基于VC的移動通信網絡鄰區自動規劃軟件設計與實現

張建平

摘 要：鄰區規劃是保證移動通信網絡質量的關鍵，鄰區規劃工程量的浩大，從而促使鄰區自動規劃軟件的提出。本文研究與設計了一個移動通信網絡的鄰區自動規劃的軟件，該系統可以準確實現了在咸陽市乾縣地區的鄰區規劃，并且為以后的移動通信網絡鄰區規劃優化提供技術支持。

關鍵詞：移動通信網絡;鄰區規劃;數據庫;地圖創建

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

根據人工手動規劃費時費力這種現狀提出移動通信網絡鄰區自動規劃軟件的研究，設計出高效的鄰區自動規劃算法，開發出能適應目前的移動通信網絡的鄰區自動規劃軟件，隨著移動通信網絡的快速發展，移動通信網絡鄰區自動規劃軟件的開發也可以為之后將要來臨的網絡時代的網絡規劃尤其是鄰區規劃做好準備[1]，該軟件的設計可以大量減少工作人員的工作量，只需導入基站信息，就可以通過軟件自動得出鄰區規劃方案滿足需求。

0 引言

中國移動網絡5G的基礎建設上重新規劃和優化還是一個很重要的問題，而其中的鄰區規劃是必不可少的內容之一。移動通信網絡的質量和發展是建立在網絡開發的前提下，網絡規劃中的鄰區規劃對保證通信質量、減少掉話率有著重要作用[2]，本設計就是要改變目前大部分通過人工手動計算規劃鄰區這一現狀，對鄰區自動規劃算法進行優化和軟件開發。

1 領區自動規劃軟件原理概述

1.1 自動規化軟件

該軟件所使用MFC動態鏈接數據庫的編程技術，VC可以通過DAO或ADO兩種方式連接數據庫，并進行操作。如圖1所示。

ADO是建立在OLE DB之上的高層數據庫訪問技術，它封裝了OLE DB所提供的接口，是Microsoft數據庫應用程序開發的新接口。與ADO相比DAO的最大區別就是ADO可以支持對非SQL數據存儲的記錄集進行訪問，如Email和互聯網等。本次設計采用的是ADO訪問數據庫，在程序中直接使用ADO對象對數據庫進行操作[3]。MapX控件的嵌入式開發以及MapX在移動通信中基站的覆蓋范圍的應用。在VC6.0可視化開發環境中，在設計階段在窗體中拖入MapX控件，手動加入MapX文件，之后利用文件中的類和函數對其進行二次開發，設置屬性或調用事件，即可實現地圖信息系統（GIS）功能[4]。

1.2 領區自動化規劃軟件

在GSM網絡中，基站通常是全向基站，若多個基站覆蓋范圍相同，則小區就是一個規則的六邊形，基站位于中心，此時小區范圍等于基站覆蓋區域。若多個基站覆蓋范圍不相同，則小區就不是一個規則的六邊形，小區范圍與基站覆蓋區域也有所不同[5]。現有網中，在人群密集區域，基站基本都是三扇區，根據布站的位置和覆蓋距離，各個扇區的天線方位角、下傾角和功率都有所不同，因此每個基站覆蓋的距離和覆蓋范圍也都大不相同。終端在移動過程中經過兩個小區時，若這兩個小區有鄰區關系，則終端可以自動切換或重選到信號較強的小區。若沒有鄰區關系，則會出現掉話，不能連接網絡等問題。

所謂的鄰區指的是基站之間有重疊的覆蓋區域，同時將覆蓋重疊的小區互相設置切換關系，因此可以為一個小區配置多個具有切換關系的小區[6]。鄰區類型有切出鄰區、切入鄰區、互為鄰區和地理位置相鄰小區。

鄰區規劃時需要考慮以上幾個鄰區類型，這樣才能讓處在小區服務邊界的手機能及時切換到信號最佳的小區以此來確保通話質量[7]。

鄰區規劃時初始的鄰區設置原則是：同一個站點的小區設置為鄰區，當前扇區天線正對方向的兩層小區設置為鄰區，小區天線背對方向的第一層可設置為鄰區。

2 自動規劃軟件的設計

2.1 軟件系統結構

軟件主要是利用C++語言在VC6.0的環境下設計鄰區自動規劃軟件。主要功能就是能夠實現為指定的小區自動規劃鄰區。

軟件總共包括6個功能模塊，如圖2所示。

分別是用戶登陸模塊、數據庫模塊、地圖創建模塊、鄰區自動規劃模塊、結果顯示和導出模塊和幫助模塊。對GSM網絡進行小區的鄰區自動規劃，因此系統設計的理論基礎就是GSM網絡的鄰區配置原則[8]。因此設計軟件前需要充分考慮GSM網絡中基站、小區、鄰區、天線、頻點等特點，依據泰森多邊形算法模擬出小區的大致覆蓋范圍，然后根據各基站的具體數據實現我們鄰區規劃確定。

2.2 領域自動規劃模塊設計

鄰區自動規劃模塊是整個系統設計的核心部分，是對目標小區自動規劃鄰區，給出鄰區規劃方案[9]。綜合比對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規劃范圍，再根據重疊覆蓋算法得到具體的鄰區規劃位置所需的具體條件[10]。實際中可以按以下幾個的步驟進行設計：

① 分析最優解的性質，并刻畫其結構特征。

② 遞歸的定義最優解。

③ 以自底向上或自頂向下的記憶化方式（備忘錄法）計算出最優值。

④ 根據計算最優值時得到的信息，構造問題的最優解。

最優化原理：如果問題的最優解所包含的子問題的解也是最優的，就稱該問題具有最優子結構，即滿足最優化原理。算法公式為

（1） 鄰區規劃范圍的設置

首先查找扇區范圍內的所有小區離目標小區最短的距離，再將最短距離乘以一個權值（假定為1.5）得出的結果值作為該目標小區搜索鄰區的范圍。

（2） 鄰區規劃位置條件

若鄰區B在目標小區A的覆蓋區域內，即在目標小區A的天線的方向角為中心線的上半圓區域內有鄰區B的信號覆蓋（角度根據實際情況設定，小于等于180度即可）。繼續下一步判斷。小區A天線覆蓋范圍示意圖[11]，如圖4所示。

其中CellA.α是小區A的天線方向，CellA.Bore是設定的角度。如果鄰區在目標小區的波瓣寬度[12]范圍內（包含在扇區延長線的夾角內）則規劃為鄰區[13]。目標小區的波瓣寬度范圍內的示意圖[14]，如圖5所示。

若鄰區不在目標小區的扇區范圍內，則判斷基站間的連線是否包含在任意一個基站間的覆蓋范圍內。如果被包含在內則規劃為鄰區。小區在目標小區扇區范圍外的示意圖，如圖6所示。

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

（3） 軟件程序實現

鄰區規劃是通過“鄰區規劃”對話框獲取用戶執行鄰區規劃時選擇的小區范圍。[16]該對話框對應的類是CDlgNBPlanning，要獲取對話框中用戶選擇的信息則要為控件添加成員變量。“鄰區規劃”對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“鄰區規劃”對話框和列表框，還有“確定”按鈕的驅動事件函數OnOk（）。在此函數種，系統從控件的成員變量中獲取用戶選擇的參數值，根據這些參數值開始進行鄰區規劃。鄰區規劃的算法在CSiteDateAccess類中，CSiteDateAccess類中主要函數和變量的說明，如表2所示。

3 實現結果及軟件測試

對自動規劃軟件的進行測試，從實驗結果顯示軟件達到了我們預想的設計目標[17]，以下我們選取咸陽市乾縣作為測試的目標，進行測試說明。選取咸陽市乾縣，總面積1002.71平方公里。整個市的GSM基站共200多個，這個工作量大概為2天半，由于基站數量較少，用此軟件大概約幾分鐘。將整理后的基站信息，如表3所示。

導入鄰區自動規劃軟件的數據庫中。將基站信息導入軟件后生成基站覆蓋圖，生成了咸陽市基站模擬覆蓋區域，如圖7所示。

從圖8中看出，大墻西小張2小區的鄰區數共19個，鄰區中不包括背向第二層鄰區。規劃結果符合鄰區規劃原則。將咸陽市乾縣全網規劃后，導出鄰區列表則可以作為后期的網絡優化的依據。

4 總結

領區自動規劃軟件實現軟件設計的目標，而且無線網絡領區規劃軟件具有經驗密集和耗時巨大的特點，如最佳站址的選取、最優工程參數的設置、分塊仿真方案的劃分等，如何將工程師在這些領域的豐富經驗進行盡可能準確地自動化軟件規劃將是一個方向。

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（收稿日期：2019.08.27）