五臺山移動通信組網架構及基站部署的仿真研究

任國鳳 于慧 張瓊

摘要：作為具有特殊地貌的旅游熱點區域，五臺山風景區的移動用戶通話容易受到地形阻擋、多徑效應、潮汐現象等影響，造成移動網絡信號弱、業務質量差、掉線的問題。該文立足五臺山地形特點和旅游熱點地區通信用戶特點，通過規劃通信鏈路、部署基站位置與設置調整參數來仿真實現移動通信組網及基站部署，為實際工程應用提供理論依據。

關鍵詞：組網架構;基站部署;仿真;五臺山風景區

中圖分類號：TN802? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）06-0008-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 概述

五臺山是國家5A級旅游景區，最高海拔3061米，高峰期日接待游客量達到八萬人以上。該風景區屬于特殊山區地形的旅游熱點區域，由于復雜地貌的地形阻擋和多徑效應的干擾問題、業務流量的潮汐效應等原因，在該區域容易出現移動網絡信號弱、業務質量差、掉線等問題。因而，如何在運營商建網初期和后期優化過程中，通過多小區協同規劃、部署和設置來實現五臺山復雜地貌熱點區域的移動通信網絡覆蓋，達到良好的業務質量，是比較典型且具備一定復雜性的工程問題。

然而，由于地形、設備、用戶規模與業務模式等因素的限制，無法實地調整組網架構和基站部署情況。因此，采用專用軟件仿真實現組網架構分析與基站部署的調整可以為解決工程實際問題提供理論數據支撐，具有較大的現實意義[1-3]。

2 移動通信組網中的關鍵問題

2.1 覆蓋優化概述及指標解讀

良好的無線網絡能力能夠保障整個移動通信網絡質量安全，結合合理的無線參數網絡配置方案才能保證得到一個安全高性能的移動無線網絡[4-5]。TD-LTE無線網絡一般采用同時多頻組合，同頻網絡干擾嚴重，良好的網絡覆蓋和同頻干擾強度控制對移動網絡安全性能提高具有重大意義。而網絡覆蓋遇到的典型問題可以分為四個方面，分別是覆蓋空洞、網絡弱覆蓋、越區覆蓋和導頻網絡污染。主要產生網絡覆蓋問題的原因可以分為五種：（1）無線網絡規劃是否具有準確性;（2）實際站點位置與規劃站點位置是否具有偏差的產生;（3）實際參數和規劃參數是否具有一致性;（4）覆蓋區無線環境的變化;（5）新增加的覆蓋需求[6]。

覆蓋優化可以從消除弱覆蓋和交叉覆蓋的角度入手，即結合實際需求合理地開展覆蓋網絡設施優化建設。開展無線網絡覆蓋優化之前，首先確定優化的 KPI 目標，TD-LTE 網絡覆蓋優化的目標是在覆蓋區域內，TD-LTE 無線網絡覆蓋率應滿足 RSRP > -100dBm 的概率大于98%及以上[7-9]。

RSRP （Reference Signal Receiving Power） 是LTE無線網絡中一個可以用來代表無線電信號強度的關鍵物理參數[10]，具體參數如表1所示。在鏈路預算中，RSRP=RS信號發射功率+扇區側天線增益-傳播損耗-建筑物穿損-人體損耗-線纜損失-陰影衰落+終端天線增益。

2.2 越區覆蓋及優化覆蓋的原則

當一個覆蓋小區的無線信號能夠出現在其周圍的毗鄰區域及以外的一定區域時，且信號RSRP足夠強，以至于能夠覆蓋成為主區和服務區的小區，稱為信號的越區覆蓋[10-11]。

解決覆蓋問題遵循的原則：

（1） 優先考慮調整參考信號接收功率值，其次考慮優化干擾的大小。

（2） 依次優化信號的弱覆蓋、信號的越區覆蓋、導頻污染問題。

（3） 綜合考慮天線的下傾角、方位角、天線掛高高度和基站部署，最后調整 RS的發射功率的大小。

3 移動通信創新實驗軟件

本文所用的網絡優化模擬仿真實驗軟件由武漢凌特公司開發，主要包含場景模擬優化仿真系統和路徑模擬仿真系統兩部分。場景模擬優化仿真系統能夠實時進行仿真，該模擬仿真系統在模擬過程中生成的仿真數據可以被路徑模擬仿真系統實時采集到并及時記錄。仿真過程結束后，場景模擬優化仿真系統模擬產生的仿真數據同時能夠被提供模擬仿真后的路徑模擬仿真系統實時導入仿真分析。場景模擬優化仿真系統和路徑模擬仿真系統通過相互配合形成一個完全閉環的仿真操作系統。

3.1 場景模擬優化仿真系統

場景模擬優化仿真系統界面如圖1所示，主要完成網絡場景的仿真、網絡數據的產生以及能夠對基站參數進行調整、修改。

3.2 仿真路側端系統界面介紹

仿真路側端系統主要用來采集場景模擬優化仿真系統產生的仿真數據，并能將記錄的數據進行全回放或部分回放，同時還可以進行數據統計和報表分析。其界面如圖2所示。

4 仿真實驗

4.1 五臺山風景區的基站部署

（1） 仿真步驟

第一步：打開實驗軟件，完成基站的部署、規劃出測試路線并在起點處放置一部手機。

第二步：啟動實驗仿真按鈕，打開路側端連接手機，進行數據采集，調整手機狀態，使手機開始移動。

第三步：停止仿真，停止記錄，斷開手機設備。將數據導入，獲取基站工程參數，導入基站、地圖和軌跡。

第四步：數據分析，分析結果數據是否符合實驗原理。經過調整前仿真結果可知不符合情況，則應及時進行參數調試。將測試路段分成四部分，對各部分進行相應的參數設定、基站部署。調試完成后進行復測，直至符合實驗原理。

（2） 場景描述

五臺山風景區存在11個基站，移動用戶從龍望寺出發，終到碧山寺，通過路側端對數據進行分析，觀察從起點到終點路線上測試點的數據并分析具體問題。

（3） 調整前仿真結果

由圖3的仿真結果可知，測試路線上許多測試點的RSRP小于-100并且概率小于98%，許多測試路線上沒有被信號覆蓋，所以應進行數據參數調試。

（4） 數據參數調整

將測試路線分成四部分如圖4所示，并對各部分進行相應的調整。

①第一段路線：添加基站13，將五臺山-龍泉寺南-小區2的下傾角從 3°調整到 8°;基站13-小區1的下傾角從 3°調整到 8°;基站13-小區2的下傾角從 3°調整到 8°。方向角從 120°調整到 150°;五臺山-鎮海寺-小區1的下傾角從 3°調整到 11°;五臺山-鎮海寺-小區2的下傾角從 3°調整到 6°;五臺山-鎮海寺-小區3的下傾角從 3°調整到 14°。

②第二段路線：添加一個基站14，將基站14-小區3的方向角從 240°調整到 210°;五臺山-觀音洞-小區3的下傾角從 3°調整到 2°;五臺山-殊像寺-小區3的方向角從 240°調整到 270°;五臺山-殊像寺-小區2的方向角從 120°調整到 180°。

③第三段路線：添加基站16和基站17，將基站17-小區1 的扇角從90°調整到140°，方位角從0°調整到355°，將基站17-小區2 的扇角從90°調整到140°，方向角從120°調整到 90°，將基站16-小區1 的扇角從90°調整到140°，方向角從0°調整到 260°，將基站16-小區2 的扇角從90°調整到140°，方位角從120°調整到 165°，將殊像寺-小區1 的扇角從90°調整到150°，方向角從0°調整到 25°，將風林禪寺-小區 1 的扇角從90°調整到140°，方向角從0°調整到 20°，將殊像寺-小區3的扇角從90°調整到150°，方位角從240°調整到 275°，將楓林禪寺-小區 2 的扇角從90°調整到140°，方位角從120°調整到 115°。

④第四段路線：添加基站-15，基站-16，將基站16-小區 2 的扇角從90°調整到140°，方向角從120°調整到 80°。將五臺山-廣化寺-小區 3 的扇角從 90°調整到 140°。將基站15-小區 1 的方向角從 90°調整到 70°，方向角從0°調整到320°。將基站16-小區 3 的方向角從 240°調整到 220°，扇角從90°調整到 130°。將基站15-小區 1 的方向角從 0°調整到 20°。將五臺山-龍門寺-小區 1 的方位角從 0°調整到 310°，扇角從90°調整到 100°。將五臺山-龍門寺-小區 3的方向角從 240°調整到 190°，扇角從90°調整到 140°。

（5） 調整后仿真結果

調整后各段的仿真結果如圖5-圖8所示。

5 結束語

本文主要圍繞著五臺山風景區的基站部署，以為游客提供更好的網絡服務來設計。通過仿真測試、數據分析、驗證覆蓋指數得出結論，使基站得到合理的部署，不僅可以解決通信實際問題，還可以為通信運營商調整網絡布局提供思路。

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