季柳 黃小光 汪偉等

[摘要]文章對3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真方法進(jìn)行探討，重點(diǎn)分析如何利用各項(xiàng)工具，對比了不同工具對仿真圖層呈現(xiàn)效果的優(yōu)劣性：以一處特定區(qū)域弱覆蓋分析為例，描述了該區(qū)域規(guī)劃的思路及解決方案，對無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃具有一定指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞]無線網(wǎng)絡(luò)仿真3G站址規(guī)劃RSCPC／IAtollGoogleEarth

1引言

3G網(wǎng)絡(luò)已在全國各省市大規(guī)模進(jìn)行建設(shè)。作為疊加在龐大2G系統(tǒng)上的一個新網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)際建設(shè)過程中，如何充分利用現(xiàn)有2G網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)資源，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行3G站點(diǎn)擴(kuò)大化建設(shè)，提升資源使用效率，減少投資成本；如何合理規(guī)劃未來網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)分布體系，科學(xué)選點(diǎn)，為下一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提前修橋鋪路，使新建網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，提升網(wǎng)絡(luò)性能，保障網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等，已日漸成為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)人員需要重點(diǎn)考慮的問題。

本文重點(diǎn)分析在日常規(guī)劃工作中，如何利用仿真工具實(shí)現(xiàn)3G網(wǎng)絡(luò)仿真，如何在獲得仿真效果的情況下，充分利用各種規(guī)劃工具，直觀清晰地呈現(xiàn)仿真信息；并從基本覆蓋的角度，深度分析覆蓋建設(shè)需求，得到合理站點(diǎn)規(guī)劃方案，指導(dǎo)站址配置建設(shè)。

2基站規(guī)劃工具及規(guī)劃流程介紹

2.1無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工具

除基本的Office工具外，在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，離不開各種專業(yè)工具，主要包含日常地理信息瀏覽工具GoogleEarth、Maplnfo及無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真平臺等。

GoogleEarth采用3D地圖定位技術(shù)，可以在3D地圖上搜索特定區(qū)域，縮放虛擬圖片，該工具主要通過訪問Keyhole的航天和衛(wèi)星圖片擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，需要利用的主要功能包括：

(1)結(jié)合衛(wèi)星圖片、地圖以及強(qiáng)大的Google搜索技術(shù)，查找需要關(guān)注信息數(shù)據(jù)；

(2)關(guān)注目標(biāo)輸入、放大；

(3)獲取3D地形和建筑物立體信息；

(4)導(dǎo)入及保存自定義圖層、共享搜索和收藏夾；

(5)添加自己的信息注釋。

Maplnfo是一種數(shù)據(jù)可視化、信息地圖化的桌面解決方案，其含義是“Mappfng+Information(地圖+信息)”，即：地圖對象+屬性數(shù)據(jù)。結(jié)合Maplnfo工具，可以導(dǎo)入規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的二維地圖，制作站點(diǎn)分布圖層，實(shí)現(xiàn)布點(diǎn)分析及創(chuàng)建專題地圖等。

業(yè)界較為成熟的仿真平臺有TCP、NPS、Atoll等，可以實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)弱覆蓋分析、業(yè)務(wù)密度圖制作、規(guī)劃區(qū)域用戶行為分析以及規(guī)劃后站點(diǎn)仿真分析等各項(xiàng)功能。

2.2無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程

對于3G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，總體思路基本一致：

(1)首先分析建網(wǎng)基本原則及目標(biāo)，明確建設(shè)容量、覆蓋及質(zhì)量需求，獲取現(xiàn)網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分析目前網(wǎng)絡(luò)存在的問題；

(2)在規(guī)劃原則指導(dǎo)下，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)容量及覆蓋情況，綜合考慮2G網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)建設(shè)分布、用戶分布、業(yè)務(wù)密度等，規(guī)劃目標(biāo)覆蓋區(qū)域的站點(diǎn)規(guī)模及站址分布等；

(3)結(jié)合數(shù)字地圖、傳播模型、初規(guī)劃數(shù)據(jù)，對即將實(shí)施的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真，根據(jù)仿真結(jié)果調(diào)整站點(diǎn)，并且對網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行評估，獲取最佳建設(shè)方案。

3G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃所遵循的一般流程如圖1所示：

下文主要探討如何挖掘網(wǎng)絡(luò)高業(yè)務(wù)量區(qū)域，獲取規(guī)劃過程中待解決的深度覆蓋需求情況；同時以Atoll仿真為例，研究如何對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真以及關(guān)鍵圖層的導(dǎo)出方式，并通過仿真效果指導(dǎo)站點(diǎn)調(diào)整，制定合理規(guī)劃方案。

3無線網(wǎng)絡(luò)仿真功能實(shí)現(xiàn)及圖層導(dǎo)出

3.13G網(wǎng)絡(luò)仿真總體過程介紹

采用Atoll進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)仿真，主要仿真步驟為：

(1)安裝Atoll并注冊；

(2)導(dǎo)入三維地圖：heights→clutter→vector；

(3)導(dǎo)入sites信息；

(4)導(dǎo)入Antennas信息數(shù)據(jù)；

(5)導(dǎo)入Transmitters數(shù)據(jù)；

(6)導(dǎo)入Transmitters中對應(yīng)的cell數(shù)據(jù)；

(7)設(shè)定仿真參數(shù)及傳播模型等，設(shè)定計(jì)算指標(biāo)(如RSCP、C/I等)并計(jì)算；

(8)保留覆蓋效果和干擾效果圖層，生成仿真報(bào)告結(jié)果。

3.23G網(wǎng)絡(luò)輸入及參數(shù)配置

(1)仿真數(shù)據(jù)采集和導(dǎo)入

1)地圖數(shù)據(jù)。目前工程設(shè)計(jì)可拿到的電子地圖的精度有20m、50m和5m。對于室外宏蜂窩，我們使用通用傳播模型SPM，采用精度20m的地圖是較為合理的。導(dǎo)入地圖時，需要明確所拿到地圖的數(shù)據(jù)采用的坐標(biāo)系(目前很多基站坐標(biāo)信息都是基于WGS84坐標(biāo)系的)，避免造成基站坐標(biāo)系和地圖坐標(biāo)系不匹配。

2)天線數(shù)據(jù)。需準(zhǔn)備導(dǎo)入仿真工具的天線數(shù)據(jù)。

3)基站數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)導(dǎo)入前需要準(zhǔn)備好本次仿真采用的基站表及扇區(qū)信息，站點(diǎn)規(guī)模包括：①前期工程后與規(guī)劃口徑規(guī)模一致的現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)信息；②本期新選點(diǎn)初始站點(diǎn)信息。在站點(diǎn)信息配置過程中，對于前期站點(diǎn)采用實(shí)際掛高、方向角、下傾角等實(shí)際數(shù)據(jù)，對新選站點(diǎn)可以統(tǒng)一進(jìn)行掛高、方向角、下傾角默認(rèn)配置，在仿真過程中進(jìn)行工參調(diào)整。

(2)仿真參數(shù)設(shè)置

1)信道模型?？梢圆捎肨U3、TU50和RA120，其中TU3、TU50適用于城市環(huán)境，RA120適用于農(nóng)村環(huán)境。

2)承載設(shè)置。3G規(guī)定的承載包括：AMR12.2kb／s，上行PS 64kb／s，下行PS 64kb／s；上行PS 64kb／s，下行PS 144kb／s；上行PS 64kb／s，下行PS 384kb／s；CS64kb／s。不同的承載要求不同的信噪比。

3)話務(wù)模型。由于3G用戶行為、習(xí)慣沒有相關(guān)參考，因此，對于話務(wù)模型只能進(jìn)行粗略估計(jì)。對于CS64kb／s承載業(yè)務(wù)，可以參考其他3G運(yùn)營商的設(shè)定值；對于話音業(yè)務(wù)，可以對覆蓋區(qū)現(xiàn)有2G用戶單機(jī)話務(wù)量進(jìn)行一定的放大調(diào)整。對于PS業(yè)務(wù)，在充分了解建設(shè)單位對3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)預(yù)期的基礎(chǔ)上，預(yù)測一下規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)可能的3G業(yè)務(wù)、該業(yè)務(wù)的特性以及使用該業(yè)務(wù)的用戶滲透率等，得到PS域不同承載的單用戶數(shù)據(jù)流量。

4)用戶分布。通?？梢灶A(yù)測3G覆蓋區(qū)總用戶數(shù)，結(jié)合2G話務(wù)分布情況，將預(yù)測用戶分?jǐn)偟讲煌瑓^(qū)域。

5)移動臺及基站參數(shù)。包括噪聲系數(shù)、最大最小發(fā)射功率等，同時需要配置相關(guān)天線型號、基于SPM校正后的傳播模型等。

3.33G網(wǎng)絡(luò)仿真圖層輸出

在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)前期，需要重點(diǎn)關(guān)注接收電平強(qiáng)度RSCP、載干比(C／I)性能、最佳服務(wù)小區(qū)分布等仿真效果。隨著網(wǎng)絡(luò)不斷建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大以及業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，在保障覆蓋的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步增加考慮網(wǎng)絡(luò)容量等各項(xiàng)指標(biāo)；因此對于仿真要求也有所提高，不僅需要分析覆蓋及干擾情況，還需要一定程度的仿真計(jì)算規(guī)劃后業(yè)務(wù)性能，包括上下行的業(yè)務(wù)指標(biāo)效果情況。這里以基于覆蓋及干擾仿真為例，重點(diǎn)介紹需要關(guān)注的RSCP及C／I效果圖層導(dǎo)出方式。

對于仿真軟件而言，在進(jìn)行指標(biāo)計(jì)算后可以直接生

成仿真效果圖，通過配置不同的圖例顏色，在效果圖中可以發(fā)現(xiàn)關(guān)注區(qū)域內(nèi)存在的弱覆蓋及強(qiáng)干擾區(qū)域所處的位置，判斷該部分位置是否需要補(bǔ)點(diǎn)或者站點(diǎn)調(diào)整。由于數(shù)字地圖的局限性，一些特定區(qū)域(如部分無人區(qū)域、邊界內(nèi)湖泊及山峰等)在數(shù)字地圖上不能得到非常直觀的體現(xiàn)。因此在使用仿真工具得到仿真效果的同時，可以考慮將仿真效果圖導(dǎo)入Maplnfo及GoogleEarth中獲取更為直觀的效果，具體方法如下：

(1)生成Maplnfo支持的仿真效果圖層

由于Maplnfo中可以打開Tab格式圖層，因此，需要轉(zhuǎn)換效果圖為對應(yīng)的Tab格式。采用Atoll工具進(jìn)行仿真時，可以直接將圖層導(dǎo)出為Tab格式；不過在導(dǎo)出過程中，需要留意導(dǎo)出數(shù)據(jù)采用的坐標(biāo)系配置與Maplnfo格式坐標(biāo)系保持一致。

(2)生成GoogleEarth支持的仿真效果圖層

目前仿真軟件本身還不能直接將效果圖導(dǎo)出為GoogleEarth支持的kml文件格式，要將圖層導(dǎo)出為kml格式有兩種方法：

①先生成Maplnfo支持的Tab格式，再通過Maplnfo將圖層轉(zhuǎn)換為Google支持的kml格式。這種方法比較復(fù)雜，中間過程較多，較容易導(dǎo)致仿真效果圖失真；

②利用支持Atoll圖層導(dǎo)出的GoogleEarth Add-in插件實(shí)現(xiàn)仿真效果圖的Google Eath移植。在安裝完Add-in插件后，在Atoll對應(yīng)的插件列表中激活該插件，點(diǎn)擊該插件工具條圖表，可在彈出對話框中分別選擇需要顯示的圖層數(shù)據(jù)及標(biāo)識，完成確認(rèn)后圖層自動導(dǎo)入GoogleEarth瀏覽窗口中，在GoogleEarth工具中通過放大或縮小可以直觀看到清晰的3D覆蓋效果圖。

以××地區(qū)為例，采用Atoll進(jìn)行RSCP及C1仿真，在Atoll、Maplnfo、GoogleEarth中的呈現(xiàn)效果對比分別如圖2、3所示：

分別對比RSCP及C／I圖層在不同工具中的呈現(xiàn)效果可以發(fā)現(xiàn)：

①通過Atoll工具可以整體直觀判斷當(dāng)前關(guān)注區(qū)域中存在的弱覆蓋位置，不足之處在于仿真工具對于實(shí)際地形地貌、人口密度、建筑物分布等地理信息的提供不夠詳盡；因此只能在找到弱覆蓋位置后，借助輔助工具逐一判斷弱覆蓋區(qū)域是否有補(bǔ)盲需求。

②仿真圖層導(dǎo)入Maplnfo二維地圖中后，效果圖邊緣出現(xiàn)一定的模糊化，整體效果也產(chǎn)生一定失真；因此僅僅借助MaplnfoT具進(jìn)行分析，效果不夠全面合理。

③借助GoogleEarth Add-in插件直接生成的GoogIeEarth指標(biāo)圖基本與在仿真軟件中效果一致；同時利用GoogIeEarthI具的三維地圖功能，可以直觀準(zhǔn)確判斷各個弱覆蓋區(qū)域位置、地形地貌、密集程度、交通道路、建筑分布等，更加有利于指導(dǎo)規(guī)劃站點(diǎn)調(diào)整及仿真工參調(diào)整。因此，在實(shí)際站址規(guī)劃調(diào)整過程中，建議采用此方式進(jìn)行規(guī)劃分析。

4結(jié)合GoogleEarth進(jìn)行站點(diǎn)規(guī)劃

4.1實(shí)際案例情況說明

提取××地區(qū)現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)工參數(shù)據(jù)，對該網(wǎng)絡(luò)采用Atoll進(jìn)行RSCP及C／I仿真，將生成的仿真效果圖移植到GoogleEarth后，以發(fā)現(xiàn)的一處RSCP指標(biāo)劣化較嚴(yán)重的區(qū)域規(guī)劃為例，分析判定本期規(guī)劃中的該區(qū)域站點(diǎn)增補(bǔ)及調(diào)整需求，提出合理的分析解決思路。

4.2規(guī)劃站點(diǎn)覆蓋需求分析

從圖4(a)可以看到，本期規(guī)劃區(qū)域內(nèi)還存在多處弱覆蓋區(qū)。為確保覆蓋連續(xù)性，本期規(guī)劃過程中需對該部分區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注：

(1)如果弱覆蓋所處位置為大面積無人區(qū)(片山、水域、森林等)，為不影響覆蓋指標(biāo)，建議在規(guī)劃邊界內(nèi)剔除該部分區(qū)域；

(2)如果弱覆蓋所處區(qū)域內(nèi)有少許用戶且存在主干道，建議在保障道路覆蓋的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的補(bǔ)點(diǎn)；

(3)如果弱覆蓋位置處于人口密度較大區(qū)域，增補(bǔ)時需要考慮在區(qū)域內(nèi)保證一定站距，同時為未來網(wǎng)絡(luò)升級做一定預(yù)留，站址選址盡量沿路規(guī)劃。

以仿真圖層中A所處區(qū)域?yàn)槔贕oogleEarth中放大后效果如圖5所示：

從圖5中可以清晰看到各個位置地形狀況。為了便于描述，把該部分區(qū)域進(jìn)一步細(xì)化為四個部分，依次對每個部分單獨(dú)進(jìn)行分析：

(1)該區(qū)域人口密度較大，且有主干道，弱覆蓋主要由于站址稀疏導(dǎo)致；本期規(guī)劃可以對現(xiàn)有站點(diǎn)增加一個扇區(qū)，同時需要在區(qū)域內(nèi)增補(bǔ)兩到三個站點(diǎn)。

(2)該部分區(qū)域遠(yuǎn)離干道，且弱覆蓋位置處于建筑物邊界處，中間有一條狹長無人區(qū)域；本期規(guī)劃中重點(diǎn)增強(qiáng)建筑片區(qū)內(nèi)覆蓋。進(jìn)一步放大后可以看到，該區(qū)域左側(cè)有一條主干道，主干道上無對應(yīng)站點(diǎn)；因此，規(guī)劃中可以在主干道右側(cè)附近增加一個站點(diǎn)，利用一個扇區(qū)便可以解決建筑區(qū)弱覆蓋。

(3)該區(qū)域遠(yuǎn)離主干道，區(qū)域內(nèi)主要為一些廢棄農(nóng)田等，基本接近無人區(qū)域；同時從仿真效果可以看到，右側(cè)主干道兩站中間電平信號偏弱。因此，本期規(guī)劃中考慮在該區(qū)域東側(cè)靠近干道處增加一個站址則可。

(4)該區(qū)域沿著道路，中間地形較為平坦，中心位置有小片建筑群，且覆蓋電平較弱，建議增補(bǔ)一個站點(diǎn)延續(xù)覆蓋則可。

4.3站址增補(bǔ)規(guī)劃后效果分析

根據(jù)前面的分析，對現(xiàn)網(wǎng)A區(qū)域本期規(guī)劃增補(bǔ)站點(diǎn)情況如圖6所示，其中現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)以帶扇區(qū)狀態(tài)呈現(xiàn)，增補(bǔ)站點(diǎn)僅以小圈圈標(biāo)識：

采用同樣的方式對全網(wǎng)其他弱覆蓋區(qū)域進(jìn)行分析補(bǔ)點(diǎn)，同時，結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)測情況、業(yè)務(wù)密度圖、用戶投訴等各項(xiàng)信息，對規(guī)劃站點(diǎn)進(jìn)行綜合分析調(diào)整，最終確定本期規(guī)劃輸出方案。對輸出信息表進(jìn)一步仿真，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)劃要求。

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作者簡介

季柳：工程師，碩士畢業(yè)于浙江大學(xué)工商管理專業(yè)，現(xiàn)就職于中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司浙江省分公司，主要從事無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)工作。

黃小光：工程師，碩士畢業(yè)于重慶郵電大學(xué)信號信息處理專業(yè)，現(xiàn)就職于華信郵電咨詢設(shè)計(jì)研究院有限公司，主要從事NGN、GSM/GPRS/WCDMA/TD-SCDMA/CDMA2000接口信令監(jiān)測、無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化、設(shè)計(jì)等工作。

汪偉：工程師，碩士畢業(yè)于浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程專業(yè)，現(xiàn)任華信郵電設(shè)計(jì)研究院有限公司綜合院副所長，從事移動通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)工作。