結合無線仿真進行3G站點規(guī)劃的方法探討

季柳 黃小光 汪偉等

[摘要]文章對3G網絡規(guī)劃仿真方法進行探討，重點分析如何利用各項工具，對比了不同工具對仿真圖層呈現效果的優(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，對無線網絡規(guī)劃具有一定指導意義。

[關鍵詞]無線網絡仿真3G站址規(guī)劃RSCPC／IAtollGoogleEarth

1引言

3G網絡已在全國各省市大規(guī)模進行建設。作為疊加在龐大2G系統(tǒng)上的一個新網絡，在實際建設過程中，如何充分利用現有2G網絡各項資源，并在此基礎上進行3G站點擴大化建設，提升資源使用效率，減少投資成本；如何合理規(guī)劃未來網絡站點分布體系，科學選點，為下一代網絡建設提前修橋鋪路，使新建網絡與現有網絡實現互補，提升網絡性能，保障網絡質量等，已日漸成為網絡規(guī)劃設計人員需要重點考慮的問題。

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

2基站規(guī)劃工具及規(guī)劃流程介紹

2.1無線網絡規(guī)劃工具

除基本的Office工具外，在無線網絡規(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及無線網絡規(guī)劃仿真平臺等。

GoogleEarth采用3D地圖定位技術，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)星圖片擴展數據庫來實現各項功能。在無線網絡規(guī)劃中，需要利用的主要功能包括：

(1)結合衛(wèi)星圖片、地圖以及強大的Google搜索技術，查找需要關注信息數據；

(2)關注目標輸入、放大；

(3)獲取3D地形和建筑物立體信息；

(4)導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是一種數據可視化、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+屬性數據。結合Maplnfo工具，可以導入規(guī)劃區(qū)域內的二維地圖，制作站點分布圖層，實現布點分析及創(chuàng)建專題地圖等。

業(yè)界較為成熟的仿真平臺有TCP、NPS、Atoll等，可以實現站點弱覆蓋分析、業(yè)務密度圖制作、規(guī)劃區(qū)域用戶行為分析以及規(guī)劃后站點仿真分析等各項功能。

2.2無線網絡規(guī)劃流程

對于3G無線網絡規(guī)劃，總體思路基本一致：

(1)首先分析建網基本原則及目標，明確建設容量、覆蓋及質量需求，獲取現網基礎數據，分析目前網絡存在的問題；

(2)在規(guī)劃原則指導下，結合網絡容量及覆蓋情況，綜合考慮2G網絡站點建設分布、用戶分布、業(yè)務密度等，規(guī)劃目標覆蓋區(qū)域的站點規(guī)模及站址分布等；

(3)結合數字地圖、傳播模型、初規(guī)劃數據，對即將實施的網絡進行仿真，根據仿真結果調整站點，并且對網絡性能進行評估，獲取最佳建設方案。

3G網絡規(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絡高業(yè)務量區(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，研究如何對無線網絡進行仿真以及關鍵圖層的導出方式，并通過仿真效果指導站點調整，制定合理規(guī)劃方案。

3無線網絡仿真功能實現及圖層導出

3.13G網絡仿真總體過程介紹

采用Atoll進行無線網絡仿真，主要仿真步驟為：

(1)安裝Atoll并注冊；

(2)導入三維地圖：heights→clutter→vector；

(3)導入sites信息；

(4)導入Antennas信息數據；

(5)導入Transmitters數據；

(6)導入Transmitters中對應的cell數據；

(7)設定仿真參數及傳播模型等，設定計算指標(如RSCP、C/I等)并計算；

(8)保留覆蓋效果和干擾效果圖層，生成仿真報告結果。

3.23G網絡輸入及參數配置

(1)仿真數據采集和導入

1)地圖數據。目前工程設計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。導入地圖時，需要明確所拿到地圖的數據采用的坐標系(目前很多基站坐標信息都是基于WGS84坐標系的)，避免造成基站坐標系和地圖坐標系不匹配。

2)天線數據。需準備導入仿真工具的天線數據。

3)基站數據。在數據導入前需要準備好本次仿真采用的基站表及扇區(qū)信息，站點規(guī)模包括：①前期工程后與規(guī)劃口徑規(guī)模一致的現網站點信息；②本期新選點初始站點信息。在站點信息配置過程中，對于前期站點采用實際掛高、方向角、下傾角等實際數據，對新選站點可以統(tǒng)一進行掛高、方向角、下傾角默認配置，在仿真過程中進行工參調整。

(2)仿真參數設置

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適用于農村環(huán)境。

2)承載設置。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)話務模型。由于3G用戶行為、習慣沒有相關參考，因此，對于話務模型只能進行粗略估計。對于CS64kb／s承載業(yè)務，可以參考其他3G運營商的設定值；對于話音業(yè)務，可以對覆蓋區(qū)現有2G用戶單機話務量進行一定的放大調整。對于PS業(yè)務，在充分了解建設單位對3G網絡業(yè)務預期的基礎上，預測一下規(guī)劃網絡可能的3G業(yè)務、該業(yè)務的特性以及使用該業(yè)務的用戶滲透率等，得到PS域不同承載的單用戶數據流量。

4)用戶分布。通?？梢灶A測3G覆蓋區(qū)總用戶數，結合2G話務分布情況，將預測用戶分攤到不同區(qū)域。

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

3.33G網絡仿真圖層輸出

在網絡建設前期，需要重點關注接收電平強度RSCP、載干比(C／I)性能、最佳服務小區(qū)分布等仿真效果。隨著網絡不斷建設、網絡規(guī)模不斷擴大以及業(yè)務不斷發(fā)展，在保障覆蓋的基礎上，需要進一步增加考慮網絡容量等各項指標；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算規(guī)劃后業(yè)務性能，包括上下行的業(yè)務指標效果情況。這里以基于覆蓋及干擾仿真為例，重點介紹需要關注的RSCP及C／I效果圖層導出方式。

對于仿真軟件而言，在進行指標計算后可以直接生

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)現關注區(qū)域內存在的弱覆蓋及強干擾區(qū)域所處的位置，判斷該部分位置是否需要補點或者站點調整。由于數字地圖的局限性，一些特定區(qū)域(如部分無人區(qū)域、邊界內湖泊及山峰等)在數字地圖上不能得到非常直觀的體現。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，需要轉換效果圖為對應的Tab格式。采用Atoll工具進行仿真時，可以直接將圖層導出為Tab格式；不過在導出過程中，需要留意導出數據采用的坐標系配置與Maplnfo格式坐標系保持一致。

(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出為GoogleEarth支持的kml文件格式，要將圖層導出為kml格式有兩種方法：

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

②利用支持Atoll圖層導出的GoogleEarth Add-in插件實現仿真效果圖的Google Eath移植。在安裝完Add-in插件后，在Atoll對應的插件列表中激活該插件，點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據及標識，完成確認后圖層自動導入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進行RSCP及C1仿真，在Atoll、Maplnfo、GoogleEarth中的呈現效果對比分別如圖2、3所示：

分別對比RSCP及C／I圖層在不同工具中的呈現效果可以發(fā)現：

①通過Atoll工具可以整體直觀判斷當前關注區(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)域是否有補盲需求。

②仿真圖層導入Maplnfo二維地圖中后，效果圖邊緣出現一定的模糊化，整體效果也產生一定失真；因此僅僅借助MaplnfoT具進行分析，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，更加有利于指導規(guī)劃站點調整及仿真工參調整。因此，在實際站址規(guī)劃調整過程中，建議采用此方式進行規(guī)劃分析。

4結合GoogleEarth進行站點規(guī)劃

4.1實際案例情況說明

提取××地區(qū)現網站點工參數據，對該網絡采用Atoll進行RSCP及C／I仿真，將生成的仿真效果圖移植到GoogleEarth后，以發(fā)現的一處RSCP指標劣化較嚴重的區(qū)域規(guī)劃為例，分析判定本期規(guī)劃中的該區(qū)域站點增補及調整需求，提出合理的分析解決思路。

4.2規(guī)劃站點覆蓋需求分析

從圖4(a)可以看到，本期規(guī)劃區(qū)域內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)域進行重點關注：

(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，建議在規(guī)劃邊界內剔除該部分區(qū)域；

(2)如果弱覆蓋所處區(qū)域內有少許用戶且存在主干道，建議在保障道路覆蓋的基礎上進行一定的補點；

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

以仿真圖層中A所處區(qū)域為例，在GoogleEarth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)域進一步細化為四個部分，依次對每個部分單獨進行分析：

(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致；本期規(guī)劃可以對現有站點增加一個扇區(qū)，同時需要在區(qū)域內增補兩到三個站點。

(2)該部分區(qū)域遠離干道，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)劃中重點增強建筑片區(qū)內覆蓋。進一步放大后可以看到，該區(qū)域左側有一條主干道，主干道上無對應站點；因此，規(guī)劃中可以在主干道右側附近增加一個站點，利用一個扇區(qū)便可以解決建筑區(qū)弱覆蓋。

(3)該區(qū)域遠離主干道，區(qū)域內主要為一些廢棄農田等，基本接近無人區(qū)域；同時從仿真效果可以看到，右側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，建議增補一個站點延續(xù)覆蓋則可。

4.3站址增補規(guī)劃后效果分析

根據前面的分析，對現網A區(qū)域本期規(guī)劃增補站點情況如圖6所示，其中現網站點以帶扇區(qū)狀態(tài)呈現，增補站點僅以小圈圈標識：

采用同樣的方式對全網其他弱覆蓋區(qū)域進行分析補點，同時，結合現網絡測情況、業(yè)務密度圖、用戶投訴等各項信息，對規(guī)劃站點進行綜合分析調整，最終確定本期規(guī)劃輸出方案。對輸出信息表進一步仿真，各項指標均滿足規(guī)劃要求。

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作者簡介

季柳：工程師，碩士畢業(yè)于浙江大學工商管理專業(yè)，現就職于中國聯(lián)合網絡通信有限公司浙江省分公司，主要從事無線網絡規(guī)劃和建設工作。

黃小光：工程師，碩士畢業(yè)于重慶郵電大學信號信息處理專業(yè)，現就職于華信郵電咨詢設計研究院有限公司，主要從事NGN、GSM/GPRS/WCDMA/TD-SCDMA/CDMA2000接口信令監(jiān)測、無線網絡規(guī)劃、優(yōu)化、設計等工作。

汪偉：工程師，碩士畢業(yè)于浙江大學控制科學與工程專業(yè)，現任華信郵電設計研究院有限公司綜合院副所長，從事移動通信網絡的規(guī)劃、設計工作。