一種基于流量分布的無線網(wǎng)絡廣覆蓋精確優(yōu)化方法

高忠鋒

摘 要：基于回報效益目標的考慮，網(wǎng)絡資源會在用戶較為集中的位置進行投放，但傳統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃中關(guān)于網(wǎng)絡覆蓋問題的解決還存在著一定的不足之處，需要積極探究更為合理的方案實現(xiàn)無線網(wǎng)絡覆蓋優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：流量分布；無線網(wǎng)絡廣覆蓋；精確優(yōu)化

前言：在網(wǎng)絡覆蓋范圍的不斷擴展下，加之移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，農(nóng)村電商成為近年來農(nóng)村經(jīng)濟的重點扶持項目，在此發(fā)展趨勢下，各地區(qū)對于網(wǎng)絡的需求不斷增加，而網(wǎng)絡建設(shè)當前在部分農(nóng)村地區(qū)或是偏遠地區(qū)還不能夠?qū)崿F(xiàn)完全覆蓋，有待進一步改進。

一、無線網(wǎng)絡覆蓋優(yōu)化常用方案

（一）構(gòu)建無線直放站優(yōu)化盲區(qū)

直放站的其中一項作用是對移動無線信號進行放大處理，在實現(xiàn)此功能的過程中主要應用到射頻轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，此種配置模式所體現(xiàn)出來的優(yōu)勢在于雖然整個系統(tǒng)的用戶量不會因此而有所增加，但卻能夠發(fā)揮均衡容量及擴大覆蓋的作用。在室外設(shè)置直放站，偏遠地區(qū)或是山區(qū)等網(wǎng)絡盲區(qū)均能夠?qū)崿F(xiàn)定點覆蓋，有助于擴大網(wǎng)絡覆蓋范圍[1]。在直放站配置模式中，一種較為常見的形式為室內(nèi)分布系統(tǒng)，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在可實現(xiàn)移動信號立體覆蓋，當前比較常用在地下室或是車庫等領(lǐng)域。

（二）無源分布式室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)

無源分布系統(tǒng)借助于無源分配器，能夠?qū)⑽⒎涓C信號分配到各個區(qū)域，此種優(yōu)化方案的優(yōu)勢體現(xiàn)在技術(shù)較為成熟、建設(shè)成本較低、適用范圍較廣等，且無元器件不需要供電。另外，無元器件應用較為普遍，所應用的配件也較為常見，不會受到光與熱等外部因素的影響，同時各天線的有效功率輻射較大，能夠覆蓋的范圍較廣。但此種優(yōu)化方案也存在著一定的不足之處，包括纜徑較粗，體積較大等，所占用的空間較大，施工線路會受到諸多影響；基于路徑損耗相對較大，為此，傳輸長度會受到一定限制[2]。

（三）光線+電+無線混合分布式覆蓋系統(tǒng)

就大型建筑而言，其傳輸距離較長，為降低傳輸損耗，可選擇光線傳輸信號，其重量較輕施工較為方便，且其自身傳輸損耗相對較小，為此，在進行遠距離線路傳輸中可應用光線分布系統(tǒng)。但值得關(guān)注的問題為，光線所用成本較大，動態(tài)范圍較小，遠端需要供電，后期維護工作難度較大，為此，可選擇光線+電混合分布方式，在微蜂窩位置裝設(shè)光線端機，獲取微蜂窩信號，借助于光線傳輸?shù)竭h端光端機，或經(jīng)由饋線與天線將信號進行輸出。在微蜂窩周邊應用無源方式，應用饋線直接引入基站信號，若與微蜂窩距離較遠。

二、基于流量分布的無線網(wǎng)絡廣覆蓋精確優(yōu)化方案

（一）系統(tǒng)構(gòu)成

優(yōu)化方案的基礎(chǔ)流程為，首先，實現(xiàn)MR數(shù)據(jù)定位及地理柵格化，在此過程中主要應用到的技術(shù)為AOA及Tadv定位算法；其次，實現(xiàn)地理柵格化之后，將每個柵格中所存在的MR數(shù)量作為權(quán)重，以此來進行柵格流量情況的評估；再次，將數(shù)據(jù)流量與質(zhì)量情況作為權(quán)重，掌握到方案實施對象每個柵格的經(jīng)緯度，以其矢量方向視為方位角，明確方案實施對象無線網(wǎng)覆蓋優(yōu)化方案相關(guān)參數(shù)。應用此優(yōu)化方案的系統(tǒng)涵蓋著數(shù)據(jù)解析模塊、用戶分布模型構(gòu)建、MR定位、覆蓋距離與基站方位角生成等幾個構(gòu)成部分[3]。

（二）技術(shù)方案

建立在大數(shù)據(jù)分析辦法及工具平臺，對NMS獲取到的MR數(shù)據(jù)給予解析，將解析后的結(jié)果作為基礎(chǔ)了解各項字段與數(shù)值；將優(yōu)化方案實施對象作為一個單位存在完成歸置；充分發(fā)揮出柵格化處理作用及MR定位的作用，完成每個柵格流量情況與質(zhì)量情況的評估；以網(wǎng)絡覆蓋中心點作為起始點，生成相應模塊，并將其流量情況及質(zhì)量情況視為權(quán)重，計算出優(yōu)化方案實施對象網(wǎng)絡分布方向與系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)。

1.數(shù)據(jù)解析

在進行數(shù)據(jù)解析的過程中，其中一項主要工作為對MR數(shù)據(jù)的解析，在此期間主要應用到終端與eNodeB在業(yè)務期間進行相關(guān)數(shù)據(jù)的測量，同時階段性將所測量到的數(shù)據(jù)傳送到NMS系統(tǒng)中。經(jīng)由解析活動可以了解到的相關(guān)信息為字段及數(shù)值情況，也能夠了解到優(yōu)化方案實施對象的網(wǎng)絡用戶基礎(chǔ)分布情況，為后續(xù)工作的開展提供基礎(chǔ)參考。

2.構(gòu)建用戶分布模型

建立在模型匹配無監(jiān)督聚類算法基礎(chǔ)上，經(jīng)由優(yōu)化實際數(shù)據(jù)及模型適配度，可發(fā)揮的作用為掌握不同網(wǎng)絡覆蓋系統(tǒng)的可能性，并將此作為基礎(chǔ)對各優(yōu)化方案做出評估。無線網(wǎng)環(huán)境下，網(wǎng)絡用戶在實現(xiàn)信息傳遞等行為時，會直接向基站發(fā)布測量數(shù)據(jù)，基于此，在海量MR數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可靠的還原出用戶的業(yè)務信息，從而構(gòu)建完整的用戶分布模型，并將此模型作為基礎(chǔ)量化網(wǎng)絡質(zhì)量。

3.MR定位

利用相關(guān)技術(shù)及算法，設(shè)定MR與基站之間的距離為d，MR與基站正北方向的角度設(shè)定為q，明確二維向量（d，x），同時將基站作為作為標準，計算MR位置的坐標，實現(xiàn)最終定位，后基于三維地圖，進行地理柵格化。首先，對MR與基站距離d的計算。應用Tadv距離計算辦法，Ts是TD-LTE系統(tǒng)最小時間單位。1Ts=1/（15000*2048）s，對應距離：（3*1081/15000*2048）/2=4.89m。即距離=傳播速度*1Ts/2，則1個Tadv對應距離為1Tadv=16Ts=16*4.89m=78.12m。其次，MR與基站角度q計算。在LTE系統(tǒng)中，MR.LteScAOA設(shè)定為UE相對參考方向的估計角度，測量參考方向則為基站正北逆時針方向，應用MR.LteScAOA能夠計算出MR樣點相對基站的角度=360-MR.LteScAOA/2。如圖1所示，設(shè)定基站坐標（x0，y0），則能夠獲取到MR坐標x=x0+dsinx，y=y0+dcosq。

4.方位角參數(shù)值計算

經(jīng)由計算小區(qū)與覆蓋方向矢量，將直角坐標系下弧度轉(zhuǎn)變?yōu)檎睘閰⒖紝ο蠼嵌?，獲取到小區(qū)方位角參數(shù)設(shè)置值。設(shè)定小區(qū)坐標（x0，y0），覆蓋中心作為（x，y），相對與正北方向的弧度=π/2-Arctan（（y-y0）/（x-x0）），小區(qū)方位角=R*180/π。參考用戶實際業(yè)務信息，應用地理柵格化、MR定位等算法，精確計算出用戶實際業(yè)務發(fā)生位置及基站天線覆蓋距離等，將此作為優(yōu)化指導方向，擴大無線網(wǎng)絡覆蓋范圍。

結(jié)論：文中闡述了幾種以往常用的無線網(wǎng)絡覆蓋范圍優(yōu)化方案，雖然能夠達到一定優(yōu)化效果，但均存在著一定不足之處，而基于流量分布的廣覆蓋網(wǎng)絡參數(shù)配置方案的應用效果明顯更為理想。建立在流量分布的無線網(wǎng)絡廣覆蓋精確優(yōu)化方案主要是利用MR數(shù)據(jù)實現(xiàn)定位與地理柵格化計算，再經(jīng)由相關(guān)數(shù)據(jù)分析，精準設(shè)計小區(qū)天線參數(shù)配置方案，有效的解決了以往優(yōu)化方案所存在的局限性，實現(xiàn)無線網(wǎng)覆蓋的最優(yōu)配置。

參考文獻：

[1]毛科技，方凱，戴國勇，等.基于改進蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡柵欄覆蓋優(yōu)化研究[J].傳感技術(shù)學報，2015，28（07）：1058-1065.