基于VC的移动通信网络邻区自动规划软件设计与实现

张建平

摘 要：邻区规划是保证移动通信网络质量的关键，邻区规划工程量的浩大，从而促使邻区自动规划软件的提出。本文研究与设计了一个移动通信网络的邻区自动规划的软件，该系统可以准确实现了在咸阳市乾县地区的邻区规划，并且为以后的移动通信网络邻区规划优化提供技术支持。

关键词：移动通信网络;邻区规划;数据库;地图创建

Abstract：The neighborhood planning is a key to ensure the quality of the mobile communication network. The neighbor planning needs a vast amount of planning and engineering， the fact prompts to propose neighborhood automatic planning software. This paper studies a software for the neighborhood automatic planning which can realize automatic planning in Qian county in Xianyang City， and provides reference for neighborhood automatic planning of mobile communication.

Key words：mobile communication network;neighborhood planning;database;map creation

根据人工手动规划费时费力这种现状提出移动通信网络邻区自动规划软件的研究，设计出高效的邻区自动规划算法，开发出能适应目前的移动通信网络的邻区自动规划软件，隨着移动通信网络的快速发展，移动通信网络邻区自动规划软件的开发也可以为之后将要来临的网络时代的网络规划尤其是邻区规划做好准备[1]，该软件的设计可以大量减少工作人员的工作量，只需导入基站信息，就可以通过软件自动得出邻区规划方案满足需求。

0 引言

中国移动网络5G的基础建设上重新规划和优化还是一个很重要的问题，而其中的邻区规划是必不可少的内容之一。移动通信网络的质量和发展是建立在网络开发的前提下，网络规划中的邻区规划对保证通信质量、减少掉话率有着重要作用[2]，本设计就是要改变目前大部分通过人工手动计算规划邻区这一现状，对邻区自动规划算法进行优化和软件开发。

1 领区自动规划软件原理概述

1.1 自动规化软件

该软件所使用MFC动态链接数据库的编程技术，VC可以通过DAO或ADO两种方式连接数据库，并进行操作。如图1所示。

ADO是建立在OLE DB之上的高层数据库访问技术，它封装了OLE DB所提供的接口，是Microsoft数据库应用程序开发的新接口。与ADO相比DAO的最大区别就是ADO可以支持对非SQL数据存储的记录集进行访问，如Email和互联网等。本次设计采用的是ADO访问数据库，在程序中直接使用ADO对象对数据库进行操作[3]。MapX控件的嵌入式开发以及MapX在移动通信中基站的覆盖范围的应用。在VC6.0可视化开发环境中，在设计阶段在窗体中拖入MapX控件，手动加入MapX文件，之后利用文件中的类和函数对其进行二次开发，设置属性或调用事件，即可实现地图信息系统（GIS）功能[4]。

1.2 领区自动化规划软件

在GSM网络中，基站通常是全向基站，若多个基站覆盖范围相同，则小区就是一个规则的六边形，基站位于中心，此时小区范围等于基站覆盖区域。若多个基站覆盖范围不相同，则小区就不是一个规则的六边形，小区范围与基站覆盖区域也有所不同[5]。现有网中，在人群密集区域，基站基本都是三扇区，根据布站的位置和覆盖距离，各个扇区的天线方位角、下倾角和功率都有所不同，因此每个基站覆盖的距离和覆盖范围也都大不相同。终端在移动过程中经过两个小区时，若这两个小区有邻区关系，则终端可以自动切换或重选到信号较强的小区。若没有邻区关系，则会出现掉话，不能连接网络等问题。

所谓的邻区指的是基站之间有重叠的覆盖区域，同时将覆盖重叠的小区互相设置切换关系，因此可以为一个小区配置多个具有切换关系的小区[6]。邻区类型有切出邻区、切入邻区、互为邻区和地理位置相邻小区。

邻区规划时需要考虑以上几个邻区类型，这样才能让处在小区服务边界的手机能及时切换到信号最佳的小区以此来确保通话质量[7]。

邻区规划时初始的邻区设置原则是：同一个站点的小区设置为邻区，当前扇区天线正对方向的两层小区设置为邻区，小区天线背对方向的第一层可设置为邻区。

2 自动规划软件的设计

2.1 软件系统结构

软件主要是利用C++语言在VC6.0的环境下设计邻区自动规划软件。主要功能就是能够实现为指定的小区自动规划邻区。

软件总共包括6个功能模块，如图2所示。

分别是用户登陆模块、数据库模块、地图创建模块、邻区自动规划模块、结果显示和导出模块和帮助模块。对GSM网络进行小区的邻区自动规划，因此系统设计的理论基础就是GSM网络的邻区配置原则[8]。因此设计软件前需要充分考虑GSM网络中基站、小区、邻区、天线、频点等特点，依据泰森多边形算法模拟出小区的大致覆盖范围，然后根据各基站的具体数据实现我们邻区规划确定。

2.2 领域自动规划模块设计

邻区自动规划模块是整个系统设计的核心部分，是对目标小区自动规划邻区，给出邻区规划方案[9]。综合比对了等效圆算法和地理算法，软件选取的算法是最短距离算法和重叠覆盖算法，如图3所示。

利用最短距离算法得到邻区规划范围，再根据重叠覆盖算法得到具体的邻区规划位置所需的具体条件[10]。实际中可以按以下几个的步骤进行设计：

① 分析最优解的性质，并刻画其结构特征。

② 递归的定义最优解。

③ 以自底向上或自顶向下的记忆化方式（备忘录法）计算出最优值。

④ 根据计算最优值时得到的信息，构造问题的最优解。

最优化原理：如果问题的最优解所包含的子问题的解也是最优的，就称该问题具有最优子结构，即满足最优化原理。算法公式为

（1） 邻区规划范围的设置

首先查找扇区范围内的所有小区离目标小区最短的距离，再将最短距离乘以一个权值（假定为1.5）得出的结果值作为该目标小区搜索邻区的范围。

（2） 邻区规划位置条件

若邻区B在目标小区A的覆盖区域内，即在目标小区A的天线的方向角为中心线的上半圆区域内有邻区B的信号覆盖（角度根据实际情况设定，小于等于180度即可）。继续下一步判断。小区A天线覆盖范围示意图[11]，如图4所示。

其中CellA.α是小区A的天线方向，CellA.Bore是设定的角度。如果邻区在目标小区的波瓣宽度[12]范围内（包含在扇区延长线的夹角内）则规划为邻区[13]。目标小区的波瓣宽度范围内的示意图[14]，如图5所示。

若邻区不在目标小区的扇区范围内，则判断基站间的连线是否包含在任意一个基站间的覆盖范围内。如果被包含在内则规划为邻区。小区在目标小区扇区范围外的示意图，如图6所示。

用红色标记了Cellx的临界状态，用虚线表示Cellx一种介于临界状态的中间状态（蓝色小区所处的位置均在规划位置条件中被排除掉了）。红色区：cellx的右边界与cellA和cellx的位置矢量重合[15]。注：这里实际考虑的是在几何上不会有重叠。所以在列表中应该删除处于红色区以及虚线部分的小区。

（3） 软件程序实现

邻区规划是通过“邻区规划”对话框获取用户执行邻区规划时选择的小区范围。[16]该对话框对应的类是CDlgNBPlanning，要获取对话框中用户选择的信息则要为控件添加成员变量。“邻区规划”对话框中添加成员变量的控件，如表1所示。

为各控件添加好信息之后就可以在CDlgNBPlanning中编写代码了，包括初始化“邻区规划”对话框和列表框，还有“确定”按钮的驱动事件函数OnOk（）。在此函数种，系统从控件的成员变量中获取用户选择的参数值，根据这些参数值开始进行邻区规划。邻区规划的算法在CSiteDateAccess类中，CSiteDateAccess类中主要函数和变量的说明，如表2所示。

3 实现结果及软件测试

对自动规划软件的进行测试，从实验结果显示软件达到了我们预想的设计目标[17]，以下我们选取咸阳市乾县作为测试的目标，进行测试说明。选取咸阳市乾县，总面积1002.71平方公里。整个市的GSM基站共200多个，这个工作量大概为2天半，由于基站数量较少，用此软件大概约几分钟。将整理后的基站信息，如表3所示。

导入邻区自动规划软件的数据库中。将基站信息导入软件后生成基站覆盖图，生成了咸阳市基站模拟覆盖区域，如图7所示。

从图8中看出，大墙西小张2小区的邻区数共19个，邻区中不包括背向第二层邻区。规划结果符合邻区规划原则。将咸阳市乾县全网规划后，导出邻区列表则可以作为后期的网络优化的依据。

4 总结

领区自动规划软件实现软件设计的目标，而且无线网络领区规划软件具有经验密集和耗时巨大的特点，如最佳站址的选取、最优工程参数的设置、分块仿真方案的划分等，如何将工程师在这些领域的丰富经验进行尽可能准确地自动化软件规划将是一个方向。

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（收稿日期：2019.08.27）