泰森多边形小区栅格化处理与网络优化方法

余建平

泰森多边形小区栅格化处理与网络优化方法

余建平

武汉铁路职业技术学院铁道通信与信号学院, 湖北 武汉 430205

网络运维过程中，无论是基站规划还是基站入网后的优化流程，很多场景需要结合小区的地理信息进行邻区以及涉及复用率参数配置的优化，而传统的人工方式，对于工作量需求较大。采用泰森多边形的方式进行小区的栅格化处理，完成小区与小区之间的层级统计分析，结合现有网络性能数据，完成网络优化。

泰森多边形; 小区栅格化处理; 网络优化

在传统的人工邻区优化或者是基于自组织网络的自动邻区关系优化里，源小区与目标小区之间，主要通过切换关系进行添加与删除。对于过覆盖或者是欠覆盖，主要通过小区间距离辅助进行邻区的添加与删除。特大城市既有大型人流与业务密集的城区，也有人流与业务密度低的区域，同样的小区间距离，小区隔离度差异很大，可能得到欠覆盖或者过覆盖不同的结论。本文采用泰森多边形的方式进行小区的栅格化处理，完成小区与小区之间的层级统计分析，基于泰森多边形小区层级的优化算法，完成网络优化。

1 泰森多边形介绍

1.1 泰森多边形

泰森多边形又叫冯洛诺伊图，是由一组由连接两邻点直线的垂直平分线组成的连续多边形组成。N个在平面上有区别的点，按照最邻近原则划分平面，每个点与它的最近邻区域相关联。其特点是多边形内的任何位置离该多边形的样点（如居民点）的距离最近，离相邻多边形内样点的距离远，且每个多边形内含且仅包含一个样点。

1.2 小区的栅格化处理

通过基站经纬度信息，能完成基站的泰森多边形栅格化。由于邻区以及涉及复用率参数配置更多的是基于小区进行配置，需要将同样经纬度，覆盖不同方向的小区进行泰森多边形栅格化处理。因此，通过将小区经纬度在其方位角方向，进行一定距离偏移，完成同基站不同小区经纬差异化，从而完成小区的泰森多边形栅格化处理。

2 泰森多边形在网络优化中的运用

通过绘制泰森多边形，在全网形成一个多边形的网状小区覆盖范围图。从中了解长期演进（LTE）每个扇区的覆盖范围大小。从扇区A到扇区B，最少需要跨过5条泰森多边形的边界(即小区边界)，就认为扇区A与扇区B间的层级为5。

层级概念的引入可以优化已有的一些优化工具的算法，例如邻区优化和PCI（物理小区标识）问题检查。并可以此为基础提出新的优化算法，例如覆盖和容量模块的算法、小区退服后的覆盖补偿模块的算法。

2.1 邻区优化的算法改进

2.1.1算法改进原因一般基站会有些邻区自优化（ANR）功能，能够自动删除一些无用的邻区，但是都是需要在一段时间内没有一次切换发生，才会触发邻区的删除。这种清除垃圾邻区的方式虽然可以起到一定的邻区优化作用，但是无法优化并删除过远邻区和切换指标差的垃圾邻区。这就需要开发一种新的工具，加入小区层级，距离和切换指标的判断条件，来改进现有的ANR功能算法。

2.1.2 改进后的算法（1）数据输入a.基础规划数据（目标小区位置和方位角，邻区位置和方位角）；b.目标小区邻区表；c.一段时间(例如7 d)目标小区的邻区对级别的切换尝试和成功次数。

（2）基本判断条件a.邻区对间的切换尝试次数（HO Attempts）（例如：100次）；b.邻区对间的切换成功率（HO Successful Rate）(例如：50%)；c.邻区间的小区层级数（Tiers）（例如：10层小区）；d.邻区对所在基站间的距离（Distance）（例如：10 km）。

（3）不同标准灵活的条件选择a.基于切换成功率差标准；b.基于邻区对间切换过少的标准；c.以上标准还可以灵活结合小区层级和小区距离条件。

（4）优化办法一般在维护优化中，对于不必要的邻区会根据实际需求采用两种不同的方法：把邻区对加入黑名单、删除邻区。

2.1.3 算法验证把层级门限设置为10层后，发现ZHIDAN-LBBU31504-FRCJ-21有3个邻区的层级数超过10层，如表1所示，且并无切换尝试次数，建议删除或加入黑名单。

表 1 层级超过10层的邻区

2.2 PCI问题优化的算法改进

2.2.1 算法改进的原因PCI问题包括PCI冲突, PCI混淆和模3/模30冲突。这些问题会严重影响网络的关键性能指标（KPI）。随着网络结构的不断变化，PCI问题越来越多，需要消耗更多的人力资源去寻找并解决这些问题。

2.2.2 改进后的算法（1） 数据输入a.基础规划数据（目标小区的PCI，站址位置和方位角，邻区的PCI，站址位置和方位角）；b.目标小区邻区表；c.一段时间目标小区的邻区对级别的切换尝试和成功次数。

（2）基本判断条件a.PCI冲突的检查和解决判断条件，解决PCI冲突，并重新建议一个新的PCI的准则：小区间的层数大于一个门限值2（如7层），小区间的距离大于一个门限值2（如3 km）；b.PCI混淆的检查和解决判断条件。

如果源小区S拥有2个同频同PCI的邻区A和B，则判断为PCI混淆。解决PCI混淆的方法有修改其中一个邻区的PCI或删除其中一个邻区。使用修改PCI方式的条件与解决PCI冲突的条件一致，即：小区间的层数大于一个门限值2（如7层）；小区间的距离大于一个门限值2（如3 km）。

2.2.3 算法验证根据层级算法，发现HUANGSHAN-LBBU31451-FRCJ-17和PUFANGBO-LBBU29994 -FRCJ-20之间的层级只有5层，且距离只有2.3 km，如表2所示，均小于规划设计复用要求。

表 2 HUANGSHAN-LBBU31451-FRCJ-17和PUFANGBO-LBBU29994-FRCJ-20之间的距离

2.3 覆盖和容量优化算法的提出

2.3.1 算法提出的原因优化常存在越区覆盖和欠覆盖的问题，通过路测来检查问题点。这种方式费时费力，还不能发现高层越区覆盖问题。通过KPI数据并结合站址的地理位置和小区间的层级关系，来分析越区和欠覆盖问题，通过自动调整电调天线的下倾角来优化覆盖并提高扇区的容量。

2.3.2 自动诊断算法（1） 数据输入a.基础规划数据（基站的经纬度，小区的天线方位角，下倾角）；b.网管配置参数：邻区表；c.网管KPI数据：每个邻区对的切换尝试次数和切换成功次数。

（2）越区覆盖判断越区切换尝试次数：源扇区切换到一定层级(可调参数)以外邻区的切换尝试总次数。越区切换比例：越区切换尝试次数/源扇区在主瓣区域内总的切换尝试次数。如果越区切换比例大于一个门限值，就判断为越区覆盖。

（3）欠覆盖的判断源扇区到1层邻区的切换失败率大于一定门限值；源扇区总的切换失败率大于一定门限值；源扇区到1层邻区的过晚切换比例大于一定门限值。

2.3.3 算法验证如表3所示，挑选KELAMAYI-LBBU31702-FRCJ-21。发现有个4层外扇区，其中BUYECHENG-LBBU29997-FRCJ-22的切换尝试占比高达16%，大于设置的越区切换尝试次数占比门限(10%)，因此判断存在越区切换现象。

表 3 外扇区切换尝试次数及切换占比

2.4 小区退服后覆盖补偿算法的提出

2.4.1 算法提出的原因在日常优化中，常遇到小区临时退服的问题。小区退服的覆盖补偿算法就是考虑通过软件及时自动发现退服小区，利用周边1层扇区的天馈调整来弥补退服小区的覆盖空洞。

2.4.2 自动诊断算法（1）数据输入a.基础规划数据（基站的经纬度，小区的天线方位角，下倾角）；b.网管配置参数：邻区表；c.网管中的小区告警信息和KPI指标。

（2）退服小区的识别a.监控基站的告警信息，判断小区是否退服；b.根据无线资源控制(RRC)连接尝试次数，在几次ROP汇报时间内都为0，判断小区退服。

（3）覆盖空洞的判断a.定义退服小区和周边所有一层小区为一个临时的相关簇C；b.统计退服前一段时间这个簇C的平均RRC连接尝试次数（THR_1）和平均信道质量指示(CQI)(THR_2)；c.统计退服后一段时间这个簇C的平均RRC连接尝试次数(KPI_1)和平均CQI(KPI_2)；d.如果(KPI_1

（4）选择和排序候选补偿小区a.退服小区周边所有1层邻区都是候选小区；b.估算每个邻区在覆盖空洞处的覆盖潜在能力，并用覆盖能力分值来排序。

（5）确定补偿小区在此阶段，需要评估候选补偿小区的拥塞程度。选择拥塞指标都小于一定门限，且在（4）排序最前的小区为最终补偿小区。

（6）退服小区恢复后补偿小区恢复若退服小区恢复，需恢复补偿小区的一切电调电线的调整。

3 结语

通过泰森多边形栅格化处理，引入层级的概念，进行邻区优化和PCI问题检查，并以此为基础提出覆盖和容量模块的算法、小区退服后的覆盖补偿模块的算法，这些新的优化算法能很好的自然应对密集城区和稀疏郊区基站密度带来的差异，统一到一个单一的算法来处理，起到优化网络作用。

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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,主要从事通信技术工作. E-mail:490703811@qq.com