基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法

摘 要：為提升通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)覆蓋率，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計了一種移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法。通過構(gòu)建移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)估算移動通信網(wǎng)絡(luò)WCDMA容量，計算反向鏈路的最大路徑損耗；根據(jù)最大路徑損耗，確定鏈路的傳播范圍，從而完成移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計的移動通信網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃方法的規(guī)劃效果較好，通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的覆蓋率較高，通信漏洞率較低，能夠較好提高移動通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行性能，具有一定的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；移動通信網(wǎng)絡(luò)；WCDMA容量；最大路徑損耗；節(jié)點(diǎn)覆蓋率；通信數(shù)據(jù)包

中圖分類號：TP212.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）08-00-03

DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2024.08.017

0 引 言

隨著移動通信技術(shù)的不斷進(jìn)步和普及，人們對通信網(wǎng)絡(luò)的需求呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長，對更高質(zhì)量、更廣覆蓋、更快速的通信服務(wù)的需求更大[1-2]。因此，為了有效滿足用戶的需求并提供高效穩(wěn)定的通信服務(wù)，需要深入研究移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法[3]。該領(lǐng)域的研究可以提供科學(xué)的指導(dǎo)和技術(shù)支持，以實(shí)現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)的合理布局、優(yōu)化資源配置、高效容量規(guī)劃等目標(biāo)[4]。同時，精確的規(guī)劃方法可以有效降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營成本，提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和用戶體驗(yàn)，推動移動通信產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。另外，隨著移動通信技術(shù)的不斷更新迭代和新興應(yīng)用（如物聯(lián)網(wǎng)、5G等）的快速發(fā)展，研究移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法也可以為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供更加科學(xué)的指導(dǎo)，應(yīng)對日益增長的數(shù)據(jù)需求和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境所帶來的挑戰(zhàn)，推動移動通信網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新與進(jìn)步。

目前，大多數(shù)規(guī)劃方法易受自適應(yīng)分配影響，導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)覆蓋率偏低，因此，文中基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計了一種移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法。

1 移動通信網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃方法設(shè)計

1.1 構(gòu)建移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型

通信網(wǎng)絡(luò)在傳播過程中涉及的傳播類型較多，包括語音、簡單信息、交換數(shù)據(jù)等[5]。因此，根據(jù)移動通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)交換與分組狀況構(gòu)建了移動通信網(wǎng)絡(luò)傳播模型，該模型主要包含時間層、會話層和數(shù)據(jù)包層，刻畫的某任務(wù)的層次分布狀態(tài)如圖1所示。

由圖1可知，基于上述通信業(yè)務(wù)層次分布狀態(tài)可以進(jìn)行抽樣處理[6]，利用Poisson確定不同時刻的指數(shù)分布關(guān)系，此時的概率密度函數(shù)如下所示：

（1）

式中：λ代表業(yè)務(wù)參量；ex代表通信業(yè)務(wù)分布均值。通信業(yè)務(wù)在傳播過程中并非只存在單一的時期，而是包括靜默期、談話期。因此，文中設(shè)計的移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法根據(jù)指數(shù)分布關(guān)系調(diào)整了通信數(shù)據(jù)包數(shù)量，完成了分組業(yè)務(wù)交換[7]，交換后計算的分組大小PacketSize如下所示：

（2）

式中：P代表隨機(jī)分組變量；M代表允許的最大分組。基于上述交換分組可以快速調(diào)整通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的概率密度，生成的移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型B如下所示：

（3）

該網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型符合通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際通信狀態(tài)，能最大程度降低通信網(wǎng)絡(luò)傳輸資源的占用率。

1.2 移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以利用傳感器與終端設(shè)備獲取網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行深度處理分析，減少信號弱區(qū)、流量擁堵等造成的規(guī)劃異常。因此，文中利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)估算了移動通信網(wǎng)絡(luò)的WCDMA容量，進(jìn)行了規(guī)劃參數(shù)調(diào)整。可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行鏈路預(yù)算，給定通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，進(jìn)行資源解析[8]。通信網(wǎng)絡(luò)鏈路具有雙向性，需要根據(jù)計算的路徑損耗進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的WCDMA鏈路組成部分如圖2

所示。

由圖2可知，根據(jù)上述鏈路組成部分可以確定基本預(yù)算單元，針對一個業(yè)務(wù)信道，其通信功率會隨著業(yè)務(wù)需求發(fā)生改變[9]。因此，確定WCDMA估算范圍，可以計算業(yè)務(wù)信道的EIRP，如下所示：

（4）

式中：PTX代表移動終端發(fā)射功率；GTX代表移動通信增益；LTX代表通信連接損耗。此時的基站接收器解調(diào)門限發(fā)生了一定改變，需要根據(jù)接收信號狀態(tài)[10]計算移動通信網(wǎng)絡(luò)的邊緣覆蓋率PEdge，如下所示：

（5）

式中：Q代表衰落余量；ρ代表軟切換增益；σ代表通信余量。與正向通信鏈路不同，反向通信鏈路的MPLA會隨著負(fù)載因子的增大逐漸降低，因此，需要計算反向鏈路的路徑損耗Plmin，如下所示：

（6）

式中：SRX代表接收的移動通信收益；MPC代表通信干擾值；GINT代表邊緣補(bǔ)償增益。根據(jù)上述最大路徑損耗，可以有效確定鏈路的傳播范圍，根據(jù)愛爾蘭估算原則估算的WCDMA鏈路容量PB如下所示：

（7）

式中：A代表突發(fā)性業(yè)務(wù)清單；C代表信道數(shù)；AK代表呼損率；k代表數(shù)據(jù)速率。根據(jù)上述估算的WCDMA鏈路容量可以進(jìn)行動態(tài)性能仿真，調(diào)整移動通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)規(guī)劃流程。若在移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過程中出現(xiàn)了業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量偏低的問題，就需要根據(jù)終端結(jié)構(gòu)參與量處理應(yīng)用業(yè)務(wù)類別的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃端對端升級，從而滿足后續(xù)移動通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行要求。

2 實(shí) 驗(yàn)

為驗(yàn)證設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法的規(guī)劃效果，將其與文獻(xiàn)[6]、文獻(xiàn)[7]中兩種常規(guī)的移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

結(jié)合移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃實(shí)驗(yàn)要求，將X省的某區(qū)域作為研究對象，進(jìn)行移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析。已知X省某區(qū)域設(shè)置了中國移動、中國聯(lián)通、中國電信基站，這些基站主要包含GSM＼CDMA＼EV-DO等網(wǎng)絡(luò)。其中，中國移動GSM900的上行頻率為889～909 MHz，下行頻率為934～954 MHz，

TD-SCDMA包括A、B、C三個頻段，分別為2 010～

2 025 MHz、1 880～1 920 MHz、2 320～2 370 MHz。中國聯(lián)通GSM900的上行頻率為909～915 MHz，下行頻率為954～960 MHz，TD-LTE室內(nèi)頻率為2 300～2 320 MHz，室外頻率為2 555～2 575 MHz。中國電信的CDMA上行頻率為825～835 MHz，下行頻率為870～880 MHz，TD-LTE室內(nèi)頻率為2 370～2 390 MHz，室外頻率為2 635～

2 655 MHz。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，對不同的實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定處理，調(diào)整其與單元拓?fù)涞倪吔缫?guī)劃距離。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

分別使用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法、文獻(xiàn)[6]方法以及文獻(xiàn)[7]方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，使用OpManager軟件獲取3種方法的通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)覆蓋率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見

表1～表3所列。

由表1～表3可知，在不同的通信數(shù)據(jù)傳輸速率下，文中設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法的能耗、通信漏洞率均較低，通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)覆蓋率較高，文獻(xiàn)[6]

方法以及文獻(xiàn)[7]方法的能耗、通信漏洞率均較高，通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)覆蓋率較低。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，文中設(shè)計的移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法的規(guī)劃效果較好，可靠性較高，具有一定的應(yīng)用價值。

3 結(jié) 語

受用戶數(shù)量、業(yè)務(wù)類型、流量模型等多種因素影響，我國移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃效果仍不理想，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的覆蓋率偏低。為解決上述問題，文中基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計了一種全新的移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計的移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法的規(guī)劃效果較好，可靠性較高，具有一定的應(yīng)用價值，為解決移動通信網(wǎng)絡(luò)問題、促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展做出了一定貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]周政雷，陳俊，潘俊濤，等.基于并行深度森林的配用電通信網(wǎng)絡(luò)異常流量檢測[J].華東師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2023，69（5）：122-134.

[2]王丹.堅持問題導(dǎo)向多方協(xié)調(diào)推進(jìn)—河北省秦皇島無監(jiān)局協(xié)調(diào)解決劉莊移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題側(cè)記[J].中國無線電，2023，34（6）：40-41.

[3]孫桂萍，唐艷娜，于愛華.基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變換域通信網(wǎng)絡(luò)抗干擾優(yōu)化算法[J].計算技術(shù)與自動化，2023，42（2）：119-123.

[4]朱敏，張教，華炳昌，等.面向6G的太赫茲光纖一體融合通信系

統(tǒng)：架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)與驗(yàn)證[J].中國科學(xué)：信息科學(xué)，2023，53（1）：191-210.

[5]徐全盛，楊國東，葛林強(qiáng).面向戰(zhàn)術(shù)邊緣應(yīng)用的SDN網(wǎng)絡(luò)控制平面設(shè)計研究[J].中國電子科學(xué)研究院學(xué)報，2023，18（6）：559-565.

[6]張紹剛. 5G移動通信在智慧醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及部署應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2021，28（20）：11-13.

[7]宋永廷，王勝. 5G本地傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃原則及地市規(guī)劃方案探討[J].通信電源技術(shù)，2021，38（2）：34-37.

[8]周錦來，趙晨，林晨，等.移動通信科技自立自強(qiáng)決策邏輯與創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同演化機(jī)制研究[J].科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理，2023，44（11）：79-93.

[9]楊俐，辛怡，胡光祥，等.基于CTCS2+ATO的市域鐵路LTE移動通信業(yè)務(wù)承載解決方案研究[J].鐵道通信信號，2023，59（10）：68-73.

[10]畢敏娜.強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)施支撐引領(lǐng)作用 推進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò)新型基礎(chǔ)設(shè)施 完善建筑物移動通信基礎(chǔ)設(shè)施工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[J].工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，2023，39（10）：84-88.

收稿日期：2024-01-18 修回日期：2024-02-23

作者簡介：伊學(xué)君（1984—），男，甘肅酒泉人，助教，研究方向?yàn)橥ㄐ殴こ獭?/p>