一、引言

目前，5G作為無線網(wǎng)數(shù)據(jù)傳播的代表性技術(shù)方案，已經(jīng)得到社會各界的廣泛關(guān)注。但相關(guān)學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的5G規(guī)劃面臨新業(yè)務(wù)、新頻譜資源與場景多樣化等諸多條件的挑戰(zhàn)，導(dǎo)致無線網(wǎng)規(guī)劃頻譜更加復(fù)雜，影響了網(wǎng)絡(luò)能力的多維度延伸效果[。

為解決上述問題，需要探索新技術(shù)方案應(yīng)用的可行性。其中，場景化價值評估方法是基于不同場景設(shè)定方案而展開站點重要性評估的研究方法，既能滿足無線網(wǎng)站點精準(zhǔn)規(guī)劃的要求，也符合5G行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，值得關(guān)注。

二、面向5G無線網(wǎng)規(guī)劃的場景設(shè)定方案

（一）場景規(guī)劃基本思路

結(jié)合未來無線網(wǎng)傳播技術(shù)的發(fā)展方向可以認(rèn)為，在不同的通信場景中，5G技術(shù)與容量層中的覆蓋策略已經(jīng)發(fā)生明顯變化。其中，低頻加強深度覆蓋在整個技術(shù)體系中的重要性不斷凸顯。為了更好地適應(yīng)居民對無線通信業(yè)務(wù)的需求，通常會根據(jù)不同場景設(shè)定不同的無線網(wǎng)規(guī)劃策略，其中，較為常見的劃分策略包括：在密集城區(qū)位置的無線網(wǎng)規(guī)劃中，其頻段覆蓋策略包括 900M 、 1800M 、2.6G、4.9G、28G等；在一般城區(qū)的無線網(wǎng)規(guī)劃中，頻段覆蓋策略包括 900M 、1800M、2.6G、4.9G等；在城郊地區(qū)無線網(wǎng)規(guī)劃中，頻段覆蓋策略為 900M 、1800M、2.6G等三種類型；對于農(nóng)村等人口密度相對較小、無線通信業(yè)務(wù)量偏低的地區(qū)，可采用900M、1800M的頻段覆蓋模式。

（二）宏站設(shè)定方案

在5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，需通過室外宏站覆蓋的方法滿足不同場景的無線通信需求。其中，宏蜂窩基站具有覆蓋范圍大、功率高等優(yōu)點，成為相關(guān)地區(qū)的首選。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，為了解決室內(nèi)深度覆蓋的要求，本次設(shè)計利用射燈天線等方法強化覆蓋效果[2]。

在宏站高規(guī)劃設(shè)定中，天線入射效果、天線傾角可調(diào)整范圍是不容忽視的問題。根據(jù)現(xiàn)有成功經(jīng)驗可知，理想狀態(tài)下的天線物理下傾角度通常 ?10^° ，若超過該標(biāo)準(zhǔn)則會導(dǎo)致下傾需求過大而造成波束變形等情況。而在調(diào)整天線下傾角度范圍期間，則可考慮將站點相對路面高度維持在 25m～45m 之間。

（三）室分設(shè)定方案

目前，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)明顯的復(fù)雜化態(tài)勢，導(dǎo)致客戶的室內(nèi)話務(wù)量顯著增加，且對通信質(zhì)量的要求不斷增多。為了滿足上述要求，則需要改進(jìn)室內(nèi)覆蓋站點的布設(shè)路徑。對于技術(shù)人員而言，在室分設(shè)定方案實現(xiàn)中需選擇正確的傳播模型，能根據(jù)模型數(shù)據(jù)妥善規(guī)劃站點布設(shè)路徑，并能綜合考慮無線數(shù)據(jù)通信質(zhì)量、成本等因素的影響。

基于上述要求，本文采用了ITU-RP.1238模型展開研究，該模型的計算方法如公式（1）所示：

L=20×logf+N×logd+Pf（n）-28+Xd

在公式（1）中， L 表示無線信號在樓層穿透過程中所產(chǎn)生的損耗系數(shù)； f 表示無線信號的頻率，計算單位為“MHz”； N 表示距離損耗系數(shù)； d 表示移動臺與信號發(fā)送設(shè)備之間的距離，單位為“m”。在無特殊情況下， d 大于 1m ； Xd 表示信號傳輸過程中的慢衰落余量在數(shù)據(jù)計算中， Xd 與空間環(huán)境和不同介質(zhì)存在相關(guān)性，具體取值方案如表示1所示。

表1Xd的取值范圍

在公式（1）數(shù)據(jù)計算中，根據(jù)表1中所設(shè)定的各種環(huán)境靈活使用即可。

三、基于場景化價值評估的5G無線網(wǎng)規(guī)劃實現(xiàn)策略

（一）識別5G無線網(wǎng)規(guī)劃的室分位置

在5G技術(shù)大范圍推廣的背景下，依舊存在大量的室內(nèi)環(huán)境尚未建設(shè)5G室分站點。為解決上述問題，在場景化評估中將采用基站工參 + 三維電子地圖信息的方法，配合相應(yīng)的科學(xué)算法，構(gòu)建面向無線網(wǎng)規(guī)劃的映射庫，并利用一系列算法精準(zhǔn)評估不同室分對5G無線通信業(yè)務(wù)的需求量，進(jìn)而為提升規(guī)劃質(zhì)量奠定基礎(chǔ)[3]。

1.基于價值評估的4G/5G室分映射方案

本次無線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)定將以樓宇為中心進(jìn)行設(shè)定，并利用MR三維立體覆蓋算法等方案規(guī)劃樓宇輪廓與室分小區(qū)的對應(yīng)關(guān)系，以滿足小區(qū)無線網(wǎng)空間精準(zhǔn)規(guī)劃的要求。本文所使用的MR三維立體覆蓋算法強調(diào)運用三維數(shù)據(jù)信息以快速定位，該算法的具體實施路徑包括：

步驟1，基于用戶對室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)定的要求，可通過“get”請求直接獲取經(jīng)緯度信息參數(shù)。

步驟2，對系統(tǒng)識別的經(jīng)緯度信息做信息清洗，以去除其中的各類干擾數(shù)據(jù)。

步驟3，通過信令確定MR數(shù)據(jù)的用戶歸屬。此時，信令中記錄了信號發(fā)送過程中包含的經(jīng)緯度信息。

步驟4，通過每個樓層的RFID識別系統(tǒng)向通信終端發(fā)送射頻信號以獲得對應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)簽。在本步驟中，將利用每個樓層設(shè)定的多個RFID閱讀器快速讀取其中的交互時間與通信終端信息等內(nèi)容。

步驟5，將無線通信傳輸過程中的高度信息直接擬合到MR數(shù)據(jù)庫中。此時，利用多個RFID閱讀器的數(shù)據(jù)即可形成三維采樣點。

步驟6，按照樓層或者空間信息完成三維采樣點的分類，獲得對應(yīng)的MR數(shù)據(jù)。

2.基于5G室分樓宇的覆蓋實現(xiàn)方案

本次室分樓宇覆蓋實現(xiàn)中，場景化價值評估中將采用三維立體評估方法設(shè)定格柵分級方案。該方法強調(diào)運用4G/5G室分與樓宇映射庫的方式完成評估。整個評估方案的體系包括三個層次，分別為小區(qū)與物業(yè)點 $$ 小區(qū)與樓宇點 $$ 格柵與樓層點。上述三個點位分別包含物業(yè)點定位、建筑定位與樓宇分層定位等三方面的內(nèi)容。

（二）場景化價值評估策略

為評估上文提出的5G無線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方案的合理性，本文在場景化價值評估中將引入六維切片聚類算法。該算法的主要優(yōu)點是能通過調(diào)整數(shù)據(jù)價值權(quán)重實現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

基于上述要求，在本次數(shù)據(jù)計算中，將針對不同樓宇的室分，并從覆蓋范圍、用戶、市場等多個維度展開評價，旨在通過六維數(shù)據(jù)評估室內(nèi)三維立體格柵價值，并根據(jù)價值評估結(jié)果精準(zhǔn)判定核心價值最高的區(qū)域；也可通過用戶價值與樓宇場景等方法判定用戶位置，并利用數(shù)據(jù)處理套餐等方式判斷不同維度數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性。此時，在場景化價值評估階段則可按照格柵價值和樓層類別完成分配，并輸出最佳的樓宇無線網(wǎng)點規(guī)劃方案。該方案的計算方法如公式（2）所示。

在公式（2）中， V_grid 表示任意指標(biāo)的計算權(quán)重； K_p 與 N_p 分別表示5G無線網(wǎng)的覆蓋系數(shù)與覆蓋權(quán)重； K_c 與N_c 分別表示5G無線數(shù)據(jù)傳播中的容量系數(shù)與容量權(quán)重；K_t 與 N_t 則分別表示5G數(shù)無線數(shù)據(jù)傳播中的投訴系數(shù)與投訴權(quán)重； K_n 與 N_n 則表示5G數(shù)無線數(shù)據(jù)傳播中的用戶系數(shù)與用戶權(quán)重； K_s 與 N_s 表示競對系數(shù)與競對權(quán)重； K_b 與 N_b 分別表示市場系數(shù)與市場權(quán)重。

（三）基于場景化評估結(jié)果的應(yīng)用策略

1.基于樓宇價值的編排處理方案

基于公式（2）的計算結(jié)果，可以綜合判斷不同樓宇價值智能編排方案的合理性。該方法在實施階段將依托樓宇價值，并配合海量的樓宇材質(zhì)、樓宇面積、樓宇高度等數(shù)據(jù)，根據(jù)大數(shù)據(jù)計算等方法精準(zhǔn)識別滿足5G無線網(wǎng)規(guī)劃對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)選型配置要求。在上述方案實現(xiàn)中，需先利用場景分類的方式將建筑物場景劃分為不同類別，如非居民區(qū)與居民區(qū)，高密度區(qū)與低密度區(qū)等。除此之外，也可針對不同場景的不同特點，分別制定進(jìn)小區(qū)還是進(jìn)樓宇、采用宏微結(jié)合或新型室分等不同的方式。

整個設(shè)計方案的操作步驟包括：

步驟1，系統(tǒng)利用CAD快速識別圖紙內(nèi)容，并直接提取圖紙中的核心元素；

步驟2，將滿足標(biāo)準(zhǔn)的審核元素同步到數(shù)據(jù)庫中；

步驟3，依托訓(xùn)練好的模型判定數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)計的元素內(nèi)容是否科學(xué)合理;

步驟4，基于識別的結(jié)果仿真5G無線網(wǎng)的規(guī)劃方 案并校正;

步驟5，依照5G發(fā)送站、天線點的布設(shè)方案評估無線網(wǎng)宣傳效果，并輸出仿真審核報告。

2.設(shè)計方案的審核策略

經(jīng)上述方案處理后即可對5G無線網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行可靠性評估。在本環(huán)節(jié)評估中，將采用URLLC可靠性評估方法。該方法采用鏈路級仿真與系統(tǒng)級仿真的協(xié)同處理方法，判定無線網(wǎng)規(guī)劃方案的信息衰落度，并將其作為資源分配與優(yōu)化整合的關(guān)鍵。

根據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究可發(fā)現(xiàn)，在對無線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方案進(jìn)行審核的過程中，可能會因為各種因素造成無線信號的傳輸衰落，因此，在對設(shè)計方案進(jìn)行審核評估階段，需要利用相對較優(yōu)的參數(shù)配置方案，然后通過系統(tǒng)級仿真的干噪比曲線分布[4。為了滿足上述要求，可選擇對應(yīng)的小邊緣區(qū)域，選取最優(yōu)參數(shù)配置，并以小尺度衰落的情況驗證URLLC可靠性評估數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

四、場景化評估技術(shù)在5G無線網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用效果評估

（一）設(shè)置仿真場景

為了綜合評定上文介紹的場景化評估技術(shù)的合理性，本文將采用系統(tǒng)模擬仿真的方法展開判定。本次研究中設(shè)定的仿真實驗環(huán)境如表2所示。

表2系統(tǒng)仿真參數(shù)表

（二）數(shù)據(jù)處理過程

本次仿真評估中的數(shù)據(jù)處理過程包括：

1.采用三維數(shù)據(jù)處理方案

結(jié)合上文提出的基站工參 + 三維電子地圖信息處理方法，評估某商場的5G空間分格柵級MR數(shù)據(jù)在室內(nèi)任意空間的分布情況，用以判斷商場范圍內(nèi)信號的覆蓋強度、覆蓋范圍變化，以及覆蓋盲點區(qū)域等，通過立體化的評估技術(shù)展開判斷。同時，在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，利用公式（2）所選定的多個維度展開評價，在數(shù)據(jù)處理中即可根據(jù)多維度的價值權(quán)重精準(zhǔn)判定各區(qū)域格柵的價值定位結(jié)果，根據(jù)該結(jié)果則可實現(xiàn)對5G無線網(wǎng)規(guī)劃場景的精準(zhǔn)定位。

2.展開室分區(qū)域的綜合評定

本次綜合評定中設(shè)定的不同的區(qū)域劃分內(nèi)容包括：場景一，消費者的行進(jìn)速度快、逗留時間短，因此，無線通信的業(yè)務(wù)需求量較小，主要集中在商場的出人口等位置；場景二，消費者的數(shù)量多且業(yè)務(wù)量較高，整體停留或者駐留時間長，主要為商場的主要業(yè)務(wù)活動開展區(qū)；場景三，人員數(shù)量較多、業(yè)務(wù)量較高且空間封閉，包括試衣間、衛(wèi)生間等特殊空間。基于上述三種不同場所的業(yè)務(wù)需求與空間建設(shè)結(jié)構(gòu)特征，最終判斷“場景二”應(yīng)該是本次5G無線網(wǎng)規(guī)劃的重點內(nèi)容，需求輸出精準(zhǔn)的5G規(guī)劃方案。

3.展開評估

結(jié)合上文研究結(jié)果，在本次仿真分析中，需結(jié)合不同區(qū)域的空間高度、建筑主要材質(zhì)、空間面積與封閉情況等展開評估。基于上述情況，在場景一的5G無線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中，可采用分布式皮站覆蓋出站口和室內(nèi)區(qū)域，而針對進(jìn)出口位置周圍的停車場等區(qū)域，則可采用微站覆蓋技術(shù)。在場景二的無線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計中，可沿商場廊道、消費者集中辦公休息區(qū)、室內(nèi)餐廳等位置構(gòu)建宏站。宏站布設(shè)策略為內(nèi)外同步覆蓋方法。針對場景三，則需要針對不同區(qū)域不同的業(yè)務(wù)量需求，采用不同的建設(shè)方案，如衛(wèi)生間可采用常規(guī)室分覆蓋技術(shù)，而針對試衣間等高度封閉區(qū)域，則可利用波束賦形的定向區(qū)域覆蓋技術(shù)。通過上述方法，即可滿足商場室內(nèi)不同空間場所的5G無線網(wǎng)規(guī)劃需求。

（二）場景化價值評估結(jié)果

按照上述方法評定5G無線網(wǎng)規(guī)劃方案的丟包率情況，最終結(jié)果顯示丟包率小于100000，滿足運算結(jié)果數(shù)據(jù)方案，這說明上文提出的規(guī)劃方法科學(xué)可行?；谠摻Y(jié)果，本文通過仿真分析判定上文介紹方法的場景化價值。最終模擬結(jié)果包括：經(jīng)過無線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計，案例商場的5G日均總流量提升6.8倍以上；規(guī)劃設(shè)計方案可顯著提升4G/5G的流量，其提升量約為 60.0% ；設(shè)計方法可明顯提升5G分流比。測試結(jié)果顯示，提升占比超過 35% ；后臺信息的吞吐量監(jiān)控結(jié)果表明，案例商場及周邊的下行峰值速率提升約5.0倍，上行峰值速率提升3倍以上。

五、結(jié)束語

基于場景化價值評估方法進(jìn)行5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略具有可行性。該技術(shù)的出現(xiàn)能為未來移動無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供必要的指導(dǎo)，具有技術(shù)可行性。根據(jù)本文的研究結(jié)果可知，為了全面提升無線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方案的合理性，在未來的系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，需充分考慮不同空間對通信功能的需求。相關(guān)人員可以根據(jù)人口總量變化、對5G功能的期望等為切入點，不斷完善網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略，以確保相關(guān)設(shè)計方案能夠滿足場景化價值評估要求，使其能在未來5G行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。

作者單位：史曉娟 山西信息規(guī)劃設(shè)計院有限公司

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