范 琨，鄧 巍，李皓杰（.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司，北京 00033；.中國(guó)聯(lián)通重慶分公司，重慶 40004）

1 概述

網(wǎng)絡(luò)覆蓋一直是中國(guó)聯(lián)通的口碑短板，室內(nèi)深度覆蓋和鄉(xiāng)鎮(zhèn)廣覆蓋場(chǎng)景，尤其是高層建筑密集的城區(qū)和行政村落，仍存在較多的弱覆蓋區(qū)域和覆蓋盲點(diǎn)。一方面是建設(shè)成本有限，覆蓋能力只能保障聚焦區(qū)域；另一方面是目標(biāo)覆蓋區(qū)域不明確，規(guī)劃仿真效果與實(shí)際用戶感知有很大的差異，精準(zhǔn)建站的可實(shí)施性較低。因此，建立基于用戶感知的網(wǎng)絡(luò)覆蓋智能監(jiān)控模型，快速識(shí)別道路及建筑物的覆蓋空洞和邊緣覆蓋區(qū)域迫在眉睫。

2 精準(zhǔn)定位的覆蓋評(píng)估與自動(dòng)布站建模

2.1 思路與方法

根據(jù)現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況，從覆蓋率、邊緣覆蓋和覆蓋差柵格3個(gè)方向評(píng)估監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)覆蓋。如圖1所示，從全量MR 數(shù)據(jù)入手，找到MR_RSCP 的弱覆蓋網(wǎng)絡(luò)邊緣，結(jié)合邊緣區(qū)域用戶數(shù)量和區(qū)域面積，規(guī)則識(shí)別目標(biāo)區(qū)域。同時(shí)，基于模擬布站技術(shù)重點(diǎn)消除傳統(tǒng)的LTE基站規(guī)劃落地準(zhǔn)確性差等弊端。

圖1 精準(zhǔn)定位的覆蓋評(píng)估思路

2.2 數(shù)據(jù)分析處理流程

2.2.1 MR地理柵格化

圖2 MR地理柵格化

通過(guò)構(gòu)建MR.OTT/MDT 指紋庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)全量MR數(shù)據(jù)的地理柵格化。獲取方法有2 種，一種如圖2 所示，構(gòu)建MDT指紋樣本庫(kù)，即獲取含有位置信息的MR樣本數(shù)據(jù)；另一種則是通過(guò)用戶APP 獲取的位置數(shù)據(jù)，并與MR進(jìn)行關(guān)聯(lián)，獲取MR+OTT位置數(shù)據(jù)。

2.2.2 高效率地理柵格運(yùn)算

基于DBSCAN 算法，快速實(shí)現(xiàn)MR 地理柵格化數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則建模和批量圖形化運(yùn)算，精準(zhǔn)識(shí)別業(yè)務(wù)量較大且覆蓋邊緣較大的區(qū)域，獲取連片弱覆蓋的地理區(qū)域。

在圖形化運(yùn)算中，結(jié)合前端多層次的網(wǎng)格設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不同維度網(wǎng)格狀態(tài)的無(wú)損匯聚和下鉆。如圖3所示，可以從500 m×500 m 級(jí)別方格的網(wǎng)絡(luò)全局展示無(wú)損下鉆分析到50 m×50 m 級(jí)別柵格的質(zhì)差區(qū)域的識(shí)別，再進(jìn)一步的可以無(wú)損下鉆到10 m×10 m 級(jí)別柵格的質(zhì)差區(qū)域的精準(zhǔn)定位，與此同時(shí)，同樣可以實(shí)現(xiàn)從10 m×10 m 級(jí)別的精準(zhǔn)定位向上逐級(jí)無(wú)損匯聚到500 m×500 m 級(jí)別方格的網(wǎng)絡(luò)全局分析，實(shí)現(xiàn)在不同維度的不同網(wǎng)格層級(jí)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的無(wú)損變換，全方位地支撐網(wǎng)絡(luò)覆蓋的評(píng)估優(yōu)化。

圖3 不同網(wǎng)格的無(wú)損匯聚和下鉆

2.3 連片弱覆蓋識(shí)別

如圖4 所示，連片弱覆蓋識(shí)別輸出分為以4 個(gè)步驟。

a）網(wǎng)格編碼與鄰域轉(zhuǎn)換?；谔囟ǖ木W(wǎng)格編碼機(jī)制定義網(wǎng)格的多級(jí)鄰域，計(jì)算其編碼關(guān)系。

b）判定核心點(diǎn)與簇。對(duì)于特定鄰域內(nèi)質(zhì)差網(wǎng)格達(dá)到一定密度的點(diǎn)判定為核心質(zhì)差點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)鄰域?yàn)槠滟|(zhì)差簇。

c）簇的連通。迭代地聚集從這些核心點(diǎn)直接密度可達(dá)的對(duì)象，對(duì)密度可達(dá)的簇進(jìn)行合并，得到對(duì)應(yīng)的連片區(qū)域。

d）連片區(qū)域的輸出。對(duì)于規(guī)模較大，質(zhì)差問(wèn)題集中的連片區(qū)域進(jìn)行輸出和告警，并啟用智能優(yōu)化子系統(tǒng)智能自動(dòng)地輸出優(yōu)化方案。

圖4 連片弱覆蓋識(shí)別輸出

2.4 自動(dòng)模擬布站

根據(jù)多維度布站評(píng)估體系，結(jié)合GIS 地圖輸出布站具體位置。對(duì)傳統(tǒng)的COST231-HATA 傳播模型進(jìn)行算法改進(jìn)，設(shè)計(jì)回歸方程，通過(guò)損失函數(shù)回歸擬合，實(shí)現(xiàn)局部最優(yōu)，最終實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景下的準(zhǔn)確定位。同時(shí)，根據(jù)布站位置周邊業(yè)務(wù)量、覆蓋水平及用戶感知，確定規(guī)劃基站配置及天饋方位角等參數(shù)，完成小區(qū)工參調(diào)整的信號(hào)強(qiáng)度變化預(yù)測(cè)模型，從而預(yù)測(cè)小區(qū)工參調(diào)整后，小區(qū)覆蓋網(wǎng)格的MR 電平（RSRP）的變化。網(wǎng)格內(nèi)模型預(yù)測(cè)結(jié)果穩(wěn)定絕對(duì)值誤差在6.09 dBm 以內(nèi)，最佳絕對(duì)值誤差在2.43 dBm 以內(nèi)，最好結(jié)果能達(dá)到誤差在2.4 dBm以內(nèi)。

a）結(jié)合路測(cè)數(shù)據(jù)、基站工參數(shù)據(jù)、GIS 數(shù)據(jù)，形成網(wǎng)格RSRP 與基站工參、網(wǎng)格基站相對(duì)位置等地理信息。

b）通過(guò)變量探索建模。

c）使用Spark Mllib 數(shù)據(jù)挖掘框架，通過(guò)隨機(jī)森林模型進(jìn)行回歸樹(shù)建模。

d）小區(qū)在當(dāng)前工參下對(duì)網(wǎng)格的覆蓋情況。

e）通過(guò)修改基站覆蓋范圍大小，自動(dòng)計(jì)算小區(qū)工參與到各網(wǎng)格的覆蓋變化。

f）通過(guò)修改基站方向，自動(dòng)計(jì)算小區(qū)工參與到各網(wǎng)格的覆蓋變化。

3 規(guī)建維優(yōu)一體化提升舉措

智能平臺(tái)輸出覆蓋類問(wèn)題點(diǎn)后將流轉(zhuǎn)至問(wèn)題處理環(huán)節(jié)。中國(guó)聯(lián)通成立規(guī)建維優(yōu)一體化工作組，建立了以優(yōu)化為牽引的橫向工作機(jī)制，加強(qiáng)各部門協(xié)同聯(lián)動(dòng)，通過(guò)“優(yōu)化先行、建設(shè)匹配、維護(hù)倒逼”的模式推動(dòng)問(wèn)題點(diǎn)得到有效解決。圍繞網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)、終端、用戶等維度，建立基于大數(shù)據(jù)的綜合價(jià)值評(píng)判方法，支撐資源的合理投放，精準(zhǔn)規(guī)劃站點(diǎn)22 569個(gè)。

3.1 覆蓋提升措施

3.1.1 功率提升

功率提升是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中提升覆蓋最直接的手段，可通過(guò)調(diào)整導(dǎo)頻功率或者更換大功率的RRU 來(lái)實(shí)現(xiàn)。功率提升實(shí)施便捷，但效果有限，常用于提升小區(qū)邊緣覆蓋。采用該方案需注意相關(guān)License 是否受限以及RS 信道和業(yè)務(wù)信道功率分配問(wèn)題。功率分配的原則如下。

a）覆蓋農(nóng)村等空曠區(qū)域宏站應(yīng)盡量提高RS 功率，在必要時(shí)可采取降低PA、縮減帶寬等措施來(lái)提升RS功率，增強(qiáng)覆蓋效果。

b）覆蓋校園、商業(yè)區(qū)等宏站應(yīng)合理配置RS 功率，增加PA，提升業(yè)務(wù)信道功率的同時(shí)降低對(duì)周邊的干擾。

c）覆蓋居民區(qū)等的宏站應(yīng)適當(dāng)提高RS 功率，增強(qiáng)深度覆蓋效果。

d）室分站點(diǎn)應(yīng)根據(jù)覆蓋范圍調(diào)整RS 功率，在滿足覆蓋的情況下避免外泄。

e）多載波扇區(qū)應(yīng)根據(jù)頻段差異設(shè)置各載波RS 功率，以滿足多載波同覆蓋的要求，提升負(fù)荷分擔(dān)效果。

功率優(yōu)化主要在不新增硬件資源的前提下，對(duì)功率軟件參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，讓更多的邊緣用戶有網(wǎng)可用。首先，制定設(shè)備功率配置規(guī)范，功率配置超額會(huì)導(dǎo)致基站退服，功率配置低于額定功率一半將造成設(shè)備低效能。其次，建立多場(chǎng)景功率匹配標(biāo)準(zhǔn)，從覆蓋、容量、資源利用率、剩余可用功率、場(chǎng)景類型等方面評(píng)估可優(yōu)化小區(qū)。

3.1.2 RF調(diào)整

RF調(diào)整是改善覆蓋最常用的優(yōu)化手段，通過(guò)調(diào)整扇區(qū)天線俯仰角、方位角可以有效提升目標(biāo)區(qū)域的覆蓋水平。該方法實(shí)施便捷，效果較好但需結(jié)合扇區(qū)覆蓋區(qū)域進(jìn)行整體分析，避免出現(xiàn)調(diào)整后影響其他區(qū)域覆蓋的情況。RF調(diào)整注意事項(xiàng)如下。

a）方位角調(diào)整應(yīng)注意和相鄰小區(qū)夾角，避免重疊覆蓋區(qū)域過(guò)多。

b）下傾角設(shè)置過(guò)大時(shí)應(yīng)優(yōu)先調(diào)整電子傾角，避免天線波形畸變。

c）RF 調(diào)整應(yīng)避開(kāi)水面、玻璃幕墻等，以免造成孤島效應(yīng)。

d）RF調(diào)整后應(yīng)擴(kuò)大測(cè)試范圍，驗(yàn)證調(diào)整效果。

3.1.3 互操作參數(shù)優(yōu)化

互操作參數(shù)優(yōu)化主要用于提升覆蓋不連續(xù)區(qū)域的感知，由于投資及建設(shè)等原因現(xiàn)網(wǎng)部分區(qū)域只有單網(wǎng)覆蓋，這時(shí)通過(guò)2G/3G/4G 互操作參數(shù)的優(yōu)化，就能促使用戶駐留在覆蓋良好的網(wǎng)絡(luò)。

3.1.4 頻譜縮減優(yōu)化

在偏遠(yuǎn)郊區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村區(qū)域，通過(guò)帶寬與數(shù)據(jù)速率關(guān)聯(lián)門限觸發(fā)，將閑置LTE 網(wǎng)絡(luò)20 MHz 帶寬縮至10 MHz，帶來(lái)3 dB 的覆蓋增強(qiáng)，提高邊緣場(chǎng)景覆蓋強(qiáng)度，業(yè)務(wù)流量可增加15%以上。

3.2 宏站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

對(duì)于大面積弱覆蓋場(chǎng)景單純通過(guò)基站建設(shè)解決，往往投資較大而效果不佳，這時(shí)應(yīng)通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)維護(hù)整改、建設(shè)新站補(bǔ)充、優(yōu)化協(xié)同跟進(jìn)的方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性優(yōu)化實(shí)現(xiàn)覆蓋提升。

如圖5 所示，總體上網(wǎng)絡(luò)應(yīng)從目前單層扁平化的結(jié)構(gòu)變?yōu)楦叩痛钆浜晡⒔Y(jié)合的立體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化基站布局。在弱覆蓋場(chǎng)景的高點(diǎn)布置宏基站作為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層，主要用于解決場(chǎng)景面覆蓋，在低處、深處用微站（燈桿站、室分外引、BOOKRRU 等）結(jié)合部分室分站點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)延伸層，主要用于解決場(chǎng)景深度覆蓋及熱點(diǎn)覆蓋。優(yōu)化方面通過(guò)異頻組網(wǎng)、互操作策略等將2 層網(wǎng)絡(luò)互為補(bǔ)充，最大化提升覆蓋效果，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)最大效益。

圖5 高低搭配宏微結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)立體結(jié)構(gòu)

同時(shí)，從干擾、負(fù)荷、感知三維度進(jìn)行疊加分析，利用多樣化建設(shè)方式實(shí)施結(jié)構(gòu)層拓展、延伸層補(bǔ)盲。

3.3 低成本室內(nèi)深度覆蓋增強(qiáng)

3.3.1 傳統(tǒng)室分改造

在有傳統(tǒng)室分覆蓋的區(qū)域通過(guò)分布系統(tǒng)的改造來(lái)增強(qiáng)或者延伸局部區(qū)域覆蓋是最常見(jiàn)的手段，常用的改造方式有天線增補(bǔ)、室分功率重分配、高增益天線替換等。改造時(shí)需注意整個(gè)室分系統(tǒng)的功率余量，注意避免其他區(qū)域覆蓋受到影響。

3.3.2 一體化小微設(shè)備改造

除傳統(tǒng)的室分改造外，一體化小微設(shè)備的改造也是增強(qiáng)室內(nèi)深度覆蓋的一種方式，該方式主要適用于學(xué)校寢室、商務(wù)寫字樓、賓館酒店等場(chǎng)景。這些場(chǎng)景室分天線一般布置在過(guò)道中，靠天線遠(yuǎn)端的室內(nèi)，受墻體衰耗影響覆蓋往往較差，同時(shí)由于房屋縱深較長(zhǎng)，利用室外宏站進(jìn)行覆蓋效果也不佳。這時(shí)如采用傳統(tǒng)室分改造方式增加天線密度會(huì)受制于設(shè)備功率及饋線損耗而無(wú)法實(shí)施，同時(shí)改造成本也較高。如圖6 所示，采用一體化小微設(shè)備改造便于施工，同時(shí)由于省去了饋線成本總費(fèi)用也相對(duì)較低。

3.4 宏微協(xié)同規(guī)劃

為了提升深度覆蓋綜合水平，建議采用宏微協(xié)同，立體覆蓋的方式，如圖7所示。避免了使用單一解決方案無(wú)法有效解決多場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)需求。原則上，當(dāng)小微站用于覆蓋補(bǔ)盲時(shí)，選用與已存網(wǎng)絡(luò)同頻部署。小微站要求使用和宏站同廠家的設(shè)備，保持區(qū)域格局一致性，避免異廠商插花組網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的沖擊，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能最優(yōu)與高效管理。

圖6 一體化小微設(shè)備改造

圖7 宏微協(xié)同統(tǒng)一規(guī)劃

4 應(yīng)用案例

4.1 某別墅小區(qū)邊緣弱覆蓋提升

4.1.1 問(wèn)題分析

如圖8所示，MR質(zhì)量監(jiān)控發(fā)現(xiàn)某別墅小區(qū)覆蓋較差，同時(shí)也接到用戶投訴反映在弱覆蓋區(qū)域使用微信視頻等感知較差。

圖8 MR質(zhì)量監(jiān)控

通過(guò)智能網(wǎng)優(yōu)平臺(tái)分析發(fā)現(xiàn)弱覆蓋區(qū)域平均信號(hào)電平約為-114 dBm，覆蓋場(chǎng)景為住宅區(qū)（別墅）。區(qū)域內(nèi)用戶主要使用網(wǎng)頁(yè)瀏覽、短視頻等業(yè)務(wù)，對(duì)速率要求相對(duì)較低，但對(duì)下行RTT 時(shí)延要求相對(duì)較高。該區(qū)域主要靠宏基站覆蓋，距基站約320 m，位于基站覆蓋邊緣，因?yàn)榉课菁爸苓厴?shù)木的遮擋導(dǎo)致覆蓋較差。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘測(cè)試，發(fā)現(xiàn)主覆蓋基站天線參數(shù)合理，無(wú)RF優(yōu)化調(diào)整空間。

4.1.2 解決方案

由于該弱覆蓋區(qū)域?yàn)樾^(qū)邊緣，覆蓋較差，且位于高檔別墅小區(qū)內(nèi)，通過(guò)新建基站解決施工難度較大且建設(shè)周期長(zhǎng)?？紤]該區(qū)域用戶主要使用的業(yè)務(wù)對(duì)覆蓋電平的要求相對(duì)較低，低成本的提升空口發(fā)射功率的方式是最優(yōu)方案。

a）將基站RRU 由60 W 更換為80 W，同時(shí)將小區(qū)RS功率由15.5 dBm提升至21.2 dBm。

b）將基站天線由15 dB 普通天線更換為20.5 dB高增益天線。

4.1.3 處理效果

優(yōu)化方案實(shí)施后弱覆蓋區(qū)域整體覆蓋水平得到一定改善，如圖9所示，雖然距良好覆蓋水平仍有一定差距但已能夠滿足用戶業(yè)務(wù)需求。該方案所花費(fèi)用只有3 000 元左右，只有傳統(tǒng)建設(shè)基站的方式節(jié)約90%。

圖9 優(yōu)化后效果

4.2 某住宅小區(qū)綜合覆蓋提升

4.2.1 問(wèn)題分析

如圖10 所示，MR 質(zhì)量監(jiān)控發(fā)現(xiàn)巴南某小區(qū)及周邊3G 覆蓋較差。實(shí)地查勘測(cè)試發(fā)現(xiàn)該區(qū)域面積約為1.2 km2，主要由某新建住宅小區(qū)（包含洋房及高層）及周邊老舊社區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校等組成。該區(qū)域忙時(shí)整體話務(wù)量407 Erl，月均語(yǔ)音投訴5 起，常駐用戶約2 000人。

圖10 MR質(zhì)量監(jiān)控地理呈現(xiàn)

將該區(qū)域劃分為5個(gè)弱覆蓋子區(qū)域，經(jīng)分析，各區(qū)域問(wèn)題原因如表1所示。

表1 弱覆蓋區(qū)域原因

4.2.2 解決方案

該區(qū)域整體覆蓋較差是由多方面因素導(dǎo)致的，建設(shè)、維護(hù)、優(yōu)化都存在問(wèn)題。其中建設(shè)類問(wèn)題主要為部分區(qū)域缺乏宏站、室分；維護(hù)類問(wèn)題主要為部分基站天線掛高過(guò)低，受阻擋以及前期拆除站點(diǎn)未及時(shí)還建；優(yōu)化類問(wèn)題主要為部分區(qū)域2G/3G 互操作策略不合理，導(dǎo)致用戶脫離2G網(wǎng)絡(luò)后無(wú)法盡快占用3G信號(hào)。針對(duì)以上問(wèn)題，建維優(yōu)一體化工作組緊密配合，相互協(xié)同，制定出整改先行、宏微結(jié)合、優(yōu)化協(xié)同的整體解決方案，具體如表2所示。

表2 具體解決措施

4.2.3 處理效果

綜合解決方案實(shí)施完成后該區(qū)域3G 覆蓋水平得到顯著改善，如圖11所示，區(qū)域話務(wù)量增幅明顯，同時(shí)投訴得到有效控制。

5 總結(jié)

本文探索的基于精準(zhǔn)位置的大數(shù)據(jù)建模方法，不僅實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)覆蓋問(wèn)題的智能監(jiān)控，而且通過(guò)模擬布站解決了規(guī)劃落地準(zhǔn)確性差的難題。同時(shí)，結(jié)合低成本的建設(shè)方案，一方面降低單點(diǎn)建設(shè)成本，另一方面快速提升深度覆蓋與廣覆蓋水平，為快速提升網(wǎng)絡(luò)口碑提供了一條嶄新的途徑。

圖11 MR質(zhì)量監(jiān)控地理呈現(xiàn)