基于大數(shù)據(jù)挖掘的LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究*

劉 毅,劉 珂,孔建坤(中國移動通信集團山東有限公司網(wǎng)絡(luò)部,山東濟南250001)

基于大數(shù)據(jù)挖掘的LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究*

劉 毅,劉 珂,孔建坤
(中國移動通信集團山東有限公司網(wǎng)絡(luò)部,山東濟南250001)

對于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)而言,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量具有決定性的影響,因此網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃對于TDLTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)質(zhì)量具有更為重要的意義,文中針對傳統(tǒng)LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化數(shù)據(jù)單一、無法辨別價值熱點等問題,創(chuàng)新性地提出基于現(xiàn)網(wǎng)用戶的2G/3G大數(shù)據(jù)分析方法,通過價值評估、干擾評估、覆蓋評估等多維度的評估體系,引入大數(shù)據(jù)挖掘等新思路全面指導(dǎo)LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,提升了LTE建設(shè)質(zhì)量,同時提升了“大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)”縱向、橫向優(yōu)化能力,增加了投資收益。

TD-LTE 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃 大數(shù)據(jù)

0 引 言

LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的質(zhì)量直接影響后續(xù)建設(shè)與優(yōu)化的效果,中國移動計劃2年內(nèi)完成50萬個基站的建設(shè)任務(wù)(目前已經(jīng)70萬了),由于傳統(tǒng)的規(guī)劃手段準確性較低,這對LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提出了新的挑戰(zhàn):

一是精確覆蓋規(guī)劃的難度大。傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案僅僅依賴簡單的傳播模型和電子地圖,而傳播模型和電子地圖與實際場景的誤差將直接影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃的準確性。

二是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題亟待解決。2G/3G網(wǎng)絡(luò)為異頻組網(wǎng),直接利用2G/3G站址作為LTE站址會引入較高的干擾。原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題,如超遠、超近、超高、超矮“四超”問題將導(dǎo)致高重疊覆蓋問題,從而影響LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

三是無法辨識高價值區(qū)域。傳統(tǒng)規(guī)劃方法數(shù)據(jù)源單一,無法真正地識別價值熱點,導(dǎo)致后期投資收益不高;而且無法區(qū)分站點規(guī)劃建設(shè)的優(yōu)先級,不利于分批分階段建設(shè),效率低成本高,無法保證投資的有效性。

除了以上挑戰(zhàn),隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴張,各類測試平臺、設(shè)備OMC、資源管理平臺的不斷建設(shè),各類測試數(shù)據(jù)、投訴數(shù)據(jù)、設(shè)備性能數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)爆炸式增長,如何充分挖掘大數(shù)據(jù)的特點與價值指導(dǎo)LTE的規(guī)劃建設(shè)成為一個熱點課題。

圖1 LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的新挑戰(zhàn)Fig.1 New challenges of LTE network planning

1 LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃體系

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的要求,利用大數(shù)據(jù)可以從覆蓋評估,干擾評估和價值評估三個維度建立基于大數(shù)據(jù)挖掘的LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃體系,通過對現(xiàn)網(wǎng)問題的全面、準確分析定位,預(yù)知LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃存在的問題,提升LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的準確性。

圖2 基于大數(shù)據(jù)挖據(jù)的LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃體系Fig.2 LTE network planning system based on big-datamining

1.1 覆蓋評估分析

良好的覆蓋是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的最基本要求,基站站間距過大,基站覆蓋過遠會造成部分地點盲覆蓋或者室內(nèi)深度覆蓋不足;而站間距過小,重疊覆蓋會帶來較大干擾,同樣影響用戶感受,同時不必要的重復(fù)建站將會加大投資成本。理想的蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)該在保證用戶移動性的前提下使小區(qū)間的交疊區(qū)域處在一個較低的水平[1]。

根據(jù)Cost-Hata模型,預(yù)測LTE相關(guān)模型公式如下:

LTERSRP=TDSRSCP+Offset_Power-Offset_Frequency+ Offset_AntGain-Offset_FeederLoss+

借助現(xiàn)網(wǎng)2G/3G實測數(shù)據(jù),參考工參,掃頻及MR等大數(shù)據(jù),利用奧村-哈塔傳播方程矩陣理論運算,根據(jù)不同頻段自由空間傳播模型損耗、模擬仿真覆蓋及損耗矩陣,評估規(guī)劃LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況;同時構(gòu)建貼合現(xiàn)網(wǎng)實際的小區(qū)傳播路損模型,有效識別LTE網(wǎng)絡(luò)的弱覆蓋和過覆蓋區(qū)域,實現(xiàn)“點、線、面”聯(lián)合校準驗證,獲取真實、準確和全面的小區(qū)覆蓋規(guī)劃數(shù)據(jù)。

圖3 LTE覆蓋電平綜合分析Fig.3 Comprehensive analysis on LTE RSRP coverage

1.2 干擾評估分析

干擾是影響LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵因素,我們引入干擾貢獻系數(shù)來評估無線網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋度。定義干擾鄰區(qū)的能量之和與主小區(qū)的總能量的比值為干擾貢獻系數(shù),用其來評估主小區(qū)A,系數(shù)越大,說明該小區(qū)對外的干擾越大,需要整改的優(yōu)先級越高[2]。

利用以上公式評估主小區(qū)與干擾鄰區(qū)能量關(guān)聯(lián)性,從高到低排序,選擇TopN高干擾系數(shù)小區(qū);再結(jié)合實際場景和工參,分析干擾系數(shù)高的原因,得出主動干擾高小區(qū)、被動干擾高小區(qū),輸出LTE網(wǎng)絡(luò)不建議規(guī)劃的黑名單小區(qū)、通過相關(guān)優(yōu)化調(diào)整后可規(guī)劃灰名單小區(qū)、以及直接可共址建設(shè)的白名單小區(qū)[3]。

圖4 重疊覆蓋度Fig.4 Example of coverage

1.3 價值評估分析

傳統(tǒng)規(guī)劃主要從覆蓋與干擾兩個維度分析,不能完全識別出高價值站點,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)部署后出現(xiàn)建設(shè)偏離業(yè)務(wù)熱點,超閑小區(qū)較多等問題。而基于大數(shù)據(jù)挖掘的LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可基于話務(wù)熱點、用戶/終端及價值業(yè)務(wù)等多維度進行關(guān)聯(lián)性分析。首先梳理出數(shù)據(jù)及話務(wù)熱點、智能終端/數(shù)據(jù)卡滲透高區(qū)域,判定流量價值高的區(qū)域;其次發(fā)掘出數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用率高,但實際速率低,話務(wù)需求被壓制的區(qū)域;再次利用VIP/投拆用戶列表導(dǎo)出數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)投訴用戶和VIP用戶區(qū)域,更直觀、有效的體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)熱點投訴、流量變化較大的重點小區(qū)數(shù)據(jù),定位重要客戶的高價值流量區(qū)域,聚焦影響用戶感知的重要問題,發(fā)掘LTE潛在高價值區(qū)域,有效指導(dǎo)LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃效益,降低網(wǎng)絡(luò)資源的管理成本。

利用基于柵格的多維度價值得分評估體系,通過高流量小區(qū)選擇,實現(xiàn)用戶分布地理化關(guān)聯(lián),進行多維度地理化綜合分析,得到多個小區(qū)構(gòu)成的柵格的價值得分,得出高優(yōu)先級建站區(qū)域,具體的評估體系如下,價值評估分析流程如圖5所示。

1)統(tǒng)計各柵格流量、用戶使用TD-SCDMA的速率、用戶數(shù)量、終端分布、業(yè)務(wù)流量分布等數(shù)據(jù),當(dāng)某個柵格點上指標值大于全網(wǎng)柵格該指標平均值的k倍,即賦予該柵格價值點相應(yīng)的分值。

2)柵格價值點相應(yīng)的分值:柵格內(nèi)指標值/(全網(wǎng)柵格點該指標平均值×k),k值建議為1.2,意義為在此柵格點的其中某一項因素大于該項因素的平均值的1.2倍,才會進行價值得分分析,小于該值則該柵格點的該項因素的價值得分為0。

3)單個柵格總得分=權(quán)重1×熱點得分+權(quán)重2 ×速率得分+權(quán)重3×終端得分+權(quán)重4×業(yè)務(wù)得分…。

4)統(tǒng)計基站覆蓋范圍內(nèi)包含的柵格數(shù)量以及各個柵格上的分值,最終輸出規(guī)劃基站的總柵格得分排序,排序高低反映了該基站的價值高低。

圖5 價值評估分析流程Fig.5 Analysis flow of value assessment

圖6 評估分析流程Fig.6 Analysis flow of evaluation

1.4 評估分析流程

評估分析一般在待建站點資源收集后,按照價值高低,基于基站覆蓋范圍和受干擾影響程度,選擇建站順序。根據(jù)實際情況,可一方面利用2/3G舊站址,一方面建議增加符合合理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新站點,達到良好規(guī)劃的目的[4]。評估分析流程見圖6。

2 大數(shù)據(jù)處理思路

LTE規(guī)劃過程利用收集到的大量數(shù)據(jù),包括工參數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)、經(jīng)分口數(shù)據(jù)、MC口數(shù)據(jù)、投訴數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)等六大項13類數(shù)據(jù),從中提取有用信息進行分析。

2.1 基于大數(shù)據(jù)的打包清洗

根據(jù)大數(shù)據(jù)刪冗去錯機制進行數(shù)據(jù)清洗(見圖7),保持數(shù)據(jù)的準確性。在規(guī)劃中首先實現(xiàn)數(shù)據(jù)去冗,對話統(tǒng)過期數(shù)據(jù)、工參多余字段集中去除;其次是數(shù)據(jù)去重,去除相同路段多次測試的數(shù)據(jù),排除話統(tǒng)及性能相同的數(shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)唯一性;再次是數(shù)據(jù)糾錯,結(jié)合數(shù)據(jù)特性,對統(tǒng)計異常、工參錯誤等數(shù)據(jù)進行糾錯,保證數(shù)據(jù)區(qū)間在合理范圍。

2.2 基于大數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)聚合

根據(jù)數(shù)據(jù)的特征、變量等進行“數(shù)據(jù)降維”,從覆蓋,干擾和價值維度對數(shù)據(jù)進行投影降維,簡化分析數(shù)據(jù)的復(fù)雜度。同時運用強關(guān)聯(lián)聚合、相近聚合、相關(guān)聚合等聚合模型進行“關(guān)聯(lián)聚合”,比如在覆蓋評估中將道路測試、路測掃頻、用戶測量報告等信息按照關(guān)聯(lián)強弱聚合,在價值評估中將業(yè)務(wù)分布、用戶分布、終端分布等信息按照比例進行關(guān)聯(lián)聚合。

具體來講,以用戶的地理位置為索引,關(guān)聯(lián)其所在位置的信號強度,干擾情況,終端支持類型信息,業(yè)務(wù)信息以及所在位置的周圍基站分布情況,周圍環(huán)境情況,人群流動情況等等,建立基于時間、位置、用戶、終端、應(yīng)用等多維度的用戶行為聚合模型。

圖7 基于大數(shù)據(jù)的打包清洗Fig.7 Packing up based on big data

根據(jù)用戶行為模型,分析篩選得到絕對靜態(tài)用戶數(shù)(靜態(tài)用戶定義為單用戶在某小區(qū)有5天產(chǎn)生流量且每天在該小區(qū)產(chǎn)生流量占當(dāng)天該用戶總流量的70%以上,且產(chǎn)生的流量大于10MB/周)全省共計3.8萬人,涉及5 798個小區(qū)。根據(jù)用戶在占用靜態(tài)小區(qū)時上報的用戶自身所在位置的經(jīng)緯信息(理論上精度平均誤差在55 m)結(jié)合基站位置關(guān)聯(lián),發(fā)現(xiàn)定位2G/3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成熟度高的區(qū)域。

通過精確定位不同用戶上網(wǎng)的地理位置,同時關(guān)聯(lián)靜態(tài)用戶終端網(wǎng)絡(luò)制式信息,用戶上網(wǎng)習(xí)慣和用戶流量,引導(dǎo)4G站點規(guī)劃,指導(dǎo)指導(dǎo)定向推送4G營銷業(yè)務(wù)。

3 應(yīng)用情況

基于大數(shù)據(jù)挖掘的LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究在山東公司LTE網(wǎng)絡(luò)一期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中得到了廣泛應(yīng)用。通過高價值區(qū)域定位、干擾問題分析、覆蓋評估等維度綜合關(guān)聯(lián)性分析,借助2G/3G現(xiàn)網(wǎng)實測數(shù)據(jù)實現(xiàn)了“點、線、面”聯(lián)合評估,真實、準確、全面地對4G網(wǎng)絡(luò)的價值流量、重疊覆蓋干擾、弱覆蓋等進行了評估,同時輸出了LTE工參信息、站址建設(shè)優(yōu)先級,站址地理化呈現(xiàn)等一系列規(guī)劃結(jié)果。通過黑、灰、白名單規(guī)則判斷,輸出了LTE網(wǎng)絡(luò)不建議規(guī)劃的黑名單小區(qū)、通過相關(guān)優(yōu)化調(diào)整后可規(guī)劃灰名單小區(qū)、直接可共址建設(shè)的白名單小區(qū),共評估一期工程規(guī)劃小區(qū)60 653個,發(fā)現(xiàn)低價值用戶流量少的黑小區(qū)3 433個;易產(chǎn)生干擾黑色小區(qū)5 021個,灰色站點1 265個;覆蓋問題黑色小區(qū)543個,灰色小區(qū)3 501個。

通過規(guī)劃質(zhì)量的提高,降低了后續(xù)優(yōu)化調(diào)整的難度,共計節(jié)約資金11 766×0.3=3 530萬(注:每個基站年優(yōu)化費用約0.3萬),而且原來人工規(guī)劃、勘察基站的效率大大提升,解放人力成本帶來的直接經(jīng)濟效益75×10=750萬(注:人力成本節(jié)約75人,含外包,年人均成本10萬),降低了全省網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化的管理成本,節(jié)省人力規(guī)劃時間2 500小時以上。評估結(jié)果見圖8。

圖8 評估結(jié)果Fig.8 Results of evaluation

通過TD-LTE的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析,有效指導(dǎo)了4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,按照以終為始、聚焦價值、提高投資收益、建設(shè)精品網(wǎng)絡(luò)的目標,提升了4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的準確性、合理性。

4 結(jié) 語

TD-LTE是中國移動的未來,是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向,也是具有我國獨立知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù),對“TDLTE建設(shè)要全力以赴、保質(zhì)保量保速度”。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)依據(jù),應(yīng)該堅持“以終為始”的理念,為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。對于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)而言,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量具有決定性的影響,因此網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃對于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)質(zhì)量具有更為重要的意義,在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中引入了大數(shù)據(jù)挖掘等新思路以保證網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的質(zhì)量。高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃為后期的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、優(yōu)化運營提供良好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),達到事半功倍的效果。

該研究可實現(xiàn)工程建設(shè)“最前端——規(guī)劃”與“最末端——優(yōu)化”的有機結(jié)合,在規(guī)劃期內(nèi)有針對性地解決網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題帶來的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量隱患,是LTE與2G/3G現(xiàn)網(wǎng)共站址、共RRU、同天線的情況下進行LTE網(wǎng)優(yōu)化的有力助手。通過對2G、3G等現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)的分析,預(yù)測TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)性能和干擾解決方案,可以有效提高TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)的質(zhì)量,減少重疊覆蓋和同頻干擾,目前已在中國移動LTE一期、二期網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)中全面使用、對推動LTE一期、二期網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)保質(zhì)保量保速度地完成任務(wù)起到了功不可沒的作用。

[1] 沈嘉.3GPP長期演進(LTE)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:人民郵電出版社,2008:36. SHEN Jia.3GPP Long Term Evolution(LTE)Technology Principle and System Design[M].The People's Posts and Telecommunications Press,1988,1:36.

[2] 先巴才旦.常見的無線電干擾及其規(guī)避措施探討[J].通信技術(shù),2012,45(10):27-29. XianBaCaiDan.Common Prevention of Radio interference [J],2012,10:26.

[3] 王映民.TD-LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:人民郵電出版社,2010:115. WANG Yingmin.TD-LTE Technology Principle and System Design[J].The People's Posts and Telecommunications Press,2010:115.

[4] 戴源,朱晨鳴,王強,等.TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計[M].北京:人民郵電出版社,2012:60. DAIYuan,ZHU Chen-ming,WANG Qiang.Radio Network Planning and Design of TD-LTE[M].The People' s Posts and Telecommunications Press,2012,6:60.

LIU Yi(1985-),male,B.Sci.,engineer,PM of TD-LTE item,majoring in TDLTE planning and optimization;

劉 珂(1976—),男,學(xué)士,劉珂,工程師,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化規(guī)劃項目經(jīng)理,主要研究方向為GSM/TD-LTE規(guī)劃優(yōu)化;

LIU Ke(1976-),male,B.Sci.,engineer,PM ofGSM&TD -LTE,majoring in GSM&TD-LTE planning and optimization;

孔建坤(1971—),男,碩士,高級工程師,網(wǎng)絡(luò)部總經(jīng)理。

KONG Jian-kun(1971-),male,M.Sci.,senior engineer, generalmanager of Network Department.

TD-LTE Network Planning based on Big-Data M ining

LIU Yi,LIU Ke,KONG Jian-kun
(CMCC Shandong Co.,Ltd.,Jinan Shandong 250001,China)

As for TD-LTE,network structure has a definite effecton the quality of LTE network,so network planning is of great significance to the contruction quality of TD-LTE.Aiming at the traditional LTE network planning and optimization with single data and in blind valuable hotspots,this paper innovatively proposes a big-data analyticalmethod based on the current users in 2G/3G network.Through multi-dimension evaluation system involving value evaluation,interference evaluation,and coverage evaluation and by introducing the new idea like big-datamining into this system to comprehensively guide LTE network palnning,the quality of LTE network construction is obviously improved,the ability of network optimization in various directions enhanced,and the investment return also raised.

TD-LTE;network planning;big data

date：2014-09-08;Revised date：2014-12-30

TN929.5

A

1002-0802(2015)02-0194-05

劉 毅(1985—),男,學(xué)士,劉毅,工程師,TD-LTE項目經(jīng)理,主要研究方向為TDLTE規(guī)劃優(yōu)化;

10.3969/j.issn.1002-0802.2015.02.016

2014-09-08;

2014-12-30