结合无线仿真进行3G站点规划的方法探讨

季柳 黄小光 汪伟等

[摘要]文章对3G网络规划仿真方法进行探讨，重点分析如何利用各项工具，对比了不同工具对仿真图层呈现效果的优劣性：以一处特定区域弱覆盖分析为例，描述了该区域规划的思路及解决方案，对无线网络规划具有一定指导意义。

[关键词]无线网络仿真3G站址规划RSCPC／IAtollGoogleEarth

1引言

3G网络已在全国各省市大规模进行建设。作为叠加在庞大2G系统上的一个新网络，在实际建设过程中，如何充分利用现有2G网络各项资源，并在此基础上进行3G站点扩大化建设，提升资源使用效率，减少投资成本；如何合理规划未来网络站点分布体系，科学选点，为下一代网络建设提前修桥铺路，使新建网络与现有网络实现互补，提升网络性能，保障网络质量等，已日渐成为网络规划设计人员需要重点考虑的问题。

本文重点分析在日常规划工作中，如何利用仿真工具实现3G网络仿真，如何在获得仿真效果的情况下，充分利用各种规划工具，直观清晰地呈现仿真信息；并从基本覆盖的角度，深度分析覆盖建设需求，得到合理站点规划方案，指导站址配置建设。

2基站规划工具及规划流程介绍

2.1无线网络规划工具

除基本的Office工具外，在无线网络规划中，离不开各种专业工具，主要包含日常地理信息浏览工具GoogleEarth、Maplnfo及无线网络规划仿真平台等。

GoogleEarth采用3D地图定位技术，可以在3D地图上搜索特定区域，缩放虚拟图片，该工具主要通过访问Keyhole的航天和卫星图片扩展数据库来实现各项功能。在无线网络规划中，需要利用的主要功能包括：

(1)结合卫星图片、地图以及强大的Google搜索技术，查找需要关注信息数据；

(2)关注目标输入、放大；

(3)获取3D地形和建筑物立体信息；

(4)导入及保存自定义图层、共享搜索和收藏夹；

(5)添加自己的信息注释。

Maplnfo是一种数据可视化、信息地图化的桌面解决方案，其含义是“Mappfng+Information(地图+信息)”，即：地图对象+属性数据。结合Maplnfo工具，可以导入规划区域内的二维地图，制作站点分布图层，实现布点分析及创建专题地图等。

业界较为成熟的仿真平台有TCP、NPS、Atoll等，可以实现站点弱覆盖分析、业务密度图制作、规划区域用户行为分析以及规划后站点仿真分析等各项功能。

2.2无线网络规划流程

对于3G无线网络规划，总体思路基本一致：

(1)首先分析建网基本原则及目标，明确建设容量、覆盖及质量需求，获取现网基础数据，分析目前网络存在的问题；

(2)在规划原则指导下，结合网络容量及覆盖情况，综合考虑2G网络站点建设分布、用户分布、业务密度等，规划目标覆盖区域的站点规模及站址分布等；

(3)结合数字地图、传播模型、初规划数据，对即将实施的网络进行仿真，根据仿真结果调整站点，并且对网络性能进行评估，获取最佳建设方案。

3G网络规划所遵循的一般流程如图1所示：

下文主要探讨如何挖掘网络高业务量区域，获取规划过程中待解决的深度覆盖需求情况；同时以Atoll仿真为例，研究如何对无线网络进行仿真以及关键图层的导出方式，并通过仿真效果指导站点调整，制定合理规划方案。

3无线网络仿真功能实现及图层导出

3.13G网络仿真总体过程介绍

采用Atoll进行无线网络仿真，主要仿真步骤为：

(1)安装Atoll并注册；

(2)导入三维地图：heights→clutter→vector；

(3)导入sites信息；

(4)导入Antennas信息数据；

(5)导入Transmitters数据；

(6)导入Transmitters中对应的cell数据；

(7)设定仿真参数及传播模型等，设定计算指标(如RSCP、C/I等)并计算；

(8)保留覆盖效果和干扰效果图层，生成仿真报告结果。

3.23G网络输入及参数配置

(1)仿真数据采集和导入

1)地图数据。目前工程设计可拿到的电子地图的精度有20m、50m和5m。对于室外宏蜂窝，我们使用通用传播模型SPM，采用精度20m的地图是较为合理的。导入地图时，需要明确所拿到地图的数据采用的坐标系(目前很多基站坐标信息都是基于WGS84坐标系的)，避免造成基站坐标系和地图坐标系不匹配。

2)天线数据。需准备导入仿真工具的天线数据。

3)基站数据。在数据导入前需要准备好本次仿真采用的基站表及扇区信息，站点规模包括：①前期工程后与规划口径规模一致的现网站点信息；②本期新选点初始站点信息。在站点信息配置过程中，对于前期站点采用实际挂高、方向角、下倾角等实际数据，对新选站点可以统一进行挂高、方向角、下倾角默认配置，在仿真过程中进行工参调整。

(2)仿真参数设置

1)信道模型。可以采用TU3、TU50和RA120，其中TU3、TU50适用于城市环境，RA120适用于农村环境。

2)承载设置。3G规定的承载包括：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。不同的承载要求不同的信噪比。

3)话务模型。由于3G用户行为、习惯没有相关参考，因此，对于话务模型只能进行粗略估计。对于CS64kb／s承载业务，可以参考其他3G运营商的设定值；对于话音业务，可以对覆盖区现有2G用户单机话务量进行一定的放大调整。对于PS业务，在充分了解建设单位对3G网络业务预期的基础上，预测一下规划网络可能的3G业务、该业务的特性以及使用该业务的用户渗透率等，得到PS域不同承载的单用户数据流量。

4)用户分布。通常可以预测3G覆盖区总用户数，结合2G话务分布情况，将预测用户分摊到不同区域。

5)移动台及基站参数。包括噪声系数、最大最小发射功率等，同时需要配置相关天线型号、基于SPM校正后的传播模型等。

3.33G网络仿真图层输出

在网络建设前期，需要重点关注接收电平强度RSCP、载干比(C／I)性能、最佳服务小区分布等仿真效果。随着网络不断建设、网络规模不断扩大以及业务不断发展，在保障覆盖的基础上，需要进一步增加考虑网络容量等各项指标；因此对于仿真要求也有所提高，不仅需要分析覆盖及干扰情况，还需要一定程度的仿真计算规划后业务性能，包括上下行的业务指标效果情况。这里以基于覆盖及干扰仿真为例，重点介绍需要关注的RSCP及C／I效果图层导出方式。

对于仿真软件而言，在进行指标计算后可以直接生

成仿真效果图，通过配置不同的图例颜色，在效果图中可以发现关注区域内存在的弱覆盖及强干扰区域所处的位置，判断该部分位置是否需要补点或者站点调整。由于数字地图的局限性，一些特定区域(如部分无人区域、边界内湖泊及山峰等)在数字地图上不能得到非常直观的体现。因此在使用仿真工具得到仿真效果的同时，可以考虑将仿真效果图导入Maplnfo及GoogleEarth中获取更为直观的效果，具体方法如下：

(1)生成Maplnfo支持的仿真效果图层

由于Maplnfo中可以打开Tab格式图层，因此，需要转换效果图为对应的Tab格式。采用Atoll工具进行仿真时，可以直接将图层导出为Tab格式；不过在导出过程中，需要留意导出数据采用的坐标系配置与Maplnfo格式坐标系保持一致。

(2)生成GoogleEarth支持的仿真效果图层

目前仿真软件本身还不能直接将效果图导出为GoogleEarth支持的kml文件格式，要将图层导出为kml格式有两种方法：

①先生成Maplnfo支持的Tab格式，再通过Maplnfo将图层转换为Google支持的kml格式。这种方法比较复杂，中间过程较多，较容易导致仿真效果图失真；

②利用支持Atoll图层导出的GoogleEarth Add-in插件实现仿真效果图的Google Eath移植。在安装完Add-in插件后，在Atoll对应的插件列表中激活该插件，点击该插件工具条图表，可在弹出对话框中分别选择需要显示的图层数据及标识，完成确认后图层自动导入GoogleEarth浏览窗口中，在GoogleEarth工具中通过放大或缩小可以直观看到清晰的3D覆盖效果图。

以××地区为例，采用Atoll进行RSCP及C1仿真，在Atoll、Maplnfo、GoogleEarth中的呈现效果对比分别如图2、3所示：

分别对比RSCP及C／I图层在不同工具中的呈现效果可以发现：

①通过Atoll工具可以整体直观判断当前关注区域中存在的弱覆盖位置，不足之处在于仿真工具对于实际地形地貌、人口密度、建筑物分布等地理信息的提供不够详尽；因此只能在找到弱覆盖位置后，借助辅助工具逐一判断弱覆盖区域是否有补盲需求。

②仿真图层导入Maplnfo二维地图中后，效果图边缘出现一定的模糊化，整体效果也产生一定失真；因此仅仅借助MaplnfoT具进行分析，效果不够全面合理。

③借助GoogleEarth Add-in插件直接生成的GoogIeEarth指标图基本与在仿真软件中效果一致；同时利用GoogIeEarthI具的三维地图功能，可以直观准确判断各个弱覆盖区域位置、地形地貌、密集程度、交通道路、建筑分布等，更加有利于指导规划站点调整及仿真工参调整。因此，在实际站址规划调整过程中，建议采用此方式进行规划分析。

4结合GoogleEarth进行站点规划

4.1实际案例情况说明

提取××地区现网站点工参数据，对该网络采用Atoll进行RSCP及C／I仿真，将生成的仿真效果图移植到GoogleEarth后，以发现的一处RSCP指标劣化较严重的区域规划为例，分析判定本期规划中的该区域站点增补及调整需求，提出合理的分析解决思路。

4.2规划站点覆盖需求分析

从图4(a)可以看到，本期规划区域内还存在多处弱覆盖区。为确保覆盖连续性，本期规划过程中需对该部分区域进行重点关注：

(1)如果弱覆盖所处位置为大面积无人区(片山、水域、森林等)，为不影响覆盖指标，建议在规划边界内剔除该部分区域；

(2)如果弱覆盖所处区域内有少许用户且存在主干道，建议在保障道路覆盖的基础上进行一定的补点；

(3)如果弱覆盖位置处于人口密度较大区域，增补时需要考虑在区域内保证一定站距，同时为未来网络升级做一定预留，站址选址尽量沿路规划。

以仿真图层中A所处区域为例，在GoogleEarth中放大后效果如图5所示：

从图5中可以清晰看到各个位置地形状况。为了便于描述，把该部分区域进一步细化为四个部分，依次对每个部分单独进行分析：

(1)该区域人口密度较大，且有主干道，弱覆盖主要由于站址稀疏导致；本期规划可以对现有站点增加一个扇区，同时需要在区域内增补两到三个站点。

(2)该部分区域远离干道，且弱覆盖位置处于建筑物边界处，中间有一条狭长无人区域；本期规划中重点增强建筑片区内覆盖。进一步放大后可以看到，该区域左侧有一条主干道，主干道上无对应站点；因此，规划中可以在主干道右侧附近增加一个站点，利用一个扇区便可以解决建筑区弱覆盖。

(3)该区域远离主干道，区域内主要为一些废弃农田等，基本接近无人区域；同时从仿真效果可以看到，右侧主干道两站中间电平信号偏弱。因此，本期规划中考虑在该区域东侧靠近干道处增加一个站址则可。

(4)该区域沿着道路，中间地形较为平坦，中心位置有小片建筑群，且覆盖电平较弱，建议增补一个站点延续覆盖则可。

4.3站址增补规划后效果分析

根据前面的分析，对现网A区域本期规划增补站点情况如图6所示，其中现网站点以带扇区状态呈现，增补站点仅以小圈圈标识：

采用同样的方式对全网其他弱覆盖区域进行分析补点，同时，结合现网络测情况、业务密度图、用户投诉等各项信息，对规划站点进行综合分析调整，最终确定本期规划输出方案。对输出信息表进一步仿真，各项指标均满足规划要求。

参考文献

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[5]褚丽静3G网络规划之基站选址[J]中国电子商务，2010(6)：38-39

作者简介

季柳：工程师，硕士毕业于浙江大学工商管理专业，现就职于中国联合网络通信有限公司浙江省分公司，主要从事无线网络规划和建设工作。

黄小光：工程师，硕士毕业于重庆邮电大学信号信息处理专业，现就职于华信邮电咨询设计研究院有限公司，主要从事NGN、GSM/GPRS/WCDMA/TD-SCDMA/CDMA2000接口信令监测、无线网络规划、优化、设计等工作。

汪伟：工程师，硕士毕业于浙江大学控制科学与工程专业，现任华信邮电设计研究院有限公司综合院副所长，从事移动通信网络的规划、设计工作。