五台山移动通信组网架构及基站部署的仿真研究

任国凤 于慧 张琼

摘要：作为具有特殊地貌的旅游热点区域，五台山风景区的移动用户通话容易受到地形阻挡、多径效应、潮汐现象等影响，造成移动网络信号弱、业务质量差、掉线的问题。该文立足五台山地形特点和旅游热点地区通信用户特点，通过规划通信链路、部署基站位置与设置调整参数来仿真实现移动通信组网及基站部署，为实际工程应用提供理论依据。

关键词：组网架构;基站部署;仿真;五台山风景区

中图分类号：TN802        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）06-0008-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 概述

五台山是国家5A级旅游景区，最高海拔3061米，高峰期日接待游客量达到八万人以上。该风景区属于特殊山区地形的旅游热点区域，由于复杂地貌的地形阻挡和多径效应的干扰问题、业务流量的潮汐效应等原因，在该区域容易出现移动网络信号弱、业务质量差、掉线等问题。因而，如何在运营商建网初期和后期优化过程中，通过多小区协同规划、部署和设置来实现五台山复杂地貌热点区域的移动通信网络覆盖，达到良好的业务质量，是比较典型且具备一定复杂性的工程问题。

然而，由于地形、设备、用户规模与业务模式等因素的限制，无法实地调整组网架构和基站部署情况。因此，采用专用软件仿真实现组网架构分析与基站部署的调整可以为解决工程实际问题提供理论数据支撑，具有较大的现实意义[1-3]。

2 移动通信组网中的关键问题

2.1 覆蓋优化概述及指标解读

良好的无线网络能力能够保障整个移动通信网络质量安全，结合合理的无线参数网络配置方案才能保证得到一个安全高性能的移动无线网络[4-5]。TD-LTE无线网络一般采用同时多频组合，同频网络干扰严重，良好的网络覆盖和同频干扰强度控制对移动网络安全性能提高具有重大意义。而网络覆盖遇到的典型问题可以分为四个方面，分别是覆盖空洞、网络弱覆盖、越区覆盖和导频网络污染。主要产生网络覆盖问题的原因可以分为五种：（1）无线网络规划是否具有准确性;（2）实际站点位置与规划站点位置是否具有偏差的产生;（3）实际参数和规划参数是否具有一致性;（4）覆盖区无线环境的变化;（5）新增加的覆盖需求[6]。

覆盖优化可以从消除弱覆盖和交叉覆盖的角度入手，即结合实际需求合理地开展覆盖网络设施优化建设。开展无线网络覆盖优化之前，首先确定优化的 KPI 目标，TD-LTE 网络覆盖优化的目标是在覆盖区域内，TD-LTE 无线网络覆盖率应满足 RSRP > -100dBm 的概率大于98%及以上[7-9]。

RSRP （Reference Signal Receiving Power） 是LTE无线网络中一个可以用来代表无线电信号强度的关键物理参数[10]，具体参数如表1所示。在链路预算中，RSRP=RS信号发射功率+扇区侧天线增益-传播损耗-建筑物穿损-人体损耗-线缆损失-阴影衰落+终端天线增益。

2.2 越区覆盖及优化覆盖的原则

当一个覆盖小区的无线信号能够出现在其周围的毗邻区域及以外的一定区域时，且信号RSRP足够强，以至于能够覆盖成为主区和服务区的小区，称为信号的越区覆盖[10-11]。

解决覆盖问题遵循的原则：

（1） 优先考虑调整参考信号接收功率值，其次考虑优化干扰的大小。

（2） 依次优化信号的弱覆盖、信号的越区覆盖、导频污染问题。

（3） 综合考虑天线的下倾角、方位角、天线挂高高度和基站部署，最后调整 RS的发射功率的大小。

3 移动通信创新实验软件

本文所用的网络优化模拟仿真实验软件由武汉凌特公司开发，主要包含场景模拟优化仿真系统和路径模拟仿真系统两部分。场景模拟优化仿真系统能够实时进行仿真，该模拟仿真系统在模拟过程中生成的仿真数据可以被路径模拟仿真系统实时采集到并及时记录。仿真过程结束后，场景模拟优化仿真系统模拟产生的仿真数据同时能够被提供模拟仿真后的路径模拟仿真系统实时导入仿真分析。场景模拟优化仿真系统和路径模拟仿真系统通过相互配合形成一个完全闭环的仿真操作系统。

3.1 场景模拟优化仿真系统

场景模拟优化仿真系统界面如图1所示，主要完成网络场景的仿真、网络数据的产生以及能够对基站参数进行调整、修改。

3.2 仿真路侧端系统界面介绍

仿真路侧端系统主要用来采集场景模拟优化仿真系统产生的仿真数据，并能将记录的数据进行全回放或部分回放，同时还可以进行数据统计和报表分析。其界面如图2所示。

4 仿真实验

4.1 五台山风景区的基站部署

（1） 仿真步骤

第一步：打开实验软件，完成基站的部署、规划出测试路线并在起点处放置一部手机。

第二步：启动实验仿真按钮，打开路侧端连接手机，进行数据采集，调整手机状态，使手机开始移动。

第三步：停止仿真，停止记录，断开手机设备。将数据导入，获取基站工程参数，导入基站、地图和轨迹。

第四步：数据分析，分析结果数据是否符合实验原理。经过调整前仿真结果可知不符合情况，则应及时进行参数调试。将测试路段分成四部分，对各部分进行相应的参数设定、基站部署。调试完成后进行复测，直至符合实验原理。

（2） 场景描述

五台山风景区存在11个基站，移动用户从龙望寺出发，终到碧山寺，通过路侧端对数据进行分析，观察从起点到终点路线上测试点的数据并分析具体问题。

（3） 调整前仿真结果

由图3的仿真结果可知，测试路线上许多测试点的RSRP小于-100并且概率小于98%，许多测试路线上没有被信号覆盖，所以应进行数据参数调试。

（4） 数据参数调整

将测试路线分成四部分如图4所示，并对各部分进行相应的调整。

①第一段路线：添加基站13，将五台山-龙泉寺南-小区2的下倾角从 3°調整到 8°;基站13-小区1的下倾角从 3°调整到 8°;基站13-小区2的下倾角从 3°调整到 8°。方向角从 120°调整到 150°;五台山-镇海寺-小区1的下倾角从 3°调整到 11°;五台山-镇海寺-小区2的下倾角从 3°调整到 6°;五台山-镇海寺-小区3的下倾角从 3°调整到 14°。

②第二段路线：添加一个基站14，将基站14-小区3的方向角从 240°调整到 210°;五台山-观音洞-小区3的下倾角从 3°调整到 2°;五台山-殊像寺-小区3的方向角从 240°调整到 270°;五台山-殊像寺-小区2的方向角从 120°调整到 180°。

③第三段路线：添加基站16和基站17，将基站17-小区1 的扇角从90°调整到140°，方位角从0°调整到355°，将基站17-小区2 的扇角从90°调整到140°，方向角从120°调整到 90°，将基站16-小区1 的扇角从90°调整到140°，方向角从0°调整到 260°，将基站16-小区2 的扇角从90°调整到140°，方位角从120°调整到 165°，将殊像寺-小区1 的扇角从90°调整到150°，方向角从0°调整到 25°，将风林禅寺-小区 1 的扇角从90°调整到140°，方向角从0°调整到 20°，将殊像寺-小区3的扇角从90°调整到150°，方位角从240°调整到 275°，将枫林禅寺-小区 2 的扇角从90°调整到140°，方位角从120°调整到 115°。

④第四段路线：添加基站-15，基站-16，将基站16-小区 2 的扇角从90°调整到140°，方向角从120°调整到 80°。将五台山-广化寺-小区 3 的扇角从 90°调整到 140°。将基站15-小区 1 的方向角从 90°调整到 70°，方向角从0°调整到320°。将基站16-小区 3 的方向角从 240°调整到 220°，扇角从90°调整到 130°。将基站15-小区 1 的方向角从 0°调整到 20°。将五台山-龙门寺-小区 1 的方位角从 0°调整到 310°，扇角从90°调整到 100°。将五台山-龙门寺-小区 3的方向角从 240°调整到 190°，扇角从90°调整到 140°。

（5） 调整后仿真结果

调整后各段的仿真结果如图5-图8所示。

5 结束语

本文主要围绕着五台山风景区的基站部署，以为游客提供更好的网络服务来设计。通过仿真测试、数据分析、验证覆盖指数得出结论，使基站得到合理的部署，不仅可以解决通信实际问题，还可以为通信运营商调整网络布局提供思路。

参考文献：

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