0 引言

    5G網(wǎng)絡(luò)面對的是一個更復(fù)雜的需求，新業(yè)務(wù)以及新場景的引入，典型應(yīng)用的業(yè)務(wù)要求更高，密集住宅區(qū)、辦公室、場館、校園、地鐵、高鐵等場景^[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，從場景識別、策略生成、分析預(yù)測等方面實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃場景化智能化^[3]。

    在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中，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。對于5G網(wǎng)絡(luò)場景，首先建立現(xiàn)網(wǎng)基站特征庫，根據(jù)5G不同建網(wǎng)階段、不同場景及業(yè)務(wù)需求，基于價值分析，通過結(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，同時能夠給出建網(wǎng)方案的效果評估，從而形成端到端的智能網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。

1 5G覆蓋評估

1.1 基于測量報告精準(zhǔn)預(yù)測5G室內(nèi)外覆蓋

    價值區(qū)域優(yōu)先部署，基于現(xiàn)網(wǎng)測量報告(Measurement Report，MR)數(shù)據(jù)，考慮柵格級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)覆蓋能力評估。表1以LTE 2.6G和5G 2.6G頻段為例，說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柵格級天線方向圖增益差異評估：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，H_Gain、V_Gain分別表示水平、垂直增益。

1.2 弱覆蓋聚類

    MR數(shù)據(jù)通過室內(nèi)外區(qū)分算法，區(qū)分出室內(nèi)弱覆蓋還是室外弱覆蓋。對于柵格級弱覆蓋，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)域級別或者建筑物級別，便于輸出針對性場景化規(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接收功率(Reference Signal Receiving Power，RSRP)門限的弱覆蓋柵格，通過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5G特殊需求考慮容量需求角度的站址規(guī)劃。在這個過程中，需要在充分自動方案的基礎(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 基站特征庫構(gòu)建

    基站特征庫構(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)、場景特征等構(gòu)建基站特征庫。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析

    合理的無線網(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、站間距等篩選過近、過高、過低以及方位角、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：剔除過低無效微站。需審核確定是否可通過改造調(diào)整天線掛高。過近站需審核確定是否場景特殊要求(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

    對于需要通過新建站解決的情況：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，通過決策樹算法，匹配場景和設(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，得到建筑物級別，匹配場景的站址方案和設(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

    新增站址確定后需要進(jìn)行站址覆蓋評估，以便評估是否達(dá)到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計目標(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)驗型傳播模型造成的模型單一化、預(yù)測理想化等問題，讓覆蓋預(yù)測更加貼合實際現(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)對小區(qū)覆蓋柵格的RSRP值進(jìn)行預(yù)測。

    對于一個弱覆蓋區(qū)域，向四周延擴(kuò)一定距離，形成一個連續(xù)區(qū)域。對該區(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)測算法建模。根據(jù)模型，計算區(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)測算法，預(yù)評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)測等因素。

    RSRP預(yù)測算法建模如圖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，y_B、y_C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 候選站價值排序

    基于價值投資的理念，對于最終生成的候選站點(diǎn)，可以從覆蓋評分、流量評分、用戶評分、競對評分、利舊特性評分、成本評分等多維度加權(quán)平均，給出候選站的建站優(yōu)先級排序，更能體現(xiàn)建網(wǎng)過程中對投資成本等綜合因素的考慮。

4.1 覆蓋評分

    室分站直接取對應(yīng)建筑物優(yōu)先級的打分。

    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)先級打分和問題點(diǎn)(建筑物)打分，如果同一個柵格既有問題區(qū)域優(yōu)先級打分也有問題點(diǎn)(建筑物)優(yōu)先級打分，則優(yōu)先選擇問題點(diǎn)(建筑物)優(yōu)先級。最后對所有弱覆蓋柵格打分求均值。

4.2 容量評分

    容量評分標(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。

    對于室分站，選取對應(yīng)建筑物內(nèi)的柵格；對于宏站和微站，選取站點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的柵格。

    取最近X個站點(diǎn)的流量均值，假設(shè)為M，按照M分級打分。

4.3 用戶數(shù)評分

    取最近X個站點(diǎn)用戶數(shù)均值，假設(shè)為N，按照N分級打分。

4.4 競對評分

    若本運(yùn)營商覆蓋差，則評分按如下公式：

    對于室分站，選取對應(yīng)建筑物的覆蓋優(yōu)良占比；對于宏站和微站，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 站址利舊評分

    若為利舊站點(diǎn)，打分最高，其次新建站點(diǎn)。

4.6 成本評分

    成本評分即通過不同站型的成本給出評分。

5 結(jié)論

    5G智能無線規(guī)劃方案，以eMBB業(yè)務(wù)需求和場景需求為入口，從需求分析、價值分析、智能選址、覆蓋預(yù)測等階段系統(tǒng)性的結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)方案，融合了專家經(jīng)驗，從而使得無線網(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，將會進(jìn)一步提升無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的智能化能力。

參考文獻(xiàn)

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[3] IMT-2020 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)白皮書[EB/OL].(2018-12-28).[2019-09-02].http：//www.imt-2020.cn/zh/documents/download/6.

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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)