GIS在無線網絡規劃領域的應用研究

房云峰　馬天賜　王廣濤　劉魯論　類延輝　崔中良

[摘要]隨著第三代移動通信網絡的發展，無線網絡規劃領域對于地理信息系統的需求顯得越來越迫切。地理信息系統（GIS）作為對地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的新技術，逐步突顯出在無線網絡規劃中不可替代的位置。其中，數字地圖為網絡規劃提供了基礎的平臺，地理信息系統中的空間分析功能則為鏈路預算、覆蓋預測提供了有效的方法和手段。本文討論了無線網規中GIS數據的來源與處理方法，對數據處理進行了綜述以及無線網絡規劃中GIS數據的可視化管理。

[關鍵詞]GIS 數據基礎 無線網絡規劃 可視化 三維模擬

[中圖分類號]C931.6 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0115-02

引言

地理信息系統是建立在地球科學、信息科學和計算機科學等基礎上的邊緣學科，它是一個通過描述地理環境信息的地理坐標及信息進行采集、存儲、管理、查詢、分析、顯示和成圖的計算機軟硬件相結合的綜合性技術系統。由于GIS具有反映地理空間關系，綜合、統計、分析各種空間和屬性信息能力的特性，而通信業的各種資源（如：管道網、電纜網、光纜網、傳輸網、無線通信網、客戶信息、地址信息等）與地理信息緊密相聯、不可分割。實質上，它本身就屬于地理信息的一個獨立而最為復雜的層面。因此，GIS必然要與通信領域發生關系。G1S技術在無線網絡規劃領域的應用可歸納為五個范疇：可視化管理、模型化預測、定量化分析、智能化診斷、科學化決策。

1 無線網絡規劃中的GIS數據基礎

1.1 數據要求

表現地表環境的地理信息無線網絡規劃所使用GIS數據的分辨率，應該能夠滿足2G（GSM）、2.5G（GPRS&EDGE;）、CDMA、3G（TD-SCDMA、WCDMA）和4G（OFDM，全IP，WLAN）及小靈通等網絡規劃的要求，根據無線電波傳播模型的數據要求，以及移動通信網絡規劃和優化的實際需要，用于移動通信網絡規劃和優化的專題數字地圖主要可分為以下幾類

1.2 數據組織與處理

依據無線網絡規劃中對數據的要求，對GIS地理數據的處理流程包括：幾何處理、多源數據合并、文件格式轉換、相關文件生成、質量控制校核等。

2 無線網絡規劃中的可視化管理

2.1 傳播模型的校正

傳播模型是移動通信網小區規劃的基礎，傳播模型的準確與否關系到小區規劃是否合理，運營商是否以比較經濟合理的投資滿足了用戶的需求。無線電波在傳播過程中的損耗與傳播距離和電波頻率有關系，在實際傳播環境中，還要考慮環境因子n，簡化公式為L=38.45+10*n*log（dm）。n一般根據環境可取2～5之間。因此，需要根據基站類型、地形地貌數據等，結合路測數據，校正傳播模型，建立合適有效的傳播模型，并直觀地顯示給網優人員。

2.2 基于地理信息的通信網場強覆蓋分析

基于GIS技術的通信規劃軟件所使用的地圖數據是數據地圖，把影響到電磁波傳播的地形地貌地物等轉化為可視化屬性，將必要的信息通過地圖顯示出來，如基站、天線類型及天線方向等，通過傳播模式計算不同邊界場強的覆蓋半徑，并用不同的顏色來充色不同場強的覆蓋區域，直觀演示場強覆蓋的優劣。

2.3 基于地物地貌性質和電磁波傳播特性的仿真分析

移動通信是以電磁波傳播的方式進行通信的。電磁波的傳播特性是移動通信的基礎。由發射機發射的電磁波在到達接收機（手機等）之前不僅存在和其它大氣層傳播所遇到的相當嚴重的傳播路徑損耗，而且還受到地面傳播路徑損耗的影響。地面傳播路徑損耗受地形地貌、建筑物、水域、移動物體和植被等環境因素的影響，從而產生多徑衰落和時延擴散等。仿真分析還設計到了傳播模型的設計，對于特定的環境要選定適合自己的傳播模型。

2.4 無線網絡規劃中的三維模擬

利用已有GIS數據，建立一個具有真實的野外地理三維環境的平臺，在此平臺上進行3G預規劃，得出機站半徑R。根據預規劃的結果，得出基本站距，在候選站址中進行選擇3G基站，確定基站工程參數，進行初步仿真（靜態分析），通過靜態分析調整天線高度、指向、下傾的參數，以滿足覆蓋的需要；進行基站容量配置，以滿足容量的需要。3G的規劃重點在于控制干擾，控制干擾的關鍵在于控制覆蓋，基站站址的選擇為理想地控制干擾創造條件。因此，基站站址的確定，很大程度上影響著3G無線網的網絡質量。

3 結束語

近年來，地理信息系統技術發展迅速，另一方面，計算機科學的飛速發展為地理信息系統提供了先進的工具和手段都為地理信息系統的發展提供了良好的契機。實踐證明，GIS在各行各業中的應用，都帶來了不同的社會效益和經濟效益，在信息通信行業也不會例外。數字地圖為網絡規劃提供了基礎的平臺，地理信息系統中的空間分析功能則為鏈路預算、覆蓋預測提供了有效的方法和手段。未來的信息通信領域，GIS都將成為一種有效的管理手段，尤其隨著第三代移動通信網絡的發展，無線網絡規劃對于地理信息系統的需求會越來越迫切。相信很快，GIS將會成為人們辦公和社會生活中不可缺少的一種手段。

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