針對工信部四個主要頻率指標(biāo)的改進(jìn)型搜集分析系統(tǒng)

張守國 凌文杰 魏小燕

【摘? 要】針對目前工信部頻率評價過程中遇到的困難和問題，以公眾移動網(wǎng)為例，探討基于北向接口性能數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)和MR數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率評價的可行性，目的是進(jìn)一步提高頻率評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。文中結(jié)合實際移動網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，給出了頻率占用度、區(qū)域覆蓋率等頻率評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)分析處理和統(tǒng)計方法，并驗證了方法的可行性。

【關(guān)鍵詞】頻率占用度;區(qū)域覆蓋率;用戶承載率;年時間占用度

1? ?引言

根據(jù)工信部《暫行規(guī)定》要求，通過頻率占用度、區(qū)域覆蓋率、用戶承載率、年時間占用度四個指標(biāo)對10類系統(tǒng)頻率使用情況進(jìn)行評價。目前基于測試、仿真和調(diào)研的方法，基本可以實現(xiàn)《暫行規(guī)定》要求的四個指標(biāo)統(tǒng)計。但實際操作中，由于監(jiān)測站數(shù)量少、工參信息準(zhǔn)確性、傳播模型等因素的影響，評價結(jié)果精度還存在一定的局限性。針對存在的問題，提出基于北向接口性能數(shù)據(jù)和MR數(shù)據(jù)來完善現(xiàn)有頻率評價方法。下文以公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)為例，探討該頻率評價方法的實現(xiàn)方式和可行性。

2? ?頻率評價數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)

傳統(tǒng)頻率評價數(shù)據(jù)收集主要由監(jiān)測站完成，監(jiān)測站由室外天線、接收機(jī)、測向機(jī)、工控機(jī)等網(wǎng)元組成。接收機(jī)和測向機(jī)通過串行接口連接到工控機(jī)，由工控機(jī)下發(fā)測試任務(wù)對指定頻率進(jìn)行測量，并將測試結(jié)果上傳給工控機(jī)。工控機(jī)按照標(biāo)準(zhǔn)格式上傳到無線電一體化平臺，進(jìn)行后臺數(shù)據(jù)分析處理。圖1為某地市監(jiān)測站連接示意圖：

改進(jìn)型無線電一體化平臺增加專業(yè)網(wǎng)管接口，通過公眾移動通信網(wǎng)北向接口定期提取基站頻率配置信息、測量報告、小區(qū)和頻點(diǎn)承載業(yè)務(wù)量等信息，同時收集各個運(yùn)營商在網(wǎng)基站和小區(qū)經(jīng)緯度信息，錄入無線電一體化平臺。由無線電一體化平臺基于性能統(tǒng)計和MR數(shù)據(jù)生成頻率評價報告，圖2為公眾移動網(wǎng)專業(yè)網(wǎng)管和平臺對接示意圖：

3? ?改進(jìn)型的頻率評價方法

3.1? 頻率占用度

指標(biāo)定義為實際使用頻率范圍與行政許可批準(zhǔn)的使用范圍之比。目前基于監(jiān)測站測試得到，其局限性表現(xiàn)為移動公眾通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)信道是根據(jù)業(yè)務(wù)占用情況進(jìn)行發(fā)射，另外有些頻點(diǎn)專門用于室內(nèi)覆蓋或微小區(qū)使用，監(jiān)測站無法監(jiān)測到，會造成統(tǒng)計失真。

針對上述統(tǒng)計存在的問題，可以通過北向接口獲取基站狀態(tài)數(shù)據(jù)、各個基站和小區(qū)頻率配置（包括頻點(diǎn)和帶寬）信息、統(tǒng)計激活態(tài)基站的頻點(diǎn)配置，得到現(xiàn)網(wǎng)在用頻率范圍或頻點(diǎn)數(shù)量。按公式（1）計算可以得到全網(wǎng)、不同區(qū)域的頻率占用度情況。

以某地市移動900 MHz系統(tǒng)為例，900 MHz分配頻段：上行885 MHz—909 MHz，下行930 MHz—954 MHz，對應(yīng)頻點(diǎn)99個，其中PGSM頻點(diǎn)94個，EGSM頻點(diǎn)5個。基于激活基站頻率配置表統(tǒng)計，可以得到實際宏站使用頻點(diǎn)88個，室分使用頻點(diǎn)6個，合計使用頻點(diǎn)94個（EGSM的5個頻點(diǎn)未使用），計算得到其頻率占用度為94.95%。表1為某系統(tǒng)GSM900網(wǎng)絡(luò)頻率配置示例，表明頻點(diǎn)24、27、35、43、83、85已被分配使用。

3.2? 區(qū)域覆蓋率

指標(biāo)定義為取得許可頻率開展無線電業(yè)務(wù)的實際使用地域與行政許可批準(zhǔn)頻率使用地域的面積比。目前采用仿真的方法統(tǒng)計該指標(biāo)，由于工參信息不準(zhǔn)，如天線增益、輸出功率、高度等，另外傳播模型限制，仿真結(jié)果和實際覆蓋會存在偏差。

針對區(qū)域覆蓋率傳統(tǒng)統(tǒng)計方法存在的困難，可以通過北向接口提取MR數(shù)據(jù)，在一體化平臺內(nèi)完成數(shù)據(jù)處理，生成區(qū)域覆蓋率。圖3為基于MR的覆蓋評估示意圖：

具體實現(xiàn)過程如下：

（1）通過北向接口收集各個運(yùn)營商不同頻段各個小區(qū)的MR信息;

（2）通過三角定位或指紋算法生成MR經(jīng)緯度信息;

（3）將MR按照50 m柵格化，對柵格內(nèi)MR的接收電平RSRP進(jìn)行平均;

（4）根據(jù)覆蓋電平要求和頻率行政許可覆蓋柵格范圍，判斷哪些柵格為要求覆蓋且覆蓋電平達(dá)到電平門限的柵格（即正常覆蓋柵格數(shù)），哪些柵格為超范圍覆蓋的柵格;

（5）按照下面公式計算區(qū)域覆蓋率：

以某地市移動900 MHz網(wǎng)絡(luò)為例，按照50 m×50 m柵格劃分，統(tǒng)計有覆蓋（dl rxlev>-95 dBm）柵格數(shù)與需覆蓋柵格數(shù)比值，得到900 MHz頻率區(qū)域覆蓋率約為95.79%。

3.3? 用戶承載率

指標(biāo)定義為在許可范圍內(nèi)系統(tǒng)實際承載用戶數(shù)量與系統(tǒng)所能承載的用戶數(shù)量比。目前采用調(diào)研得到該指標(biāo)。受限于業(yè)務(wù)模型多樣性，尤其是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)或語數(shù)混合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，由于不同業(yè)務(wù)對感知要求的差異，理論承載用戶數(shù)較難準(zhǔn)確計算。

針對用戶承載率統(tǒng)計中存在的困難，建議將用戶承載率改為無線利用率，同時增加頻率利用率，后者用于橫向評估各個運(yùn)營商頻率滿足情況。通過無線電一體化平臺定期從各個運(yùn)營商提取信道配置情況、日均業(yè)務(wù)量、忙時業(yè)務(wù)量和忙時信道占用數(shù)，按照公式（3）和公式（4）自動計算出不同運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)頻率利用率、無線利用率或信道占用率。

頻率利用率可用于不同運(yùn)營商頻率資源忙閑程度橫向比對，評價各個運(yùn)營商頻率資源的相對緊張程度，為下階段頻率分配提供參考。對語數(shù)混合業(yè)務(wù)，如GSM制式網(wǎng)絡(luò)既有語音又有數(shù)據(jù)，可分別按照語音和數(shù)據(jù)兩個維度計算業(yè)務(wù)量，然后按照每愛爾蘭和每kB流量的費(fèi)用折算為經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合評估。

以某地市移動1 800 MHz網(wǎng)絡(luò)為例，下行分配帶寬25 MHz，總業(yè)務(wù)信道配置數(shù)為163 286個，自忙時業(yè)務(wù)信道平均占用數(shù)為78 723個，日均業(yè)務(wù)量約為70萬愛爾蘭，可計算得到頻率利用率為0.028 erl/Hz，信道占用率為48.21%。

3.4 年時間占用度

指標(biāo)定義為一年中實際使用頻率的天數(shù)（或小時數(shù)）與全年天數(shù)（或小時數(shù)）之比。目前基于監(jiān)測站測試對該指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計。

一方面通過監(jiān)測站測試得到，另一方面可以通過北向接口獲取各個小區(qū)或頻點(diǎn)承載的業(yè)務(wù)量，如流量或話務(wù)量（無法區(qū)分到頻點(diǎn)的按照小區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計），統(tǒng)計得各個頻點(diǎn)的占用時長。相比監(jiān)測站測試結(jié)果，后者統(tǒng)計結(jié)果更為完整。

頻點(diǎn)占用判斷條件：若時段內(nèi)頻點(diǎn)業(yè)務(wù)量大于0或分配次數(shù)大于0，則認(rèn)為該頻點(diǎn)該時段被占用，標(biāo)記為1，否則為0，具體如表2所示。

年時間占用度計算公式如公式（5）所示：

以某地市移動900 MHz系統(tǒng)為例，通過OMCR提取各個時段小區(qū)頻點(diǎn)配置和業(yè)務(wù)量，若小區(qū)業(yè)務(wù)量大于0，則判斷該小區(qū)頻率被占用。按此統(tǒng)計，頻點(diǎn)1～94的年時間占用度為100%，頻點(diǎn)1020～1024的年時間占用度為67.67%（為避免影響GSM-R專網(wǎng)，2018年8月份后，頻率重耕退出EGSM 1020～1024頻點(diǎn)）。另外也可以根據(jù)各個頻點(diǎn)的承載業(yè)務(wù)量和方差，評估不同制式頻率使用是否均衡。

4? ?結(jié)束語

基于性能數(shù)據(jù)和MR數(shù)據(jù)對頻率使用情況進(jìn)行綜合評估，可以提供各頻率使用單位不同網(wǎng)絡(luò)制式頻率資源使用情況，為無委后期頻率資源分配提供參考。同時基于空口監(jiān)測數(shù)據(jù)回傳，在后臺對干擾、非法用頻等情況進(jìn)行監(jiān)測分析，并利用多個監(jiān)測站監(jiān)測到的干擾數(shù)據(jù)在后臺實現(xiàn)對干擾源進(jìn)行精準(zhǔn)定位，有助于發(fā)現(xiàn)和解決非法用頻問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 工業(yè)和信息化部無線電管理局. 無線電臺站管理業(yè)務(wù)手冊[S]. 北京： 人民郵電出版社， 2016.

[2] 3GPP TS 36.101. UE radio transmission and reception[S].

[3] 張新程. LTE空中接口技術(shù)與性能[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2009.

[4] 3GPP TS 04.08. Mobile radio interface layer 3 specification [S].

[5] 沈嘉，索士強(qiáng). 3GPP長期演進(jìn)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2008.