泰森多邊形小區(qū)柵格化處理與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法

余建平

泰森多邊形小區(qū)柵格化處理與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法

余建平

武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院鐵道通信與信號(hào)學(xué)院, 湖北 武漢 430205

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維過(guò)程中，無(wú)論是基站規(guī)劃還是基站入網(wǎng)后的優(yōu)化流程，很多場(chǎng)景需要結(jié)合小區(qū)的地理信息進(jìn)行鄰區(qū)以及涉及復(fù)用率參數(shù)配置的優(yōu)化，而傳統(tǒng)的人工方式，對(duì)于工作量需求較大。采用泰森多邊形的方式進(jìn)行小區(qū)的柵格化處理，完成小區(qū)與小區(qū)之間的層級(jí)統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)，完成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

泰森多邊形; 小區(qū)柵格化處理; 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

在傳統(tǒng)的人工鄰區(qū)優(yōu)化或者是基于自組織網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)鄰區(qū)關(guān)系優(yōu)化里，源小區(qū)與目標(biāo)小區(qū)之間，主要通過(guò)切換關(guān)系進(jìn)行添加與刪除。對(duì)于過(guò)覆蓋或者是欠覆蓋，主要通過(guò)小區(qū)間距離輔助進(jìn)行鄰區(qū)的添加與刪除。特大城市既有大型人流與業(yè)務(wù)密集的城區(qū)，也有人流與業(yè)務(wù)密度低的區(qū)域，同樣的小區(qū)間距離，小區(qū)隔離度差異很大，可能得到欠覆蓋或者過(guò)覆蓋不同的結(jié)論。本文采用泰森多邊形的方式進(jìn)行小區(qū)的柵格化處理，完成小區(qū)與小區(qū)之間的層級(jí)統(tǒng)計(jì)分析，基于泰森多邊形小區(qū)層級(jí)的優(yōu)化算法，完成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

1 泰森多邊形介紹

1.1 泰森多邊形

泰森多邊形又叫馮洛諾伊圖，是由一組由連接兩鄰點(diǎn)直線的垂直平分線組成的連續(xù)多邊形組成。N個(gè)在平面上有區(qū)別的點(diǎn)，按照最鄰近原則劃分平面，每個(gè)點(diǎn)與它的最近鄰區(qū)域相關(guān)聯(lián)。其特點(diǎn)是多邊形內(nèi)的任何位置離該多邊形的樣點(diǎn)（如居民點(diǎn)）的距離最近，離相鄰多邊形內(nèi)樣點(diǎn)的距離遠(yuǎn)，且每個(gè)多邊形內(nèi)含且僅包含一個(gè)樣點(diǎn)。

1.2 小區(qū)的柵格化處理

通過(guò)基站經(jīng)緯度信息，能完成基站的泰森多邊形柵格化。由于鄰區(qū)以及涉及復(fù)用率參數(shù)配置更多的是基于小區(qū)進(jìn)行配置，需要將同樣經(jīng)緯度，覆蓋不同方向的小區(qū)進(jìn)行泰森多邊形柵格化處理。因此，通過(guò)將小區(qū)經(jīng)緯度在其方位角方向，進(jìn)行一定距離偏移，完成同基站不同小區(qū)經(jīng)緯差異化，從而完成小區(qū)的泰森多邊形柵格化處理。

2 泰森多邊形在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的運(yùn)用

通過(guò)繪制泰森多邊形，在全網(wǎng)形成一個(gè)多邊形的網(wǎng)狀小區(qū)覆蓋范圍圖。從中了解長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）每個(gè)扇區(qū)的覆蓋范圍大小。從扇區(qū)A到扇區(qū)B，最少需要跨過(guò)5條泰森多邊形的邊界(即小區(qū)邊界)，就認(rèn)為扇區(qū)A與扇區(qū)B間的層級(jí)為5。

層級(jí)概念的引入可以優(yōu)化已有的一些優(yōu)化工具的算法，例如鄰區(qū)優(yōu)化和PCI（物理小區(qū)標(biāo)識(shí)）問(wèn)題檢查。并可以此為基礎(chǔ)提出新的優(yōu)化算法，例如覆蓋和容量模塊的算法、小區(qū)退服后的覆蓋補(bǔ)償模塊的算法。

2.1 鄰區(qū)優(yōu)化的算法改進(jìn)

2.1.1算法改進(jìn)原因一般基站會(huì)有些鄰區(qū)自優(yōu)化（ANR）功能，能夠自動(dòng)刪除一些無(wú)用的鄰區(qū)，但是都是需要在一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有一次切換發(fā)生，才會(huì)觸發(fā)鄰區(qū)的刪除。這種清除垃圾鄰區(qū)的方式雖然可以起到一定的鄰區(qū)優(yōu)化作用，但是無(wú)法優(yōu)化并刪除過(guò)遠(yuǎn)鄰區(qū)和切換指標(biāo)差的垃圾鄰區(qū)。這就需要開(kāi)發(fā)一種新的工具，加入小區(qū)層級(jí)，距離和切換指標(biāo)的判斷條件，來(lái)改進(jìn)現(xiàn)有的ANR功能算法。

2.1.2 改進(jìn)后的算法（1）數(shù)據(jù)輸入a.基礎(chǔ)規(guī)劃數(shù)據(jù)（目標(biāo)小區(qū)位置和方位角，鄰區(qū)位置和方位角）；b.目標(biāo)小區(qū)鄰區(qū)表；c.一段時(shí)間(例如7 d)目標(biāo)小區(qū)的鄰區(qū)對(duì)級(jí)別的切換嘗試和成功次數(shù)。

（2）基本判斷條件a.鄰區(qū)對(duì)間的切換嘗試次數(shù)（HO Attempts）（例如：100次）；b.鄰區(qū)對(duì)間的切換成功率（HO Successful Rate）(例如：50%)；c.鄰區(qū)間的小區(qū)層級(jí)數(shù)（Tiers）（例如：10層小區(qū)）；d.鄰區(qū)對(duì)所在基站間的距離（Distance）（例如：10 km）。

（3）不同標(biāo)準(zhǔn)靈活的條件選擇a.基于切換成功率差標(biāo)準(zhǔn)；b.基于鄰區(qū)對(duì)間切換過(guò)少的標(biāo)準(zhǔn)；c.以上標(biāo)準(zhǔn)還可以靈活結(jié)合小區(qū)層級(jí)和小區(qū)距離條件。

（4）優(yōu)化辦法一般在維護(hù)優(yōu)化中，對(duì)于不必要的鄰區(qū)會(huì)根據(jù)實(shí)際需求采用兩種不同的方法：把鄰區(qū)對(duì)加入黑名單、刪除鄰區(qū)。

2.1.3 算法驗(yàn)證把層級(jí)門(mén)限設(shè)置為10層后，發(fā)現(xiàn)ZHIDAN-LBBU31504-FRCJ-21有3個(gè)鄰區(qū)的層級(jí)數(shù)超過(guò)10層，如表1所示，且并無(wú)切換嘗試次數(shù)，建議刪除或加入黑名單。

表 1 層級(jí)超過(guò)10層的鄰區(qū)

2.2 PCI問(wèn)題優(yōu)化的算法改進(jìn)

2.2.1 算法改進(jìn)的原因PCI問(wèn)題包括PCI沖突, PCI混淆和模3/模30沖突。這些問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPI）。隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不斷變化，PCI問(wèn)題越來(lái)越多，需要消耗更多的人力資源去尋找并解決這些問(wèn)題。

2.2.2 改進(jìn)后的算法（1） 數(shù)據(jù)輸入a.基礎(chǔ)規(guī)劃數(shù)據(jù)（目標(biāo)小區(qū)的PCI，站址位置和方位角，鄰區(qū)的PCI，站址位置和方位角）；b.目標(biāo)小區(qū)鄰區(qū)表；c.一段時(shí)間目標(biāo)小區(qū)的鄰區(qū)對(duì)級(jí)別的切換嘗試和成功次數(shù)。

（2）基本判斷條件a.PCI沖突的檢查和解決判斷條件，解決PCI沖突，并重新建議一個(gè)新的PCI的準(zhǔn)則：小區(qū)間的層數(shù)大于一個(gè)門(mén)限值2（如7層），小區(qū)間的距離大于一個(gè)門(mén)限值2（如3 km）；b.PCI混淆的檢查和解決判斷條件。

如果源小區(qū)S擁有2個(gè)同頻同PCI的鄰區(qū)A和B，則判斷為PCI混淆。解決PCI混淆的方法有修改其中一個(gè)鄰區(qū)的PCI或刪除其中一個(gè)鄰區(qū)。使用修改PCI方式的條件與解決PCI沖突的條件一致，即：小區(qū)間的層數(shù)大于一個(gè)門(mén)限值2（如7層）；小區(qū)間的距離大于一個(gè)門(mén)限值2（如3 km）。

2.2.3 算法驗(yàn)證根據(jù)層級(jí)算法，發(fā)現(xiàn)HUANGSHAN-LBBU31451-FRCJ-17和PUFANGBO-LBBU29994 -FRCJ-20之間的層級(jí)只有5層，且距離只有2.3 km，如表2所示，均小于規(guī)劃設(shè)計(jì)復(fù)用要求。

表 2 HUANGSHAN-LBBU31451-FRCJ-17和PUFANGBO-LBBU29994-FRCJ-20之間的距離

2.3 覆蓋和容量?jī)?yōu)化算法的提出

2.3.1 算法提出的原因優(yōu)化常存在越區(qū)覆蓋和欠覆蓋的問(wèn)題，通過(guò)路測(cè)來(lái)檢查問(wèn)題點(diǎn)。這種方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還不能發(fā)現(xiàn)高層越區(qū)覆蓋問(wèn)題。通過(guò)KPI數(shù)據(jù)并結(jié)合站址的地理位置和小區(qū)間的層級(jí)關(guān)系，來(lái)分析越區(qū)和欠覆蓋問(wèn)題，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整電調(diào)天線的下傾角來(lái)優(yōu)化覆蓋并提高扇區(qū)的容量。

2.3.2 自動(dòng)診斷算法（1） 數(shù)據(jù)輸入a.基礎(chǔ)規(guī)劃數(shù)據(jù)（基站的經(jīng)緯度，小區(qū)的天線方位角，下傾角）；b.網(wǎng)管配置參數(shù)：鄰區(qū)表；c.網(wǎng)管KPI數(shù)據(jù)：每個(gè)鄰區(qū)對(duì)的切換嘗試次數(shù)和切換成功次數(shù)。

（2）越區(qū)覆蓋判斷越區(qū)切換嘗試次數(shù)：源扇區(qū)切換到一定層級(jí)(可調(diào)參數(shù))以外鄰區(qū)的切換嘗試總次數(shù)。越區(qū)切換比例：越區(qū)切換嘗試次數(shù)/源扇區(qū)在主瓣區(qū)域內(nèi)總的切換嘗試次數(shù)。如果越區(qū)切換比例大于一個(gè)門(mén)限值，就判斷為越區(qū)覆蓋。

（3）欠覆蓋的判斷源扇區(qū)到1層鄰區(qū)的切換失敗率大于一定門(mén)限值；源扇區(qū)總的切換失敗率大于一定門(mén)限值；源扇區(qū)到1層鄰區(qū)的過(guò)晚切換比例大于一定門(mén)限值。

2.3.3 算法驗(yàn)證如表3所示，挑選KELAMAYI-LBBU31702-FRCJ-21。發(fā)現(xiàn)有個(gè)4層外扇區(qū)，其中BUYECHENG-LBBU29997-FRCJ-22的切換嘗試占比高達(dá)16%，大于設(shè)置的越區(qū)切換嘗試次數(shù)占比門(mén)限(10%)，因此判斷存在越區(qū)切換現(xiàn)象。

表 3 外扇區(qū)切換嘗試次數(shù)及切換占比

2.4 小區(qū)退服后覆蓋補(bǔ)償算法的提出

2.4.1 算法提出的原因在日常優(yōu)化中，常遇到小區(qū)臨時(shí)退服的問(wèn)題。小區(qū)退服的覆蓋補(bǔ)償算法就是考慮通過(guò)軟件及時(shí)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)退服小區(qū)，利用周邊1層扇區(qū)的天饋調(diào)整來(lái)彌補(bǔ)退服小區(qū)的覆蓋空洞。

2.4.2 自動(dòng)診斷算法（1）數(shù)據(jù)輸入a.基礎(chǔ)規(guī)劃數(shù)據(jù)（基站的經(jīng)緯度，小區(qū)的天線方位角，下傾角）；b.網(wǎng)管配置參數(shù)：鄰區(qū)表；c.網(wǎng)管中的小區(qū)告警信息和KPI指標(biāo)。

（2）退服小區(qū)的識(shí)別a.監(jiān)控基站的告警信息，判斷小區(qū)是否退服；b.根據(jù)無(wú)線資源控制(RRC)連接嘗試次數(shù)，在幾次ROP匯報(bào)時(shí)間內(nèi)都為0，判斷小區(qū)退服。

（3）覆蓋空洞的判斷a.定義退服小區(qū)和周邊所有一層小區(qū)為一個(gè)臨時(shí)的相關(guān)簇C；b.統(tǒng)計(jì)退服前一段時(shí)間這個(gè)簇C的平均RRC連接嘗試次數(shù)（THR_1）和平均信道質(zhì)量指示(CQI)(THR_2)；c.統(tǒng)計(jì)退服后一段時(shí)間這個(gè)簇C的平均RRC連接嘗試次數(shù)(KPI_1)和平均CQI(KPI_2)；d.如果(KPI_1

（4）選擇和排序候選補(bǔ)償小區(qū)a.退服小區(qū)周邊所有1層鄰區(qū)都是候選小區(qū)；b.估算每個(gè)鄰區(qū)在覆蓋空洞處的覆蓋潛在能力，并用覆蓋能力分值來(lái)排序。

（5）確定補(bǔ)償小區(qū)在此階段，需要評(píng)估候選補(bǔ)償小區(qū)的擁塞程度。選擇擁塞指標(biāo)都小于一定門(mén)限，且在（4）排序最前的小區(qū)為最終補(bǔ)償小區(qū)。

（6）退服小區(qū)恢復(fù)后補(bǔ)償小區(qū)恢復(fù)若退服小區(qū)恢復(fù)，需恢復(fù)補(bǔ)償小區(qū)的一切電調(diào)電線的調(diào)整。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)泰森多邊形柵格化處理，引入層級(jí)的概念，進(jìn)行鄰區(qū)優(yōu)化和PCI問(wèn)題檢查，并以此為基礎(chǔ)提出覆蓋和容量模塊的算法、小區(qū)退服后的覆蓋補(bǔ)償模塊的算法，這些新的優(yōu)化算法能很好的自然應(yīng)對(duì)密集城區(qū)和稀疏郊區(qū)基站密度帶來(lái)的差異，統(tǒng)一到一個(gè)單一的算法來(lái)處理，起到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)作用。

[1] 祁春陽(yáng),戴歡,趙曉燕,等.基于虛擬力和泰森多邊形的分布式覆蓋算法[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2018,39(3):606-611

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A Method of Cell Grid Process and Network Optimization with Tyson Polygon

YU Jian-ping

430205,

In the process of network operation, no matter whether it is the base station planning or the optimization process after the base station enters the network, many scenes need to combine the geographic information of the community and optimize the configuration of the reuse rate parameters, while the traditional manual method is more demanding for the workload. Tyson polygon is used to handle the cell grid processing, and the hierarchical statistical analysis between the cell is completed. Combined with the existing network performance data,The network optimization is completed.

Tyson polygon; cell grid process; network optimization

TN915.07

A

1000-2324(2019)03-0492-03

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.03.030

2019-01-17

2019-03-15

余建平(1966-),女,本科,副教授,主要從事通信技術(shù)工作. E-mail:490703811@qq.com