王玩龍+宋永勝+陳文雄

【摘 要】首先對LTE網(wǎng)絡(luò)仿真和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)存在的問題進行了論述。然后對基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺實現(xiàn)的基礎(chǔ)條件、設(shè)計流程進行了研究。最后對基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺的應(yīng)用和后期改進進行了展望。

【關(guān)鍵詞】LTE 網(wǎng)絡(luò)仿真 GIS 數(shù)據(jù)呈現(xiàn) 跨平臺

1 引言

隨著無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計規(guī)劃和工程建設(shè)的科學(xué)化和精細(xì)化，無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真在指導(dǎo)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計和工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。由于LTE采用同頻組網(wǎng)，這是典型的自擾型網(wǎng)絡(luò)，所以規(guī)劃設(shè)計階段網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真對優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布局，提高信號覆蓋質(zhì)量，減輕后期網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化壓力的意義更為重要，只有在規(guī)劃階段科學(xué)合理布局，才能減輕優(yōu)化階段的工作量，提升優(yōu)化效果。而現(xiàn)階段LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真存在仿真精度不夠高、仿真模型及仿真對工程的指導(dǎo)意義不夠等諸多問題。特別是LTE仿真結(jié)果和數(shù)據(jù)都是在仿真軟件中單調(diào)顯示，難以通過3D的形式多角度進行視覺呈現(xiàn)，導(dǎo)致一線工程技術(shù)人員難以高效利用仿真成果指導(dǎo)工程施工和優(yōu)化，也難以評定前期規(guī)劃仿真的科學(xué)性。所以，如何把GIS（地理信息系統(tǒng)）和LTE仿真平臺以及仿真數(shù)據(jù)進行有效的融合，實現(xiàn)LTE仿真數(shù)據(jù)和結(jié)果直觀的視覺呈現(xiàn)，成為LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計領(lǐng)域的熱點研究課題。

2 LTE網(wǎng)絡(luò)仿真和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)

2.1 LTE網(wǎng)絡(luò)仿真的常用軟件

在無線網(wǎng)絡(luò)仿真領(lǐng)域，老牌的國外仿真軟件廠商主要有Atoll和Aircom，從2G時代的GMS、CDMA網(wǎng)絡(luò)到3G時代的WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，Atoll和Aircom都在市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。Atoll的設(shè)計思想是輕量級和模塊化，安裝方便，對機器要求低，數(shù)據(jù)儲存在Microsoft的Excel表格中，仿真、預(yù)測、優(yōu)化模塊可以單獨購買和使用。Aircom的設(shè)計思想是高精度和集成化，安裝較為復(fù)雜，對機器要求較高，數(shù)據(jù)儲存在Oracle數(shù)據(jù)庫中，仿真、預(yù)測、優(yōu)化集成度很高。國產(chǎn)的無線仿真軟件主要是大唐電信的NPS系統(tǒng)，一般只有國內(nèi)的部分單位在使用，NPS具備較為完善的仿真、預(yù)測、優(yōu)化功能，對中國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的仿真效果和仿真功能較為突出。

2.2 LTE網(wǎng)絡(luò)仿真的流程

不同LTE網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的操作流程都不一樣，但是主要都包括以下基本流程：

（1）新建仿真工程；

（2）網(wǎng)絡(luò)配置（工參、傳播模型）；

（3）最優(yōu)小區(qū)覆蓋、信號電平覆蓋預(yù)測；

（4）鄰小區(qū)分配；

（5）頻率規(guī)劃（僅異頻組網(wǎng)）；

（6）物理小區(qū)ID規(guī)劃；

（7）話務(wù)建模、生成話務(wù)地圖；

（8）Monte-Carlo仿真；

（9）信號質(zhì)量、流量覆蓋預(yù)測；

（10）頻率方案分析；

（11）生成報告。

通過上述基本步驟可以得到仿真結(jié)果和數(shù)據(jù)，從而對網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)性和合理性進行分析，進而進行優(yōu)化和改進，再次重復(fù)上述步驟，反復(fù)迭代后就基本能形成一個科學(xué)合理、經(jīng)濟高效的LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.3 LTE網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的數(shù)據(jù)分析和呈現(xiàn)存在的

問題

LTE網(wǎng)絡(luò)仿真軟件數(shù)據(jù)呈現(xiàn)主要是通過在導(dǎo)入仿真軟件的矢量地圖中以矢量或者像素點來顯示，主要缺點是圖像拖動和反應(yīng)慢，圖像的顯示只能是平面化圖形，不能呈現(xiàn)地形、地貌、地表建設(shè)和信號之間的關(guān)系，而且不能多視角觀察仿真數(shù)據(jù)。雖然仿真數(shù)據(jù)可以通過導(dǎo)出到Excel表格來進行后期分析處理，但是過程較為繁瑣，也不直觀。因此，需要新的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)呈現(xiàn)平臺，實現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)高效、直觀的三維視覺呈現(xiàn)。仿真軟件中的LTE仿真數(shù)據(jù)顯示效果圖如圖2所示：

3 基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈

現(xiàn)平臺實現(xiàn)

3.1 基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺

實現(xiàn)條件

GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)是地理信息數(shù)據(jù)采集，核心是地理信息數(shù)據(jù)的分析，特色是地理信息的標(biāo)準(zhǔn)化和共用。由于Atoll和Aircom等無線網(wǎng)路仿真軟件采用的地理信息數(shù)據(jù)也是標(biāo)準(zhǔn)化的，所以可以被GIS系統(tǒng)調(diào)用、分析和呈現(xiàn)。而且GIS系統(tǒng)和Atoll和Aircom等無線網(wǎng)絡(luò)仿真軟件都開放了自己的API，通過API接口和程序，可方便相互調(diào)用對方的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)的跨平臺使用和開發(fā)。

3.2 基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺

設(shè)計流程

（1）地理信息數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一設(shè)計

對GIS系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò)仿真軟件在電子地圖上的經(jīng)緯度標(biāo)識格式、坐標(biāo)投影方式、地形地物描述參數(shù)進行歸一化設(shè)計，從而保證2個系統(tǒng)間數(shù)據(jù)調(diào)用不會出現(xiàn)混亂和誤差。在GIS和仿真軟件中統(tǒng)一采用XX.XXXXX°的經(jīng)緯度標(biāo)識格式，WGS投影系統(tǒng)和Asia-Pacific類型里面的Beijing 1954/Gauss Kruger參考坐標(biāo)模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一?；贕IS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺中不同投影坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換如圖3所示：

（2）數(shù)據(jù)調(diào)用API設(shè)計

GIS和無線網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的二次編程和系統(tǒng)調(diào)用可以采用其系統(tǒng)自帶語言和Java通用語言，自帶語言效率高但通用性不強，Java語言效率較低但可以跨平臺使用。為了方便跨GIS和無線網(wǎng)絡(luò)仿真軟件這2個平臺使用，采用Java語言來編寫程序，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)跨平臺調(diào)用和分析處理。

（3）視覺呈現(xiàn)設(shè)計

通過把無線仿真軟件中的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)調(diào)用到GIS平臺，然后通過GIS自帶的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)API和函數(shù)，進行數(shù)據(jù)的二次開發(fā)處理，通過數(shù)據(jù)根節(jié)點的坐標(biāo)對齊、數(shù)據(jù)在地形地物中的呈現(xiàn)、地形地物的三維化等技術(shù)手段，實現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺的多角度3D呈現(xiàn)。endprint

3.3 基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺的

應(yīng)用

由于在LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計階段的仿真過程中，通常是成百上千個基站一起進行仿真。因此在仿真軟件結(jié)果顯示窗口里面，很難對某一個或者某一個特點區(qū)域的仿真結(jié)果進行分析，及時進行放大，平面化、單視角地進行較為抽象的觀察。通過基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺則可以對某一個或者某一個特點區(qū)域進行自由平滑地拖動，改變視角來細(xì)致觀察。同時，通過地形地物特別是高層大型建筑物的3D化，可以更加直觀準(zhǔn)確地得到仿真結(jié)果，從而更加有效地指導(dǎo)設(shè)計優(yōu)化。

通過在廣州IFC區(qū)域的試用對比，可以發(fā)現(xiàn)拖動縮放速度、仿真數(shù)據(jù)的直觀性、仿真效果可視角度等多項指標(biāo)，基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺都優(yōu)于以往的LTE仿真軟件的顯示效果（演示用仿真數(shù)據(jù)，周邊基站沒有加入）。仿真軟件中的廣州IFC區(qū)域LTE仿真信號質(zhì)量顯示效果圖和基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺中的廣州IFC區(qū)域LTE仿真信號質(zhì)量顯示效果圖分別如圖4、圖5所示，基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺中的廣州IFC區(qū)域LTE仿真信號質(zhì)量近景視角切換圖如圖6所示。

4 總結(jié)

數(shù)據(jù)的三維呈現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，通過基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺，實現(xiàn)了LTE規(guī)劃仿真中的數(shù)據(jù)三維呈現(xiàn)，改善了LTE仿真中數(shù)據(jù)的可用性和有效性，增強了LTE網(wǎng)絡(luò)仿真對LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計的指導(dǎo)作用。同時，基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺也可以用于LTE網(wǎng)絡(luò)的后期優(yōu)化，通過現(xiàn)網(wǎng)真實數(shù)據(jù)的三維呈現(xiàn)，可以直觀、快捷地發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效果和盲點，從而有針對性地進行優(yōu)化。

此外，由于LTE的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特性，導(dǎo)致其室內(nèi)用戶的使用時間和使用流量都有可能大于室外用戶。因此，LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)的仿真和數(shù)據(jù)三維呈現(xiàn)顯得很有必要，也成為最新的研究熱點。所以GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺還需要不斷進行改進和優(yōu)化，從而實現(xiàn)LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)的三維呈現(xiàn)功能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾哲君，宋永勝. TD-LTE室內(nèi)外協(xié)同覆蓋方案探討[J]. 移動通信， 2012（20）： 22-26.

[2] Xin Gao. Restraint-aware Correctness Analyzing of Composite Web Services Based on Open Petri Net[C]. New York： DCABES 2011， 2011： 195.

[3] 中國移動通信集團公司. TD-LTE基站配套改造指導(dǎo)原則[Z]. 2011.

[4] Erik Dahlman. 4G移動通信技術(shù)權(quán)威指南：LTE與LTE-Advanced[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2012.

[5] 何明，高新，宋永勝. 基于Atoll的TD-LTE組網(wǎng)方案仿真與現(xiàn)網(wǎng)驗證[J]. 移動通信， 2013（10）： 83-86.

[6] 高新，陳志成，宋永勝. LTE實驗網(wǎng)在現(xiàn)網(wǎng)共享場景下的規(guī)劃設(shè)計方案探討[A]. 2012廣東通信青年論壇優(yōu)秀論文集[C]. 2012.endprint

3.3 基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺的

應(yīng)用

由于在LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計階段的仿真過程中，通常是成百上千個基站一起進行仿真。因此在仿真軟件結(jié)果顯示窗口里面，很難對某一個或者某一個特點區(qū)域的仿真結(jié)果進行分析，及時進行放大，平面化、單視角地進行較為抽象的觀察。通過基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺則可以對某一個或者某一個特點區(qū)域進行自由平滑地拖動，改變視角來細(xì)致觀察。同時，通過地形地物特別是高層大型建筑物的3D化，可以更加直觀準(zhǔn)確地得到仿真結(jié)果，從而更加有效地指導(dǎo)設(shè)計優(yōu)化。

通過在廣州IFC區(qū)域的試用對比，可以發(fā)現(xiàn)拖動縮放速度、仿真數(shù)據(jù)的直觀性、仿真效果可視角度等多項指標(biāo)，基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺都優(yōu)于以往的LTE仿真軟件的顯示效果（演示用仿真數(shù)據(jù)，周邊基站沒有加入）。仿真軟件中的廣州IFC區(qū)域LTE仿真信號質(zhì)量顯示效果圖和基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺中的廣州IFC區(qū)域LTE仿真信號質(zhì)量顯示效果圖分別如圖4、圖5所示，基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺中的廣州IFC區(qū)域LTE仿真信號質(zhì)量近景視角切換圖如圖6所示。

4 總結(jié)

數(shù)據(jù)的三維呈現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，通過基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺，實現(xiàn)了LTE規(guī)劃仿真中的數(shù)據(jù)三維呈現(xiàn)，改善了LTE仿真中數(shù)據(jù)的可用性和有效性，增強了LTE網(wǎng)絡(luò)仿真對LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計的指導(dǎo)作用。同時，基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺也可以用于LTE網(wǎng)絡(luò)的后期優(yōu)化，通過現(xiàn)網(wǎng)真實數(shù)據(jù)的三維呈現(xiàn)，可以直觀、快捷地發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效果和盲點，從而有針對性地進行優(yōu)化。

此外，由于LTE的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特性，導(dǎo)致其室內(nèi)用戶的使用時間和使用流量都有可能大于室外用戶。因此，LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)的仿真和數(shù)據(jù)三維呈現(xiàn)顯得很有必要，也成為最新的研究熱點。所以GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺還需要不斷進行改進和優(yōu)化，從而實現(xiàn)LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)的三維呈現(xiàn)功能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾哲君，宋永勝. TD-LTE室內(nèi)外協(xié)同覆蓋方案探討[J]. 移動通信， 2012（20）： 22-26.

[2] Xin Gao. Restraint-aware Correctness Analyzing of Composite Web Services Based on Open Petri Net[C]. New York： DCABES 2011， 2011： 195.

[3] 中國移動通信集團公司. TD-LTE基站配套改造指導(dǎo)原則[Z]. 2011.

[4] Erik Dahlman. 4G移動通信技術(shù)權(quán)威指南：LTE與LTE-Advanced[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2012.

[5] 何明，高新，宋永勝. 基于Atoll的TD-LTE組網(wǎng)方案仿真與現(xiàn)網(wǎng)驗證[J]. 移動通信， 2013（10）： 83-86.

[6] 高新，陳志成，宋永勝. LTE實驗網(wǎng)在現(xiàn)網(wǎng)共享場景下的規(guī)劃設(shè)計方案探討[A]. 2012廣東通信青年論壇優(yōu)秀論文集[C]. 2012.endprint

3.3 基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺的

應(yīng)用

由于在LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計階段的仿真過程中，通常是成百上千個基站一起進行仿真。因此在仿真軟件結(jié)果顯示窗口里面，很難對某一個或者某一個特點區(qū)域的仿真結(jié)果進行分析，及時進行放大，平面化、單視角地進行較為抽象的觀察。通過基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺則可以對某一個或者某一個特點區(qū)域進行自由平滑地拖動，改變視角來細(xì)致觀察。同時，通過地形地物特別是高層大型建筑物的3D化，可以更加直觀準(zhǔn)確地得到仿真結(jié)果，從而更加有效地指導(dǎo)設(shè)計優(yōu)化。

通過在廣州IFC區(qū)域的試用對比，可以發(fā)現(xiàn)拖動縮放速度、仿真數(shù)據(jù)的直觀性、仿真效果可視角度等多項指標(biāo)，基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺都優(yōu)于以往的LTE仿真軟件的顯示效果（演示用仿真數(shù)據(jù)，周邊基站沒有加入）。仿真軟件中的廣州IFC區(qū)域LTE仿真信號質(zhì)量顯示效果圖和基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺中的廣州IFC區(qū)域LTE仿真信號質(zhì)量顯示效果圖分別如圖4、圖5所示，基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺中的廣州IFC區(qū)域LTE仿真信號質(zhì)量近景視角切換圖如圖6所示。

4 總結(jié)

數(shù)據(jù)的三維呈現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，通過基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺，實現(xiàn)了LTE規(guī)劃仿真中的數(shù)據(jù)三維呈現(xiàn)，改善了LTE仿真中數(shù)據(jù)的可用性和有效性，增強了LTE網(wǎng)絡(luò)仿真對LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計的指導(dǎo)作用。同時，基于GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺也可以用于LTE網(wǎng)絡(luò)的后期優(yōu)化，通過現(xiàn)網(wǎng)真實數(shù)據(jù)的三維呈現(xiàn)，可以直觀、快捷地發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效果和盲點，從而有針對性地進行優(yōu)化。

此外，由于LTE的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特性，導(dǎo)致其室內(nèi)用戶的使用時間和使用流量都有可能大于室外用戶。因此，LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)的仿真和數(shù)據(jù)三維呈現(xiàn)顯得很有必要，也成為最新的研究熱點。所以GIS的LTE網(wǎng)絡(luò)仿真數(shù)據(jù)視覺呈現(xiàn)平臺還需要不斷進行改進和優(yōu)化，從而實現(xiàn)LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)的三維呈現(xiàn)功能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾哲君，宋永勝. TD-LTE室內(nèi)外協(xié)同覆蓋方案探討[J]. 移動通信， 2012（20）： 22-26.

[2] Xin Gao. Restraint-aware Correctness Analyzing of Composite Web Services Based on Open Petri Net[C]. New York： DCABES 2011， 2011： 195.

[3] 中國移動通信集團公司. TD-LTE基站配套改造指導(dǎo)原則[Z]. 2011.

[4] Erik Dahlman. 4G移動通信技術(shù)權(quán)威指南：LTE與LTE-Advanced[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2012.

[5] 何明，高新，宋永勝. 基于Atoll的TD-LTE組網(wǎng)方案仿真與現(xiàn)網(wǎng)驗證[J]. 移動通信， 2013（10）： 83-86.

[6] 高新，陳志成，宋永勝. LTE實驗網(wǎng)在現(xiàn)網(wǎng)共享場景下的規(guī)劃設(shè)計方案探討[A]. 2012廣東通信青年論壇優(yōu)秀論文集[C]. 2012.endprint