基于GIS的網(wǎng)絡(luò)越區(qū)覆蓋模擬仿真方法研究

田增彬 朱立 趙曉丹

摘要：該文基于當(dāng)?shù)責(zé)o線網(wǎng)絡(luò)的路測掃頻數(shù)據(jù)，對經(jīng)典的COST231-Hata模型進(jìn)行本地化校正，搭建基于GIS的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋仿真平臺，以實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的模擬；在此基礎(chǔ)上，針對城區(qū)無線通訊因基站密度過大普遍存在的越區(qū)覆蓋問題進(jìn)行了討論，分析了基站載頻、基站高度、以及天線俯仰角等對無線信號傳播的影響，通過仿真平臺模擬，調(diào)整相關(guān)工程參數(shù)以改善基站間的越區(qū)覆蓋問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的合理優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：本地化校準(zhǔn)；越區(qū)；覆蓋模擬；地理信息系統(tǒng)

中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)16-3994-04

The Research of Coverage Simulation Modeling of Wireless Network Based on GIS

TIAN Zeng-bin1，ZHU Li2，ZHAO Xiao-dan3

(1.Navy Armament Department, Beijing 100841, China; 2.East China Institute of Technology, Nanchang 330000, China; 3.Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)

Abstract：This paper realized the localization correction of COST231-Hata model based on the drive test data，and setup a simulation plat? form of wireless network coverage based on GIS. According to the problem of cross-zone coverage in dense urban area, the relationship between radiation frequency, stations height, antenna elevation angle and the cross-zone coverage has been discussed. Through simulation on platform, the relative parameters have been adjusted to solve the cross-zone coverage problem effextively. And the optimization of wire? less network is realized.

Key words：localization tuning; cross-zone; coverage simulation; GIS

隨著我國無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)量負(fù)載不斷加重，為了保證通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定高效地運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)的研究受到了移動運(yùn)營商的廣泛重視[1-2]。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化即通過實(shí)時采集服務(wù)中的無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，獲取無線網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，分析降低網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的各種因素，希望通過調(diào)整基站技術(shù)參數(shù)、改善系統(tǒng)硬件等方法，提高無線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率[3-4]。在無線通信興起之初，為了提高通信基建設(shè)備的使用效率，移動運(yùn)營商往往希望無線基站能夠覆蓋盡可能大的區(qū)域。隨著無線業(yè)務(wù)的迅猛擴(kuò)張，用戶數(shù)量得到迅速增長，運(yùn)營商趨向于建設(shè)高密度的基站，無線環(huán)境得到持續(xù)擴(kuò)容，導(dǎo)致基站間網(wǎng)絡(luò)越區(qū)覆蓋問題日益嚴(yán)重，直接影響了接通率、通話質(zhì)量、切換成功率等無線網(wǎng)絡(luò)特性的重要指標(biāo)[5]。

該文基于當(dāng)?shù)責(zé)o線網(wǎng)絡(luò)的路測掃頻數(shù)據(jù)，對經(jīng)典的COST231-Hata模型進(jìn)行本地化校正，搭建基于GIS的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋仿真平臺，以實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的模擬；在此基礎(chǔ)上，針對城區(qū)無線通訊因基站密度過大普遍存在的越區(qū)覆蓋問題進(jìn)行了討論，分析了基站載頻、基站高度、以及天線俯仰角等對無線信號傳播的影響，通過仿真平臺模擬，調(diào)整相關(guān)工程參數(shù)以改善基站間的越區(qū)覆蓋問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的合理優(yōu)化。

圖3不同基站高度下電磁波傳播的路徑損耗

假設(shè)基站有效覆蓋范圍的信號強(qiáng)度≤102dB，載頻為1800MHz，為了直觀地描述不同基站配置對小區(qū)覆蓋的影響，在數(shù)字地圖上模擬信號覆蓋，如圖4所示，其中，（a）（b）（c）分別為40m高度基站、80m高度基站和150m高度基站的有效覆蓋范圍。

該基站的覆蓋范圍超過了2km，而基站間距只有400m，顯然，這會導(dǎo)致嚴(yán)重的越區(qū)覆蓋問題。根據(jù)天線特性及天線理論，基站分布間距與基站天線俯仰角存在如下關(guān)系[7]：

圖8天線俯仰角調(diào)整前后小區(qū)覆蓋范圍

仿真結(jié)果顯示，天線參數(shù)調(diào)整前，因區(qū)域內(nèi)基站分布較為集中，天線俯仰角壓得不夠低，以致網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑達(dá)到2.3km；而經(jīng)調(diào)整增加天線下傾角后，小區(qū)范圍顯著縮小，達(dá)到了在當(dāng)?shù)鼗久芏拳h(huán)境下基于理論合理的小區(qū)覆蓋半徑。

該文基于當(dāng)?shù)責(zé)o線網(wǎng)絡(luò)的路測掃頻數(shù)據(jù)，對經(jīng)典的COST231-Hata模型進(jìn)行本地化校正，搭建基于GIS的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋仿真平臺，以實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的模擬；在此基礎(chǔ)上，針對城區(qū)無線通訊因基站密度過大普遍存在的越區(qū)覆蓋問題進(jìn)行了討論，分析了基站載頻、基站高度、以及天線俯仰角等對無線信號傳播的影響，通過仿真平臺模擬，調(diào)整相關(guān)工程參數(shù)以改善基站間的越區(qū)覆蓋問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的合理優(yōu)化。

[1]宋俊德,雷紅艷,潘陽發(fā).我國無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化和管理的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].通信世界,2000(5).

[2]孫研.移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的發(fā)展方向[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化, 2005(3):1-2.

[3]萬曉榆,萬敏,李怡濱. CDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[M].北京:人民郵電出版社, 2003

[4] Wu Jiao, Huang Yiling, Wei Zaixue, et al. A Novel Model of Drive Test Data Processing in Wireless Network Optimization[C]. The 17th Annual IEEE International Symposium on Personal.