB RFP RPLS-DB Link RPLS-NEO ГИС Neva ГИС MapInfo XML Матричные карты

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.2. Задачи оптимизации, решаемые с помощью различных ПК ONEPLAN RPLS 13 Управляемые параметры, учитываемые при оптимизации в ПК ONEPLAN RPLS Топологические Количество и размещение (координаты) БС (РРС) Количество секторов у отдельных БС Количество и размещение (координаты и высоты) антенн Энергетические Типы оборудования БС (РРС) и антенн Мощности передатчиков Азимуты антенн Наклоны антенн (электрические и механические) Поляризация антенн Крен антенн Функциональные Количество секторных TRX Режимы работы TRX (РРС) Распределение частот TRX (РРС), PN (SC), LAC и BSIC Распределение таймслотов (между SDCCH, F-TCH, H-TCH) Параметры FH Параметры HO (SHO) Списки «соседних» секторов Пороги доступа (по уровню сигналов и по загрузке) Маршруты прохождения каналов и трактов (в ТС)

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.2. Задачи оптимизации, решаемые с помощью различных ПК ONEPLAN RPLS 14 Контролируемые показатели качества связи, учитываемые при автоматизированной оптимизации в ПК ONEPLAN RPLS Непосредственно рассчитываемые показатели качества связи Косвенно оцениваемые показатели качества связи (QoS) Уровень сигнала для каждой площадки (RXLevel) Вероятность допустимого уровня сигнала Отношение сигнал/помеха (CI, CA, CIA,Ec/No, Eb/No) Вероятность допустимого отношения сигнал/помеха UAS, SESR (для РРИ и РРЛ) Покрытие в секторе (районе) без учета помех Потери покрытия в секторе (районе) из-за помех Покрытие в секторе (районе) с учетом помех Входящая нагрузка в секторе (районе) Входящая нагрузка в зоне покрытия Обслуженная нагрузка без учета помех Потери нагрузки из-за помех Обслуженная нагрузка с учетом помех RXQuality MOS Throughput BER FER Call Success Rate Dropped Call Rate Handover Success Rate SDCCH assign success SDCCH drop

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.2. Задачи оптимизации, решаемые с помощью различных ПК ONEPLAN RPLS 15 Контролируемые затраты ресурсов Учитываемые удельные финансовые затраты (У.Е./ед.ресурса) Статические (влияющие на CapEx) Количество БС (РРС) Количество секторов Количество антенн Количество TRX Количество частот (кодов, таймслотов) Количество каналов (суммарная скорость передачи) Динамические (влияющие на OpEx) Количество изменений параметров секторов (РРС) Количество изменений параметров (типа оборуд.) TRX Количество изменений мощности TRX Количество изменений частот (кодов, BSIC, LAC) TRX Количество изменений типа антенн Количество изменений электр./мех. наклона антенн Количество изменений крена антенн Количество изменений азимута антенн Количество изменений высоты антенн Количество изменений параметров FH, HO, доступа и др. Стоимость оборудования БС (без TRX и антенн) Стоимость TRX Стоимость антенны Стоим. вкл (подкл.) БС (без TRX и антенн) Стоим. выкл. (демонтаж) БС (без TRX и антенн) Стоим. установки секторной антенны Стоим. демонтажа секторной антенны Стоим. включения (добавления) TRX Стоим. выключения (демонтажа) TRX Стоим. изм.парам.антенны (азимута, наклона, крена) Стоим. изм.электрического наклона антенны Стоим. изменения мощности TRX Стоим. изменение частоты (кода, BSIC, LAC) TRX Стоим. изменения др.функциональных параметров Контролируемые показатели затрат ресурсов, учитываемые при автоматизированной оптимизации в ПК ONEPLAN RPLS

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.2. Задачи оптимизации, решаемые с помощью различных ПК ONEPLAN RPLS 16 Параметры внешних условий, учитываемые при оптимизации в ПК ONEPLAN RPLS Параметры оборудования Технические ограничения управляемых параметров Административные ограничения управляемых параметров Неуправляемые (фиксированные) параметры Отклонения от норм из-за отказов или ошибок управления Параметры неточности исходных данных Параметры условий распространения радиоволн (РРВ) Матричные карты рельефа местности и наземных объектов Параметры околоземного слоя атмосферы Частные параметры моделей РРВ для различных условий Параметры нестабильности условий РРВ Параметры неточности исходных данных Параметры трафика Состав и параметры отдельных услуг связи Параметры нагрузки от отдельных абонентов Матричные карты распределения абонентов (нагрузки) Параметры интформационых потоков в транспортной сети Параметры нестабильности трафика Параметры неточности исходных данных

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.2. Задачи оптимизации, решаемые с помощью различных ПК ONEPLAN RPLS 17 Частные задачи автоматизированной оптимизации, решаемые с помощью различных ПК ONEPLAN RPLS Частные задачи оптимизации RPLS XML RPLS DB RFP (2g) RPLS DB RFP (3g) RPLS DB Link (TE) RPLS NEO 1. Минимизация количества TRX при сохранении требуемого качества обслуживания в каждом секторе 2. Минимизация потерь покрытия (нагрузки) с учетом интерференции путем оптимизации наклона антенн 3. Минимизация потерь покрытия (нагрузки) с учетом интерференции путем оптимизации азимутов антенн 4. Минимизация потерь покрытия (нагрузки) с учетом интерференции путем оптимизации высот антенн 5. Минимизация потерь покрытия (нагрузки) из-за интерференции путем опт. распределения частот 6. Расчет минимальной мощности прд БС при сохранении требуемого покрытия и обслуживания 7.Минимизация количества БС при сохранении требуемого покрытия и обслуживания 8. Согласованное распределение BSIC и частот BCCH 9. Оптимизация списка соседей по HO 10. Распределение секторных кодов (PN / SC) 11.Оптимизация маршрутов в ТС 12.Оптимизация высот антенн и разноса частот РРС 1* 1 1 (2) (1) 1 (2) 1 1 (2) (1) 1 (2) (2)(2) 1,2** 1, 2 2 1, 2 2 1* – непосредственный синтез; 2** – синтез через анализ; (.) – реализовано частично

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.2. Задачи оптимизации, решаемые с помощью различных ПК ONEPLAN RPLS 18 Пример частных задач автоматизированной оптимизации распределения частот между БС 2G, БС PMP и РРС Управление качеством распределения частот Расход частот Nf min Nf Nf.разр Управление временем распределения частот Неназн. каналы Nk min Nk = 0 Потери покрытия Sci min Sci Sci.доп Потери нагрузки Zci min Zci Zci.доп Кол-во итераций K min K K.доп Длит. итераций T min T T.доп Сокращенный перебор Полный перебор Адаптивный перебор Однократный перебор Задание длит. T.доп Задание точн. Sci ( Zci) Случайный перебор Компромисс Потери качества Время расчета Отношение сигнал / помеха CI CI.доп Деградация чувствительности Ррч Ррч.доп

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 1.2. Задачи оптимизации, решаемые с помощью различных ПК ONEPLAN RPLS 19 Пример частных задач автоматизированной оптимизации согласованного распределения BCCH и BSIC Распределение BCCH с учетом BSIC BCCH1 = / BCCH3, если BSIC1 BSIC BCCH1 BCCH3, если BSIC1 = BSIC3 Распределение BSIC с учетом BCCH BSIC1 = / BSIC3, если BCCH1 BCCH BSIC1 BSIC3, если BCCH1 = BCCH3 Безусловный запрет повторов BCCH и BSIC у разных соседей (по Handover) одного сектора BCCH1 BCCH3 BSIC1 BSIC3

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 2. Автоматизированная оптимизации 2G сетей с помощью ПК ONEPLAN RPLS-NEO 20 Подвопросы: 2.1. Управляемые параметры и рассчитываемые показатели качества 2G сетей подвижной связи 2.2. Подготовка исходных данных и ограничений в моделях: 1) оборудования, 2) РРВ и 3) трафика – с учетом данных: а) аудита, б) измерений и в) статистики 2.3. Задачи, решаемые с помощью инструмента «Оптимизатор»

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 2.1. Управляемые параметры и рассчитываемые показатели качества 2G сетей 21 Управляемые параметры БС

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 2.1. Управляемые параметры и рассчитываемые показатели качества 2G сетей 22 Рассчитываемые показатели качества

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации Подготовка исходных данных и ограничений 1) в моделях оборудования - с учетом данных аудита 2) в моделях РРВ - учетом данных измерений 3) в моделях трафика – с учетом данных статистики 23

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации Задачи, решаемые с помощью инструмента «Оптимизатор» 24 Снижение сложности решения задач оптимизации Экспоненциальная сложность ---> Полиномиальная сложность Декомпозиция общей сложной задачи оптимизации на более простые частные задачи оптимизации зон покрытия (I), обслуживания (II) и помех (III)

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации Задачи, решаемые с помощью инструмента «Оптимизатор» 25 Ранжировка перебираемых параметров и рассчитываемых показателей В порядке убывания приоритетов: Параметры: var {P, U, A, T, H, F, B} (P-мощность, U-наклон, A-поворот, T-тип, H-высота, F-частота, B-активность) Секторы: var {1,…,N} Показатели: сетевые – аддитивные (интегральные), сетевые – мультипликативные (выборочные), секторные.

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации Задачи, решаемые с помощью инструмента «Оптимизатор» Запуск оптимизатора и задание параметров оптимизации (выбор задачи и способа решения) 26

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации Задачи, решаемые с помощью инструмента «Оптимизатор» 27 Задание множества перебираемых значений управляемых параметров и выбор критерия оптимизации

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации Задачи, решаемые с помощью инструмента «Оптимизатор» 28 Пример визуализации процесса оптимизации наклона антенн

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации Задачи, решаемые с помощью инструмента «Оптимизатор» 29 Сравнение карт сервирования и интерференции до и после оптимизации

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 3. Автоматизированная оптимизации 3G сетей подвижной связи 30 Подвопросы: 3.1. Управляемые параметры и рассчитываемые показатели качества 3G сетей подвижной связи 3.2. Методики расчетов, реализованные в ПК ONEPLAN RPLS DB RFP (3G) 3.3. Оптимизация вычислений при анализе конфигураций 3G сетей 3.4. Оптимизация распределения секторных кодов 3.5. Оптимизация топологии и энергетических параметров оборудования 3G сетей с помощью ПК ONEPLAN RPLS NEO путем эмуляции 3G сетей сетями 2G

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 3.1. Управляемые параметры и рассчитываемые показатели качества 3G сетей 31 Управляемые параметры БС сетей 3G

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 3.1. Управляемые параметры и рассчитываемые показатели качества 3G сетей 32 Рассчитываемые показатели качества

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 3.2. Методики расчетов, реализованные в ПК ONEPLAN RPLS DB RFP (3G) 33 Основные этапы расчетов при планировании сетей 3G

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 3.3. Оптимизация вычислений при анализе конфигураций 3G сетей 34 Подготовка электронных карт Задание параметров БС Задание параметров МСЗадание района расчетов Обобщенные параметры всей сети Расчет ЭМП Задание параметров трафика Расчет нагрузки Задание конфигурации CDMA Карты с параметрами отдельных участков Основная часть расчетов, специфическая для 3G Таблицы с параметрами отдельных секторов Расчет ПС Расчет DLРасчет UL Формирование результатов расчета параметров качества покрытия и обслуживания

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 3.4. Оптимизация распределения секторных кодов 35

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 3.5. Оптимизация топологии и энергетических параметров оборудования 3G сетей 36 Расчет покрытия при Рсигн/Рпом.доп < 0 ( в данном примере с запасом 25 дБ над ПС / помеха. доп = - 25 дБ) по карте интерференции при одинаковых частотах прд всех БС

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации 3.5. Оптимизация топологии и энергетических параметров оборудования 3G сетей 37 Результаты расчета покрытия ПС по карте интерференции с запасом 25 дБ на помехи от трафиковых каналов

ИНФОТЕЛ Информационные технологии и коммуникации Методы автоматизированной оптимизации, реализованные в ПК ONEPLAN RPLS 38 Спасибо за внимание Директор по научно-методическому обеспечению, д.т.н. Одоевский С.М.