泰森多邊形小區柵格化處理與網絡優化方法

余建平

泰森多邊形小區柵格化處理與網絡優化方法

余建平

武漢鐵路職業技術學院鐵道通信與信號學院, 湖北 武漢 430205

網絡運維過程中，無論是基站規劃還是基站入網后的優化流程，很多場景需要結合小區的地理信息進行鄰區以及涉及復用率參數配置的優化，而傳統的人工方式，對于工作量需求較大。采用泰森多邊形的方式進行小區的柵格化處理，完成小區與小區之間的層級統計分析，結合現有網絡性能數據，完成網絡優化。

泰森多邊形; 小區柵格化處理; 網絡優化

在傳統的人工鄰區優化或者是基于自組織網絡的自動鄰區關系優化里，源小區與目標小區之間，主要通過切換關系進行添加與刪除。對于過覆蓋或者是欠覆蓋，主要通過小區間距離輔助進行鄰區的添加與刪除。特大城市既有大型人流與業務密集的城區，也有人流與業務密度低的區域，同樣的小區間距離，小區隔離度差異很大，可能得到欠覆蓋或者過覆蓋不同的結論。本文采用泰森多邊形的方式進行小區的柵格化處理，完成小區與小區之間的層級統計分析，基于泰森多邊形小區層級的優化算法，完成網絡優化。

1 泰森多邊形介紹

1.1 泰森多邊形

泰森多邊形又叫馮洛諾伊圖，是由一組由連接兩鄰點直線的垂直平分線組成的連續多邊形組成。N個在平面上有區別的點，按照最鄰近原則劃分平面，每個點與它的最近鄰區域相關聯。其特點是多邊形內的任何位置離該多邊形的樣點（如居民點）的距離最近，離相鄰多邊形內樣點的距離遠，且每個多邊形內含且僅包含一個樣點。

1.2 小區的柵格化處理

通過基站經緯度信息，能完成基站的泰森多邊形柵格化。由于鄰區以及涉及復用率參數配置更多的是基于小區進行配置，需要將同樣經緯度，覆蓋不同方向的小區進行泰森多邊形柵格化處理。因此，通過將小區經緯度在其方位角方向，進行一定距離偏移，完成同基站不同小區經緯差異化，從而完成小區的泰森多邊形柵格化處理。

2 泰森多邊形在網絡優化中的運用

通過繪制泰森多邊形，在全網形成一個多邊形的網狀小區覆蓋范圍圖。從中了解長期演進（LTE）每個扇區的覆蓋范圍大小。從扇區A到扇區B，最少需要跨過5條泰森多邊形的邊界(即小區邊界)，就認為扇區A與扇區B間的層級為5。

層級概念的引入可以優化已有的一些優化工具的算法，例如鄰區優化和PCI（物理小區標識）問題檢查。并可以此為基礎提出新的優化算法，例如覆蓋和容量模塊的算法、小區退服后的覆蓋補償模塊的算法。

2.1 鄰區優化的算法改進

2.1.1算法改進原因一般基站會有些鄰區自優化（ANR）功能，能夠自動刪除一些無用的鄰區，但是都是需要在一段時間內沒有一次切換發生，才會觸發鄰區的刪除。這種清除垃圾鄰區的方式雖然可以起到一定的鄰區優化作用，但是無法優化并刪除過遠鄰區和切換指標差的垃圾鄰區。這就需要開發一種新的工具，加入小區層級，距離和切換指標的判斷條件，來改進現有的ANR功能算法。

2.1.2 改進后的算法（1）數據輸入a.基礎規劃數據（目標小區位置和方位角，鄰區位置和方位角）；b.目標小區鄰區表；c.一段時間(例如7 d)目標小區的鄰區對級別的切換嘗試和成功次數。

（2）基本判斷條件a.鄰區對間的切換嘗試次數（HO Attempts）（例如：100次）；b.鄰區對間的切換成功率（HO Successful Rate）(例如：50%)；c.鄰區間的小區層級數（Tiers）（例如：10層小區）；d.鄰區對所在基站間的距離（Distance）（例如：10 km）。

（3）不同標準靈活的條件選擇a.基于切換成功率差標準；b.基于鄰區對間切換過少的標準；c.以上標準還可以靈活結合小區層級和小區距離條件。

（4）優化辦法一般在維護優化中，對于不必要的鄰區會根據實際需求采用兩種不同的方法：把鄰區對加入黑名單、刪除鄰區。

2.1.3 算法驗證把層級門限設置為10層后，發現ZHIDAN-LBBU31504-FRCJ-21有3個鄰區的層級數超過10層，如表1所示，且并無切換嘗試次數，建議刪除或加入黑名單。

表 1 層級超過10層的鄰區

2.2 PCI問題優化的算法改進

2.2.1 算法改進的原因PCI問題包括PCI沖突, PCI混淆和模3/模30沖突。這些問題會嚴重影響網絡的關鍵性能指標（KPI）。隨著網絡結構的不斷變化，PCI問題越來越多，需要消耗更多的人力資源去尋找并解決這些問題。

2.2.2 改進后的算法（1） 數據輸入a.基礎規劃數據（目標小區的PCI，站址位置和方位角，鄰區的PCI，站址位置和方位角）；b.目標小區鄰區表；c.一段時間目標小區的鄰區對級別的切換嘗試和成功次數。

（2）基本判斷條件a.PCI沖突的檢查和解決判斷條件，解決PCI沖突，并重新建議一個新的PCI的準則：小區間的層數大于一個門限值2（如7層），小區間的距離大于一個門限值2（如3 km）；b.PCI混淆的檢查和解決判斷條件。

如果源小區S擁有2個同頻同PCI的鄰區A和B，則判斷為PCI混淆。解決PCI混淆的方法有修改其中一個鄰區的PCI或刪除其中一個鄰區。使用修改PCI方式的條件與解決PCI沖突的條件一致，即：小區間的層數大于一個門限值2（如7層）；小區間的距離大于一個門限值2（如3 km）。

2.2.3 算法驗證根據層級算法，發現HUANGSHAN-LBBU31451-FRCJ-17和PUFANGBO-LBBU29994 -FRCJ-20之間的層級只有5層，且距離只有2.3 km，如表2所示，均小于規劃設計復用要求。

表 2 HUANGSHAN-LBBU31451-FRCJ-17和PUFANGBO-LBBU29994-FRCJ-20之間的距離

2.3 覆蓋和容量優化算法的提出

2.3.1 算法提出的原因優化常存在越區覆蓋和欠覆蓋的問題，通過路測來檢查問題點。這種方式費時費力，還不能發現高層越區覆蓋問題。通過KPI數據并結合站址的地理位置和小區間的層級關系，來分析越區和欠覆蓋問題，通過自動調整電調天線的下傾角來優化覆蓋并提高扇區的容量。

2.3.2 自動診斷算法（1） 數據輸入a.基礎規劃數據（基站的經緯度，小區的天線方位角，下傾角）；b.網管配置參數：鄰區表；c.網管KPI數據：每個鄰區對的切換嘗試次數和切換成功次數。

（2）越區覆蓋判斷越區切換嘗試次數：源扇區切換到一定層級(可調參數)以外鄰區的切換嘗試總次數。越區切換比例：越區切換嘗試次數/源扇區在主瓣區域內總的切換嘗試次數。如果越區切換比例大于一個門限值，就判斷為越區覆蓋。

（3）欠覆蓋的判斷源扇區到1層鄰區的切換失敗率大于一定門限值；源扇區總的切換失敗率大于一定門限值；源扇區到1層鄰區的過晚切換比例大于一定門限值。

2.3.3 算法驗證如表3所示，挑選KELAMAYI-LBBU31702-FRCJ-21。發現有個4層外扇區，其中BUYECHENG-LBBU29997-FRCJ-22的切換嘗試占比高達16%，大于設置的越區切換嘗試次數占比門限(10%)，因此判斷存在越區切換現象。

表 3 外扇區切換嘗試次數及切換占比

2.4 小區退服后覆蓋補償算法的提出

2.4.1 算法提出的原因在日常優化中，常遇到小區臨時退服的問題。小區退服的覆蓋補償算法就是考慮通過軟件及時自動發現退服小區，利用周邊1層扇區的天饋調整來彌補退服小區的覆蓋空洞。

2.4.2 自動診斷算法（1）數據輸入a.基礎規劃數據（基站的經緯度，小區的天線方位角，下傾角）；b.網管配置參數：鄰區表；c.網管中的小區告警信息和KPI指標。

（2）退服小區的識別a.監控基站的告警信息，判斷小區是否退服；b.根據無線資源控制(RRC)連接嘗試次數，在幾次ROP匯報時間內都為0，判斷小區退服。

（3）覆蓋空洞的判斷a.定義退服小區和周邊所有一層小區為一個臨時的相關簇C；b.統計退服前一段時間這個簇C的平均RRC連接嘗試次數（THR_1）和平均信道質量指示(CQI)(THR_2)；c.統計退服后一段時間這個簇C的平均RRC連接嘗試次數(KPI_1)和平均CQI(KPI_2)；d.如果(KPI_1

（4）選擇和排序候選補償小區a.退服小區周邊所有1層鄰區都是候選小區；b.估算每個鄰區在覆蓋空洞處的覆蓋潛在能力，并用覆蓋能力分值來排序。

（5）確定補償小區在此階段，需要評估候選補償小區的擁塞程度。選擇擁塞指標都小于一定門限，且在（4）排序最前的小區為最終補償小區。

（6）退服小區恢復后補償小區恢復若退服小區恢復，需恢復補償小區的一切電調電線的調整。

3 結語

通過泰森多邊形柵格化處理，引入層級的概念，進行鄰區優化和PCI問題檢查，并以此為基礎提出覆蓋和容量模塊的算法、小區退服后的覆蓋補償模塊的算法，這些新的優化算法能很好的自然應對密集城區和稀疏郊區基站密度帶來的差異，統一到一個單一的算法來處理，起到優化網絡作用。

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A Method of Cell Grid Process and Network Optimization with Tyson Polygon

YU Jian-ping

430205,

In the process of network operation, no matter whether it is the base station planning or the optimization process after the base station enters the network, many scenes need to combine the geographic information of the community and optimize the configuration of the reuse rate parameters, while the traditional manual method is more demanding for the workload. Tyson polygon is used to handle the cell grid processing, and the hierarchical statistical analysis between the cell is completed. Combined with the existing network performance data,The network optimization is completed.

Tyson polygon; cell grid process; network optimization

TN915.07

A

1000-2324(2019)03-0492-03

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.03.030

2019-01-17

2019-03-15

余建平(1966-),女,本科,副教授,主要從事通信技術工作. E-mail:490703811@qq.com