基于VC的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張建平

摘 要：鄰區(qū)規(guī)劃是保證移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵，鄰區(qū)規(guī)劃工程量的浩大，從而促使鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃軟件的提出。本文研究與設(shè)計(jì)了一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃的軟件，該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)了在咸陽(yáng)市乾縣地區(qū)的鄰區(qū)規(guī)劃，并且為以后的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)鄰區(qū)規(guī)劃優(yōu)化提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò);鄰區(qū)規(guī)劃;數(shù)據(jù)庫(kù);地圖創(chuàng)建

Abstract：The neighborhood planning is a key to ensure the quality of the mobile communication network. The neighbor planning needs a vast amount of planning and engineering， the fact prompts to propose neighborhood automatic planning software. This paper studies a software for the neighborhood automatic planning which can realize automatic planning in Qian county in Xianyang City， and provides reference for neighborhood automatic planning of mobile communication.

Key words：mobile communication network;neighborhood planning;database;map creation

根據(jù)人工手動(dòng)規(guī)劃費(fèi)時(shí)費(fèi)力這種現(xiàn)狀提出移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃軟件的研究，設(shè)計(jì)出高效的鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃算法，開發(fā)出能適應(yīng)目前的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃軟件，隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃軟件的開發(fā)也可以為之后將要來(lái)臨的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃尤其是鄰區(qū)規(guī)劃做好準(zhǔn)備[1]，該軟件的設(shè)計(jì)可以大量減少工作人員的工作量，只需導(dǎo)入基站信息，就可以通過(guò)軟件自動(dòng)得出鄰區(qū)規(guī)劃方案滿足需求。

0 引言

中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)5G的基礎(chǔ)建設(shè)上重新規(guī)劃和優(yōu)化還是一個(gè)很重要的問(wèn)題，而其中的鄰區(qū)規(guī)劃是必不可少的內(nèi)容之一。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和發(fā)展是建立在網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的前提下，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的鄰區(qū)規(guī)劃對(duì)保證通信質(zhì)量、減少掉話率有著重要作用[2]，本設(shè)計(jì)就是要改變目前大部分通過(guò)人工手動(dòng)計(jì)算規(guī)劃鄰區(qū)這一現(xiàn)狀，對(duì)鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃算法進(jìn)行優(yōu)化和軟件開發(fā)。

1 領(lǐng)區(qū)自動(dòng)規(guī)劃軟件原理概述

1.1 自動(dòng)規(guī)化軟件

該軟件所使用MFC動(dòng)態(tài)鏈接數(shù)據(jù)庫(kù)的編程技術(shù)，VC可以通過(guò)DAO或ADO兩種方式連接數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)行操作。如圖1所示。

ADO是建立在OLE DB之上的高層數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)，它封裝了OLE DB所提供的接口，是Microsoft數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序開發(fā)的新接口。與ADO相比DAO的最大區(qū)別就是ADO可以支持對(duì)非SQL數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的記錄集進(jìn)行訪問(wèn)，如Email和互聯(lián)網(wǎng)等。本次設(shè)計(jì)采用的是ADO訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，在程序中直接使用ADO對(duì)象對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作[3]。MapX控件的嵌入式開發(fā)以及MapX在移動(dòng)通信中基站的覆蓋范圍的應(yīng)用。在VC6.0可視化開發(fā)環(huán)境中，在設(shè)計(jì)階段在窗體中拖入MapX控件，手動(dòng)加入MapX文件，之后利用文件中的類和函數(shù)對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)置屬性或調(diào)用事件，即可實(shí)現(xiàn)地圖信息系統(tǒng)（GIS）功能[4]。

1.2 領(lǐng)區(qū)自動(dòng)化規(guī)劃軟件

在GSM網(wǎng)絡(luò)中，基站通常是全向基站，若多個(gè)基站覆蓋范圍相同，則小區(qū)就是一個(gè)規(guī)則的六邊形，基站位于中心，此時(shí)小區(qū)范圍等于基站覆蓋區(qū)域。若多個(gè)基站覆蓋范圍不相同，則小區(qū)就不是一個(gè)規(guī)則的六邊形，小區(qū)范圍與基站覆蓋區(qū)域也有所不同[5]。現(xiàn)有網(wǎng)中，在人群密集區(qū)域，基站基本都是三扇區(qū)，根據(jù)布站的位置和覆蓋距離，各個(gè)扇區(qū)的天線方位角、下傾角和功率都有所不同，因此每個(gè)基站覆蓋的距離和覆蓋范圍也都大不相同。終端在移動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)兩個(gè)小區(qū)時(shí)，若這兩個(gè)小區(qū)有鄰區(qū)關(guān)系，則終端可以自動(dòng)切換或重選到信號(hào)較強(qiáng)的小區(qū)。若沒(méi)有鄰區(qū)關(guān)系，則會(huì)出現(xiàn)掉話，不能連接網(wǎng)絡(luò)等問(wèn)題。

所謂的鄰區(qū)指的是基站之間有重疊的覆蓋區(qū)域，同時(shí)將覆蓋重疊的小區(qū)互相設(shè)置切換關(guān)系，因此可以為一個(gè)小區(qū)配置多個(gè)具有切換關(guān)系的小區(qū)[6]。鄰區(qū)類型有切出鄰區(qū)、切入鄰區(qū)、互為鄰區(qū)和地理位置相鄰小區(qū)。

鄰區(qū)規(guī)劃時(shí)需要考慮以上幾個(gè)鄰區(qū)類型，這樣才能讓處在小區(qū)服務(wù)邊界的手機(jī)能及時(shí)切換到信號(hào)最佳的小區(qū)以此來(lái)確保通話質(zhì)量[7]。

鄰區(qū)規(guī)劃時(shí)初始的鄰區(qū)設(shè)置原則是：同一個(gè)站點(diǎn)的小區(qū)設(shè)置為鄰區(qū)，當(dāng)前扇區(qū)天線正對(duì)方向的兩層小區(qū)設(shè)置為鄰區(qū)，小區(qū)天線背對(duì)方向的第一層可設(shè)置為鄰區(qū)。

2 自動(dòng)規(guī)劃軟件的設(shè)計(jì)

2.1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

軟件主要是利用C++語(yǔ)言在VC6.0的環(huán)境下設(shè)計(jì)鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃軟件。主要功能就是能夠?qū)崿F(xiàn)為指定的小區(qū)自動(dòng)規(guī)劃鄰區(qū)。

軟件總共包括6個(gè)功能模塊，如圖2所示。

分別是用戶登陸模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、地圖創(chuàng)建模塊、鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃模塊、結(jié)果顯示和導(dǎo)出模塊和幫助模塊。對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行小區(qū)的鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)就是GSM網(wǎng)絡(luò)的鄰區(qū)配置原則[8]。因此設(shè)計(jì)軟件前需要充分考慮GSM網(wǎng)絡(luò)中基站、小區(qū)、鄰區(qū)、天線、頻點(diǎn)等特點(diǎn)，依據(jù)泰森多邊形算法模擬出小區(qū)的大致覆蓋范圍，然后根據(jù)各基站的具體數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)我們鄰區(qū)規(guī)劃確定。

2.2 領(lǐng)域自動(dòng)規(guī)劃模塊設(shè)計(jì)

鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃模塊是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分，是對(duì)目標(biāo)小區(qū)自動(dòng)規(guī)劃鄰區(qū)，給出鄰區(qū)規(guī)劃方案[9]。綜合比對(duì)了等效圓算法和地理算法，軟件選取的算法是最短距離算法和重疊覆蓋算法，如圖3所示。

利用最短距離算法得到鄰區(qū)規(guī)劃范圍，再根據(jù)重疊覆蓋算法得到具體的鄰區(qū)規(guī)劃位置所需的具體條件[10]。實(shí)際中可以按以下幾個(gè)的步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：

① 分析最優(yōu)解的性質(zhì)，并刻畫其結(jié)構(gòu)特征。

② 遞歸的定義最優(yōu)解。

③ 以自底向上或自頂向下的記憶化方式（備忘錄法）計(jì)算出最優(yōu)值。

④ 根據(jù)計(jì)算最優(yōu)值時(shí)得到的信息，構(gòu)造問(wèn)題的最優(yōu)解。

最優(yōu)化原理：如果問(wèn)題的最優(yōu)解所包含的子問(wèn)題的解也是最優(yōu)的，就稱該問(wèn)題具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)，即滿足最優(yōu)化原理。算法公式為

（1） 鄰區(qū)規(guī)劃范圍的設(shè)置

首先查找扇區(qū)范圍內(nèi)的所有小區(qū)離目標(biāo)小區(qū)最短的距離，再將最短距離乘以一個(gè)權(quán)值（假定為1.5）得出的結(jié)果值作為該目標(biāo)小區(qū)搜索鄰區(qū)的范圍。

（2） 鄰區(qū)規(guī)劃位置條件

若鄰區(qū)B在目標(biāo)小區(qū)A的覆蓋區(qū)域內(nèi)，即在目標(biāo)小區(qū)A的天線的方向角為中心線的上半圓區(qū)域內(nèi)有鄰區(qū)B的信號(hào)覆蓋（角度根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，小于等于180度即可）。繼續(xù)下一步判斷。小區(qū)A天線覆蓋范圍示意圖[11]，如圖4所示。

其中CellA.α是小區(qū)A的天線方向，CellA.Bore是設(shè)定的角度。如果鄰區(qū)在目標(biāo)小區(qū)的波瓣寬度[12]范圍內(nèi)（包含在扇區(qū)延長(zhǎng)線的夾角內(nèi)）則規(guī)劃為鄰區(qū)[13]。目標(biāo)小區(qū)的波瓣寬度范圍內(nèi)的示意圖[14]，如圖5所示。

若鄰區(qū)不在目標(biāo)小區(qū)的扇區(qū)范圍內(nèi)，則判斷基站間的連線是否包含在任意一個(gè)基站間的覆蓋范圍內(nèi)。如果被包含在內(nèi)則規(guī)劃為鄰區(qū)。小區(qū)在目標(biāo)小區(qū)扇區(qū)范圍外的示意圖，如圖6所示。

用紅色標(biāo)記了Cellx的臨界狀態(tài)，用虛線表示Cellx一種介于臨界狀態(tài)的中間狀態(tài)（藍(lán)色小區(qū)所處的位置均在規(guī)劃位置條件中被排除掉了）。紅色區(qū)：cellx的右邊界與cellA和cellx的位置矢量重合[15]。注：這里實(shí)際考慮的是在幾何上不會(huì)有重疊。所以在列表中應(yīng)該刪除處于紅色區(qū)以及虛線部分的小區(qū)。

（3） 軟件程序?qū)崿F(xiàn)

鄰區(qū)規(guī)劃是通過(guò)“鄰區(qū)規(guī)劃”對(duì)話框獲取用戶執(zhí)行鄰區(qū)規(guī)劃時(shí)選擇的小區(qū)范圍。[16]該對(duì)話框?qū)?yīng)的類是CDlgNBPlanning，要獲取對(duì)話框中用戶選擇的信息則要為控件添加成員變量。“鄰區(qū)規(guī)劃”對(duì)話框中添加成員變量的控件，如表1所示。

為各控件添加好信息之后就可以在CDlgNBPlanning中編寫代碼了，包括初始化“鄰區(qū)規(guī)劃”對(duì)話框和列表框，還有“確定”按鈕的驅(qū)動(dòng)事件函數(shù)OnOk（）。在此函數(shù)種，系統(tǒng)從控件的成員變量中獲取用戶選擇的參數(shù)值，根據(jù)這些參數(shù)值開始進(jìn)行鄰區(qū)規(guī)劃。鄰區(qū)規(guī)劃的算法在CSiteDateAccess類中，CSiteDateAccess類中主要函數(shù)和變量的說(shuō)明，如表2所示。

3 實(shí)現(xiàn)結(jié)果及軟件測(cè)試

對(duì)自動(dòng)規(guī)劃軟件的進(jìn)行測(cè)試，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示軟件達(dá)到了我們預(yù)想的設(shè)計(jì)目標(biāo)[17]，以下我們選取咸陽(yáng)市乾縣作為測(cè)試的目標(biāo)，進(jìn)行測(cè)試說(shuō)明。選取咸陽(yáng)市乾縣，總面積1002.71平方公里。整個(gè)市的GSM基站共200多個(gè)，這個(gè)工作量大概為2天半，由于基站數(shù)量較少，用此軟件大概約幾分鐘。將整理后的基站信息，如表3所示。

導(dǎo)入鄰區(qū)自動(dòng)規(guī)劃軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)中。將基站信息導(dǎo)入軟件后生成基站覆蓋圖，生成了咸陽(yáng)市基站模擬覆蓋區(qū)域，如圖7所示。

從圖8中看出，大墻西小張2小區(qū)的鄰區(qū)數(shù)共19個(gè)，鄰區(qū)中不包括背向第二層鄰區(qū)。規(guī)劃結(jié)果符合鄰區(qū)規(guī)劃原則。將咸陽(yáng)市乾縣全網(wǎng)規(guī)劃后，導(dǎo)出鄰區(qū)列表則可以作為后期的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的依據(jù)。

4 總結(jié)

領(lǐng)區(qū)自動(dòng)規(guī)劃軟件實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)的目標(biāo)，而且無(wú)線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)區(qū)規(guī)劃軟件具有經(jīng)驗(yàn)密集和耗時(shí)巨大的特點(diǎn)，如最佳站址的選取、最優(yōu)工程參數(shù)的設(shè)置、分塊仿真方案的劃分等，如何將工程師在這些領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行盡可能準(zhǔn)確地自動(dòng)化軟件規(guī)劃將是一個(gè)方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 張玉勝. WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有關(guān)覆蓋問(wèn)題的分析[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2004（3）：3-8.

[2] 張健明，楊大成. 論TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃[J]. 電信科學(xué)，2006（2）：91-95.

[3] 張宇. TD-SCDMA可變切換點(diǎn)的實(shí)施及干擾分析[J]. 電信科學(xué)，2006（2）：77-79.

[4] 徐霞艷. TD-SCDMA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展[J]. 電信科學(xué)，2006（6）：23-26.

[5] 朱應(yīng)劍. TD-SCDMA建網(wǎng)策略[EB/OL]. （2019-05-11）大唐移動(dòng)，http：∥www.datangmobile.cn.

[6] 宋立軍，王卓，余順勇，等. TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的影響[J]. 移動(dòng)通信，2006（6）：49-52.

[7] 韓琳， 潘振. 關(guān)于CDMA鄰區(qū)優(yōu)化的研究[J]. 廣東通信技術(shù)， 2010（10）：48-50.

[8] 藍(lán)志峰. WCDMA海域超遠(yuǎn)覆蓋解決策略及其應(yīng)用[J]. 郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2011（1）：29-32.

[9] 鄧巍. MR數(shù)據(jù)分析在WCDMA鄰區(qū)優(yōu)化中的應(yīng)用[J]. 移動(dòng)通信， 2011（7）：42-44.

[10] 吳晨光. DS-CDMA系統(tǒng)中基于蟻群算法的多用戶檢測(cè)技術(shù)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009.

[11] 李靜. CDMA EVDO反向負(fù)載控制算法研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009.

[12] 張凱. 基于HSUPA的基站調(diào)度系統(tǒng)的研究[D]. 長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2010.

[13] 劉光然. CDMA系統(tǒng)中碼的應(yīng)用算法研究[D]. 武漢：華中科技大學(xué)，2007.

[14] 王思博. WCDMA移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)鄰區(qū)優(yōu)化方法研究[J]. 工業(yè)設(shè)計(jì)， 2012（3）：239.

[15] 趙紹剛. WCDMA無(wú)線系統(tǒng)的規(guī)劃和優(yōu)化[J]. 電信科學(xué)， 2005（9）：35-38.

[16] 秦建軍. WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃基站覆蓋和容量分析[J]. 信息通信， 2011（6）：130-131.

[17] 田鐵紅，潘純，趙成林. WCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法[J]. 通信世界， 2005（14）：43-44.

（收稿日期：2019.08.27）