文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190980
中文引用格式: 鄒廣玲,張守霞,朱永軍,等. 5G無(wú)線智能網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2019,45(10):11-13,18.
英文引用格式: Zou Guangling,Zhang Shouxia,Zhu Yongjun,et al. Research on intelligent 5G network planning[J]. Application of Electronic Technique,2019,45(10):11-13,18.
0 引言
5G網(wǎng)絡(luò)面對(duì)的是一個(gè)更復(fù)雜的需求,新業(yè)務(wù)以及新場(chǎng)景的引入,典型應(yīng)用的業(yè)務(wù)要求更高,密集住宅區(qū)、辦公室、場(chǎng)館、校園、地鐵、高鐵等場(chǎng)景[1]需要專業(yè)組網(wǎng)方案,大規(guī)模天線技術(shù)以及高頻等5G的關(guān)鍵技術(shù)[2]和特征帶來(lái)組網(wǎng)的復(fù)雜度、多制式共存、更快的建網(wǎng)部署節(jié)奏,對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃也提出了新的挑戰(zhàn),需要更精準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃評(píng)估手段以及更加高效智能的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。本文充分挖掘基于現(xiàn)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析,結(jié)合人工智能,從場(chǎng)景識(shí)別、策略生成、分析預(yù)測(cè)等方面實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃場(chǎng)景化智能化[3]。
在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過(guò)程中,需要充分考慮建網(wǎng)目標(biāo)和投資成本之間的平衡,站址規(guī)劃至關(guān)重要。對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景,首先建立現(xiàn)網(wǎng)基站特征庫(kù),根據(jù)5G不同建網(wǎng)階段、不同場(chǎng)景及業(yè)務(wù)需求,基于價(jià)值分析,通過(guò)結(jié)構(gòu)分析、冗余分析以及覆蓋聚類分析,結(jié)合多種設(shè)備形態(tài),包括64通道、32通道、8通道、4通道、2通道以及微站、Pico等產(chǎn)品,給出站址規(guī)劃方案,同時(shí)能夠給出建網(wǎng)方案的效果評(píng)估,從而形成端到端的智能網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。
1 5G覆蓋評(píng)估
1.1 基于測(cè)量報(bào)告精準(zhǔn)預(yù)測(cè)5G室內(nèi)外覆蓋
價(jià)值區(qū)域優(yōu)先部署,基于現(xiàn)網(wǎng)測(cè)量報(bào)告(Measurement Report,MR)數(shù)據(jù),考慮柵格級(jí)4/5G制式參數(shù)差異,可以快速進(jìn)行利舊網(wǎng)絡(luò)下較為準(zhǔn)確5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力評(píng)估。表1以LTE 2.6G和5G 2.6G頻段為例,說(shuō)明利舊站址情況下的5G覆蓋電平與4G覆蓋電平之間的參數(shù)差異[4-5]。
其中4/5G柵格級(jí)天線方向圖增益差異評(píng)估:天線增益需要考慮柵格所在位置與水平方位角偏離角度a以及與垂直下傾偏離角度b,綜合得到柵格天線增益,如圖1所示,相比只考慮最大天線增益的方式更為準(zhǔn)確。
其中,HGain、VGain分別表示水平、垂直增益。
1.2 弱覆蓋聚類
MR數(shù)據(jù)通過(guò)室內(nèi)外區(qū)分算法,區(qū)分出室內(nèi)弱覆蓋還是室外弱覆蓋。對(duì)于柵格級(jí)弱覆蓋,一般弱覆蓋柵格按照50 m×50 m柵格精度輸出,需要進(jìn)一步定位到區(qū)域級(jí)別或者建筑物級(jí)別,便于輸出針對(duì)性場(chǎng)景化規(guī)劃方案。
室外弱覆蓋聚類方法如下:根據(jù)5G弱覆蓋門限,篩選出小于一定參考信號(hào)接收功率(Reference Signal Receiving Power,RSRP)門限的弱覆蓋柵格,通過(guò)基于密度的聚類算法(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise,DBSCAN)[6]搜尋出連片弱覆蓋,將分布連續(xù)的弱覆蓋區(qū)域進(jìn)行聚合處理,形成弱覆蓋區(qū)域標(biāo)記,如圖2所示,其中黑色代表正常覆蓋,灰色代表弱覆蓋。
室內(nèi)弱覆蓋聚類方法如下:室內(nèi)弱覆蓋需要區(qū)分到建筑物級(jí)別;根據(jù)弱覆蓋柵格占比、弱覆蓋話務(wù)占比(MR采樣點(diǎn)數(shù))、建筑物日均話務(wù)等3個(gè)指標(biāo)篩選出室內(nèi)弱覆蓋區(qū)域和弱覆蓋建筑,根據(jù)立體定位技術(shù)可以定位到樓宇的樓層級(jí)別,能夠更精確地給出解決方案。
2 智能站址規(guī)劃
現(xiàn)網(wǎng)站址由于長(zhǎng)期網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求,已經(jīng)存在宏站、微站、室分等多種設(shè)備形態(tài),分別覆蓋或者容量需求,在5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期,可以先從覆蓋角度考慮形成連續(xù)覆蓋,再針對(duì)5G特殊需求考慮容量需求角度的站址規(guī)劃。在這個(gè)過(guò)程中,需要在充分自動(dòng)方案的基礎(chǔ)上考慮一定人工審核保證方案的準(zhǔn)確性、有效性和可落地性。
2.1 基站特征庫(kù)構(gòu)建
基站特征庫(kù)構(gòu)建包括現(xiàn)網(wǎng)站址的基礎(chǔ)工程參數(shù)、話務(wù)量、用戶數(shù)、VIP站點(diǎn)、場(chǎng)景特征等構(gòu)建基站特征庫(kù)。
2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析
合理的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋及性能的保障。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析:根據(jù)站高、站間距等篩選過(guò)近、過(guò)高、過(guò)低以及方位角、下傾角等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理的站址。
宏站天線掛高篩選: 提供有效覆蓋,避免越區(qū)干擾;微站天線掛高篩選:剔除過(guò)低無(wú)效微站。需審核確定是否可通過(guò)改造調(diào)整天線掛高。過(guò)近站需審核確定是否場(chǎng)景特殊要求(如高樓覆蓋遮擋)。
2.3 冗余站址分析
現(xiàn)網(wǎng)站址存在部分由于容量吸收等原因存在的冗余站點(diǎn),需要在5G規(guī)劃中予以剔除;需要保證刪除某小區(qū)后,在其主服小區(qū)覆蓋范圍內(nèi),來(lái)自鄰區(qū)的室內(nèi)外MR依然可以達(dá)到覆蓋門限要求。
2.4 新建站方案
對(duì)于需要通過(guò)新建站解決的情況:首先根據(jù)聚類分析得到的弱覆蓋區(qū)域,考慮室外屬性、場(chǎng)景特性、建筑物形態(tài)因子、建筑物面積、話務(wù)量、弱覆蓋面積、與現(xiàn)網(wǎng)站址距離等因素,通過(guò)決策樹算法,匹配場(chǎng)景和設(shè)備,給出最優(yōu)站址部署方案[7],如圖3所示。
2.5 最終站址方案輸出
綜合考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、冗余站址、新建站解決弱覆蓋方案,得到建筑物級(jí)別,匹配場(chǎng)景的站址方案和設(shè)備方案,更智能、更精準(zhǔn)地提供站址部署方案。
3 覆蓋預(yù)測(cè)
新增站址確定后需要進(jìn)行站址覆蓋評(píng)估,以便評(píng)估是否達(dá)到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)目標(biāo)。
根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)工程參數(shù),引入機(jī)器學(xué)習(xí)的有效手段,打破了傳統(tǒng)全網(wǎng)統(tǒng)一固定經(jīng)驗(yàn)型傳播模型造成的模型單一化、預(yù)測(cè)理想化等問題,讓覆蓋預(yù)測(cè)更加貼合實(shí)際現(xiàn)網(wǎng)。
基于MR數(shù)據(jù)、規(guī)劃站點(diǎn)工參信息、鄰區(qū)信息、5 m高精度地圖數(shù)據(jù)(含建筑物高度)對(duì)小區(qū)覆蓋柵格的RSRP值進(jìn)行預(yù)測(cè)。
對(duì)于一個(gè)弱覆蓋區(qū)域,向四周延擴(kuò)一定距離,形成一個(gè)連續(xù)區(qū)域。對(duì)該區(qū)域內(nèi)符合條件的小區(qū)進(jìn)行基于地理環(huán)境和鄰區(qū)信息的RSRP預(yù)測(cè)算法建模。根據(jù)模型,計(jì)算區(qū)域的平均覆蓋半徑。根據(jù)覆蓋半徑生成新站位置。根據(jù)新站位置和RSRP預(yù)測(cè)算法,預(yù)評(píng)估新加站的覆蓋情況。
數(shù)據(jù)準(zhǔn)備:主要考慮MR數(shù)據(jù)、新站工參、鄰區(qū)信息、高精度電子地圖等。
新加站:考慮覆蓋半徑、新站位置、RSRP預(yù)測(cè)等因素。
RSRP預(yù)測(cè)算法建模如圖4所示,考慮主小區(qū)站高等信息、鄰區(qū)信息、主小區(qū)與手機(jī)距離、最高建筑物、遮擋建筑物數(shù)量、手機(jī)與最近遮擋物距離等因素。建模公式如下:
其中,yB、yC表示鄰區(qū)特征,env(A)、env(B)、env(C)反映主小區(qū)和鄰區(qū)遮擋特性,grid為柵格信息。
4 候選站價(jià)值排序
基于價(jià)值投資的理念,對(duì)于最終生成的候選站點(diǎn),可以從覆蓋評(píng)分、流量評(píng)分、用戶評(píng)分、競(jìng)對(duì)評(píng)分、利舊特性評(píng)分、成本評(píng)分等多維度加權(quán)平均,給出候選站的建站優(yōu)先級(jí)排序,更能體現(xiàn)建網(wǎng)過(guò)程中對(duì)投資成本等綜合因素的考慮。
4.1 覆蓋評(píng)分
室分站直接取對(duì)應(yīng)建筑物優(yōu)先級(jí)的打分。
宏站和微站按照站點(diǎn)經(jīng)緯度和覆蓋半徑獲取覆蓋范圍內(nèi)所有弱覆蓋柵格的問題區(qū)域優(yōu)先級(jí)打分和問題點(diǎn)(建筑物)打分,如果同一個(gè)柵格既有問題區(qū)域優(yōu)先級(jí)打分也有問題點(diǎn)(建筑物)優(yōu)先級(jí)打分,則優(yōu)先選擇問題點(diǎn)(建筑物)優(yōu)先級(jí)。最后對(duì)所有弱覆蓋柵格打分求均值。
4.2 容量評(píng)分
容量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為:站點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的容量問題柵格/總柵格數(shù)×100。
對(duì)于室分站,選取對(duì)應(yīng)建筑物內(nèi)的柵格;對(duì)于宏站和微站,選取站點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的柵格。
取最近X個(gè)站點(diǎn)的流量均值,假設(shè)為M,按照M分級(jí)打分。
4.3 用戶數(shù)評(píng)分
取最近X個(gè)站點(diǎn)用戶數(shù)均值,假設(shè)為N,按照N分級(jí)打分。
4.4 競(jìng)對(duì)評(píng)分
若本運(yùn)營(yíng)商覆蓋差,則評(píng)分按如下公式:
對(duì)于室分站,選取對(duì)應(yīng)建筑物的覆蓋優(yōu)良占比;對(duì)于宏站和微站,選取站點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的所有柵格的覆蓋優(yōu)良比。
4.5 站址利舊評(píng)分
若為利舊站點(diǎn),打分最高,其次新建站點(diǎn)。
4.6 成本評(píng)分
成本評(píng)分即通過(guò)不同站型的成本給出評(píng)分。
5 結(jié)論
5G智能無(wú)線規(guī)劃方案,以eMBB業(yè)務(wù)需求和場(chǎng)景需求為入口,從需求分析、價(jià)值分析、智能選址、覆蓋預(yù)測(cè)等階段系統(tǒng)性的結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)方案,融合了專家經(jīng)驗(yàn),從而使得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案更加系統(tǒng)化、精準(zhǔn)化、智能化,為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和投資提供了有效支撐。
隨著5G網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展,垂直行業(yè)需求不斷增加,網(wǎng)絡(luò)切片、大規(guī)模天線權(quán)值等新技術(shù)更廣泛應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜度也將進(jìn)一步增加,需要更加專業(yè)的建模分析以及端到端系統(tǒng)化的5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案和能力。AI技術(shù)的逐步融合和引入,將會(huì)進(jìn)一步提升無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的智能化能力。
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作者信息:
鄒廣玲,張守霞,朱永軍,謝衛(wèi)浩
(中興通訊股份有限公司,上海201203)