林琳，劉俊杉，李德忠，李永楠

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司黑龍江分公司，哈爾濱 150080）

1 背景

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)定位于高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，用于緩解目前GSM網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)荷過(guò)高的急迫問(wèn)題，并且不同于GSM網(wǎng)絡(luò)和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，TD-LTE同頻組網(wǎng)等特點(diǎn)決定了后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段有限，因此，TDLTE網(wǎng)絡(luò)前期規(guī)劃就顯得尤為重要，其中，關(guān)鍵點(diǎn)就是找準(zhǔn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有效分流。

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度圖是分析現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分布情況，從而確定TD-LTE覆蓋區(qū)域的有效手段。下面將結(jié)合TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)天津工程的相關(guān)情況具體闡述生成方法和在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的應(yīng)用。

2 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度圖生成方法

2.1 基本原理

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度圖是根據(jù)小區(qū)業(yè)務(wù)量以及小區(qū)覆蓋面積估算來(lái)生產(chǎn)業(yè)務(wù)密度圖層。

小區(qū)忙時(shí)業(yè)務(wù)量Pi=（最近一周每天小區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)最忙時(shí)流量之和/7）/最佳服務(wù)小區(qū)面積Si；

小區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度Di=小區(qū)忙時(shí)業(yè)務(wù)量Pi/最佳服務(wù)小區(qū)面積Si；

業(yè)務(wù)量可以分別指話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量，也可以將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量折算成話音業(yè)務(wù)量來(lái)計(jì)算總業(yè)務(wù)量。

2.2 小區(qū)區(qū)域劃分生成

對(duì)于小區(qū)覆蓋區(qū)域的生成，一般來(lái)說(shuō)有兩種方法，分為Voronoi圖生成法和APOX仿真生成法。

2.1.1 Voronoi圖生成法

從幾何角度分析，兩基站的分界線是兩點(diǎn)之間連線的垂直平分線，將整個(gè)平面分為兩個(gè)半平面，各半平面中任何一點(diǎn)與本半平面內(nèi)基站的距離都要比到另一基站距離小。當(dāng)基站數(shù)量在2個(gè)以上時(shí)，整個(gè)平面會(huì)劃分為多個(gè)包含一個(gè)基站的區(qū)域，區(qū)域中任何一點(diǎn)與本區(qū)域內(nèi)基站距離最近，因此這些區(qū)域能夠近似看作是基站的覆蓋區(qū)域。

（1）生成基站模擬覆蓋圖。準(zhǔn)備好一份基站數(shù)據(jù)庫(kù)，包含小區(qū)名稱、小區(qū)經(jīng)度、小區(qū)緯度以及小區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量，在MapInfo中創(chuàng)建基站分布點(diǎn)圖。

（2）創(chuàng)建一張新的圖層用于生成Voronoi圖。新圖層取名為BSC，并在圖層控制中標(biāo)記為可編輯。

（3）利用MapInfo 軟件Voronoi 功能生成基站模擬覆蓋圖。點(diǎn)選所有基站，在“對(duì)象”工具欄下拉菜單里找到Voronoi功能選項(xiàng)，點(diǎn)擊該功能，在彈出的對(duì)話框里選擇Value和導(dǎo)入表第E列（即為小區(qū)忙時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量），設(shè)置好點(diǎn)擊OK 后，會(huì)出現(xiàn)處理進(jìn)度條，完成后，生成基站模擬覆蓋圖。

接下來(lái)，對(duì)站點(diǎn)分布區(qū)域生成預(yù)定義大小（10×10）的柵格，對(duì)小區(qū)所屬站點(diǎn)周邊站點(diǎn)區(qū)域范圍內(nèi)的每一柵格點(diǎn)按照自由空間傳播損耗公式：LS＝32.45+20lgF (MHz)+20lgD(km)進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)每一柵格點(diǎn)只保留最大場(chǎng)強(qiáng)的小區(qū)標(biāo)示，預(yù)測(cè)電平。隨后將同一屬性的柵格進(jìn)行合并，邊界進(jìn)行平滑處理得到小區(qū)模擬覆蓋區(qū)域。

但是，這種方法得到的小區(qū)模擬覆蓋區(qū)域精度較差，而且不利于直觀展示區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)的分布情況。因此，我們利用APOX軟件仿真得到小區(qū)的覆蓋區(qū)域圖，下面就介紹這種方法。

2.1.2 APOX仿真生成方法

（1）導(dǎo)入基站信息。按照APOX軟件導(dǎo)入基站的格式，整理現(xiàn)網(wǎng)基站數(shù)據(jù)，導(dǎo)入APOX軟件。

（2）形成話務(wù)密度圖邊界。進(jìn)行公共信道覆蓋預(yù)測(cè)，從而形成話務(wù)密度圖的邊界。

（3）激活“生成話務(wù)分布圖”對(duì)話框。右鍵單擊左側(cè)樹形圖中的“業(yè)務(wù)/話務(wù)圖”，選擇生成話務(wù)密度圖。APOX支持CS域和PS域話務(wù)圖生成，并且可以選擇GSM網(wǎng)絡(luò)或者TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)圖。

（4）創(chuàng)建話務(wù)密度圖。導(dǎo)入話務(wù)量，填寫話務(wù)密度圖名稱，點(diǎn)擊“確定”，生成話務(wù)密度圖。如圖1所示，此處應(yīng)注意：導(dǎo)入的話務(wù)量的文件以Excel表格的形式存儲(chǔ)。

文件分為“小區(qū)名稱”，“話務(wù)量”兩列，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示；話務(wù)量的數(shù)據(jù)需為整數(shù)；話務(wù)密度圖名稱應(yīng)以非數(shù)字開頭。

（5）導(dǎo)出話務(wù)密度圖。生成的話務(wù)密度圖位于左側(cè)樹形圖中的“業(yè)務(wù)/話務(wù)圖”中，右鍵點(diǎn)擊話務(wù)密度圖，選擇導(dǎo)出，實(shí)現(xiàn)話務(wù)密度圖的導(dǎo)出。注意導(dǎo)出的密度圖為MIF格式。

（6）將話務(wù)密度圖導(dǎo)入MapInfo。打開MapInfo，使用工具菜單下的通用轉(zhuǎn)換器，將MIF格式的話務(wù)密度圖，轉(zhuǎn)化為Tab格式。

圖1 創(chuàng)建話務(wù)分布圖

圖2 文件分列

注意，需要進(jìn)行兩次轉(zhuǎn)換，MIF→Shape→Tab；需要轉(zhuǎn)換的MIF文件和最終保存的Tab文件必須都在根目錄下。

在MapInfo中打開話務(wù)密度圖，可以看到由APOX仿真生成的小區(qū)覆蓋區(qū)域。

2.3 絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度圖生成

根據(jù)基站業(yè)務(wù)量絕對(duì)值大小以及基站覆蓋面積的估算，計(jì)算業(yè)務(wù)密度，并生成絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)地圖，用不同顏色體現(xiàn)不同業(yè)務(wù)密度的小區(qū)。

對(duì)不同小區(qū)業(yè)務(wù)密度按照表1的區(qū)間進(jìn)行歸類。

表1 不同小區(qū)業(yè)務(wù)密度歸類

打開話務(wù)密度圖，點(diǎn)選“創(chuàng)建專題地圖”選項(xiàng)，出現(xiàn)下列對(duì)話框：

在上圖對(duì)話框中選擇“缺省區(qū)域范圍”，點(diǎn)擊Next。在彈出的如下對(duì)話框中將Field中值設(shè)為“Density”（密度），點(diǎn)擊Next；

在彈出的如下對(duì)話框中可以通過(guò)“Styles”、“Legend”改變圖形顯示顏色和分段；

點(diǎn)擊OK完成設(shè)置。在軟件中根據(jù)小區(qū)業(yè)務(wù)密度絕對(duì)數(shù)值，按照業(yè)務(wù)量大小由高到底用漸變顏色加以體現(xiàn)，生成絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)地圖。

2.4 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度圖生成

在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，比起絕對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度，我們更關(guān)心相對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分布情況，這更能體現(xiàn)哪些是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)極度熱點(diǎn)的小區(qū)，哪些是相對(duì)不那么熱點(diǎn)的區(qū)域。因此，我們還需要掌握相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度圖的生成方法。

根據(jù)小區(qū)業(yè)務(wù)量相對(duì)于與所有小區(qū)業(yè)務(wù)量平均值的比值不同，生成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地圖，用不同顏色體現(xiàn)不同相對(duì)業(yè)務(wù)密度大小的小區(qū)。

根據(jù)系統(tǒng)忙時(shí)和小區(qū)忙時(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算所有小區(qū)業(yè)務(wù)密度和所有小區(qū)平均業(yè)務(wù)密度的比值，Di/D。

對(duì)不同小區(qū)業(yè)務(wù)密度按照表2區(qū)間進(jìn)行歸類。

表2 不同小區(qū)業(yè)務(wù)密度歸類

因此，我們只需要在絕對(duì)業(yè)務(wù)密度圖的基礎(chǔ)上，將“Legend”對(duì)話框里的區(qū)間值改為小區(qū)平均業(yè)務(wù)密度的比值的2倍、1.5倍、1倍以及0.5倍即可。

然后，根據(jù)小區(qū)不同熱點(diǎn)歸類，按照不同顏色，生成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)地圖。就可以清晰的顯示現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分布情況。

3 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度圖在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的應(yīng)用

TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)終端以數(shù)據(jù)卡和MiFi為主，手持終端的商用時(shí)間要滯后，所以將主要發(fā)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)?？紤]到目前TD-SCDMA的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要由數(shù)據(jù)卡產(chǎn)生，和TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)主要發(fā)展業(yè)務(wù)較為類似。因此，TD-LTE覆蓋區(qū)域的取定主要參考TDSCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（尤其是數(shù)據(jù)卡業(yè)務(wù)）熱點(diǎn)區(qū)域，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域?qū)?duì)宏基站和室內(nèi)分布站進(jìn)行綜合分析確定。

TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)需實(shí)現(xiàn)主要數(shù)據(jù)熱點(diǎn)區(qū)域室外成片連續(xù)覆蓋及重要樓宇的室內(nèi)有效覆蓋。因此，具體覆蓋區(qū)域應(yīng)綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度圖、城市區(qū)域功能概況和今后友好用戶發(fā)放規(guī)劃等幾個(gè)方面確定。

綜合覆蓋場(chǎng)景、道路、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)分析結(jié)果以及集團(tuán)批復(fù)的規(guī)模情況，天津市TD-LTE覆蓋區(qū)域劃定為海河?xùn)|、西兩片，覆蓋區(qū)域面積75km2，占全網(wǎng)0.62%，覆蓋片區(qū)內(nèi)的一級(jí)熱點(diǎn)數(shù)量占全網(wǎng)16.5%?？梢?jiàn)覆蓋區(qū)域?yàn)閿?shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域集中，網(wǎng)絡(luò)建成后能夠有效分流。

表3 主城區(qū)范圍內(nèi)統(tǒng)計(jì)（Di為每小區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度，D為主城區(qū)小區(qū)平均數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度）

并且，通過(guò)對(duì)天津市密集城區(qū)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)分析，可以得出表3數(shù)據(jù)。

表3中可以看出，占總小區(qū)數(shù)量20%的1級(jí)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)小區(qū)的數(shù)據(jù)流量卻占到總流量的32%，并且，主城區(qū)范圍內(nèi)1級(jí)熱點(diǎn)小區(qū)數(shù)量占比最高，從數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)密度圖分析得出的結(jié)論基本正確，有力的指導(dǎo)了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

[1] 蔣遠(yuǎn)，湯利民. TD-LTE原理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)[M]. 北京：人民郵電出版社, 2012.

[2] 沈嘉峪等. 3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[3] 張克平. LTE-B3G/4G移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)線技術(shù)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[4] 黃韜等. LTE/SAE移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M]. 北京：人民郵電出版社, 2009.