岳軍，黃建輝，趙明峰，權(quán)笑

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

1 現(xiàn)狀

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市規(guī)模和人群聚集不斷擴(kuò)展，地鐵作為城市軌道交通重要組成部分扮演了更為重要的角色。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測報(bào)告分析，2011-2020年，我國地鐵城市軌道交通新增營業(yè)里程將達(dá)到6 560 km。預(yù)計(jì)到2020年，我國地鐵城市軌道交通累計(jì)營業(yè)里程將達(dá)到7 395 km。2010-2015年，平均每年要開通250 km地鐵線路。從各城市的規(guī)劃來看，在可預(yù)見的未來十年甚至二十年內(nèi)，城市軌道交通將始終處于高速發(fā)展時(shí)期。伴隨著地鐵里程的增長，地鐵的方便與快捷使得客流量出現(xiàn)井噴式增長，隨之而來的問題是會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較高，地鐵客戶感知較差，需要頻繁開展地鐵測試與優(yōu)化，而路測是地鐵網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中最常用的手段和方法。

路測是無線網(wǎng)絡(luò)性能測試和用戶感知測試的重要組成部分，是按照線狀拓?fù)鋵?duì)GSM、LTE等無線網(wǎng)絡(luò)的下行信號(hào)，即各無線接入網(wǎng)絡(luò)的空中接口進(jìn)行測試，主要測量獲取服務(wù)小區(qū)、相鄰小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度和干擾水平等無線網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，上下行平均吞吐率和業(yè)務(wù)時(shí)延等用戶感知指標(biāo)，以及獲取用戶的地理位置信息，通過三者的有機(jī)結(jié)合可以真實(shí)反映網(wǎng)絡(luò)性能和用戶感知。在此基礎(chǔ)上，利用GPS錨定的路測采樣點(diǎn)位置，可有效用于無線網(wǎng)絡(luò)評(píng)估和無線網(wǎng)絡(luò)問題的定位。

針對(duì)地鐵場景來說，地鐵空間相對(duì)密閉，無線環(huán)境相對(duì)簡單，運(yùn)行線路固定，切換關(guān)系固定，比較適合進(jìn)行采用路測方式以診斷并發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題。但由于地下無法進(jìn)行GPS錨定，導(dǎo)致必須采用手動(dòng)記錄起始到達(dá)車站時(shí)間等信息來判斷并分析得出哪段地鐵線路存在網(wǎng)絡(luò)問題。由于手動(dòng)記錄時(shí)間只能人工操作，數(shù)據(jù)整理與操作較為繁雜，容易導(dǎo)致記錄和分析錯(cuò)誤，導(dǎo)致路測發(fā)現(xiàn)的問題點(diǎn)定位錯(cuò)誤。因而，現(xiàn)有的路測分析方法所發(fā)現(xiàn)的問題點(diǎn)不能直觀、準(zhǔn)確定位到地理位置上，難以為后續(xù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化奠定良好基礎(chǔ)。

基于此，本文在剖析地鐵場景覆蓋特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析傳統(tǒng)地鐵場景路測覆蓋分析方法的不足，創(chuàng)新性地提出了一種路測數(shù)據(jù)分析呈現(xiàn)方法，簡化了數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度，提升了地鐵網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析的直觀性和有效性。

2 傳統(tǒng)路測數(shù)據(jù)地鐵場景覆蓋呈現(xiàn)分析方法

當(dāng)前，針對(duì)地鐵場景的測試與分析主要借助于自動(dòng)路測設(shè)備和人工記錄與分析，它主要包含現(xiàn)場路測數(shù)據(jù)采集和覆蓋評(píng)估分析兩個(gè)步驟進(jìn)行。

2.1 現(xiàn)場路測數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)場路測數(shù)據(jù)采集主要采用自動(dòng)路測設(shè)備和人工配合記錄到離站點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)方式，相應(yīng)路測數(shù)據(jù)采集流程如圖1所示。

在開始進(jìn)行路測數(shù)據(jù)采集之前，首選整理和收集好測試地鐵線路的站點(diǎn)信息以便測試過程中記錄關(guān)鍵的到離站時(shí)間節(jié)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，從地鐵線路的起點(diǎn)開始進(jìn)行測試，在車輛啟動(dòng)時(shí)記錄離站時(shí)間，在車輛到達(dá)下一個(gè)站點(diǎn)時(shí)記錄相應(yīng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，車輛啟動(dòng)后再次記錄相應(yīng)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，如此反復(fù)直至車輛到達(dá)終點(diǎn)站點(diǎn)。由于地鐵線路往返占用通信站點(diǎn)一般不一致，因此，還須倒序進(jìn)行測試，即以測試的終點(diǎn)作為返程測試的起點(diǎn)，原測試的起點(diǎn)作為返程測試的終點(diǎn)。

經(jīng)過往返測試后，該條線路的路測數(shù)據(jù)采集基本結(jié)束，在此基礎(chǔ)上，將記錄的到離站點(diǎn)時(shí)間節(jié)點(diǎn)與線路站點(diǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)與匹配，為后續(xù)覆蓋評(píng)估分析奠定良好基礎(chǔ)。

圖1 傳統(tǒng)路測數(shù)據(jù)采集流程

2.2 傳統(tǒng)路測覆蓋呈現(xiàn)

現(xiàn)有的路測覆蓋呈現(xiàn)主要是借助于路測數(shù)據(jù)和記錄的各個(gè)站點(diǎn)時(shí)間節(jié)點(diǎn)信息，利用路測后臺(tái)分析工具，將相應(yīng)的時(shí)間戳與記錄的各個(gè)站點(diǎn)到離時(shí)間節(jié)點(diǎn)相統(tǒng)一和對(duì)應(yīng)，再以路測數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)得出的覆蓋指標(biāo)進(jìn)行大致定位，從而確定整條線路哪些兩個(gè)相鄰站點(diǎn)之間覆蓋存在相應(yīng)問題，并采用文檔記錄或大致錨定問題路段以簡單化的圖形方式呈現(xiàn)，相應(yīng)分析方法和呈現(xiàn)方式如圖2所示。

從圖2可知，現(xiàn)有地鐵場景下的路測覆蓋難以直觀呈現(xiàn)。此外，現(xiàn)有方法主要依賴人工的記錄和分析處理，這極易引起相應(yīng)人為錯(cuò)誤，導(dǎo)致分析結(jié)果存在較大偏差；同時(shí)由于缺乏直觀的地理化呈現(xiàn)，導(dǎo)致錯(cuò)誤難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和更正，使得定位結(jié)果難以支撐后續(xù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

圖2 傳統(tǒng)路測覆蓋分析與呈現(xiàn)

3 地鐵場景路測覆蓋呈現(xiàn)新方法

3.1 地鐵場景路測覆蓋呈現(xiàn)

針對(duì)傳統(tǒng)路測覆蓋呈現(xiàn)的不足，需按照步驟建立地鐵場景下的路測覆蓋評(píng)估方法。

3.1.1 獲取路測數(shù)據(jù)與線路信息

首先利用市政規(guī)劃獲取的地鐵線路信息，結(jié)合在線地圖繪制各條地鐵線路的線路圖，并結(jié)合地鐵站點(diǎn)信息，在線路圖中標(biāo)注相應(yīng)站點(diǎn)名稱，完成較為準(zhǔn)確的地鐵線路信息圖。在此基礎(chǔ)上，整理各條地鐵的現(xiàn)網(wǎng)工參數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步利用ADTP Replay Tools工具按照測試計(jì)劃導(dǎo)出路測數(shù)據(jù)如RSRP、SINR、PCI、EARFCN DL等信息。

3.1.2 線路標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)生成

利用工具按照線路生成線路標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，如圖3設(shè)定地鐵線路圖層后，等距離取定設(shè)定點(diǎn)以便隨后作為標(biāo)尺進(jìn)行測試點(diǎn)的布撒。

3.1.3 路測數(shù)據(jù)匯聚

由于自動(dòng)路測設(shè)備獲取的采樣時(shí)間間隔相對(duì)較小（一般為毫秒級(jí)），導(dǎo)致獲取的采樣點(diǎn)較多，為此，需要在現(xiàn)有路測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行匯聚處理。按照一般現(xiàn)有地鐵設(shè)計(jì)最高時(shí)速不超過80 km/h，平均時(shí)速一般為40 km/h計(jì)算，1 s時(shí)間列車運(yùn)行最大距離約為10～20 m?？紤]到地鐵進(jìn)出站停頓、以及啟動(dòng)加速和到站減速等因素，正常情況下，列車的運(yùn)行速度變化趨勢如圖4所示。

進(jìn)一步地，為了分析列車平均勻速運(yùn)行與實(shí)際的正常加減速運(yùn)行的誤差，我們按照物理學(xué)相關(guān)理論知識(shí)，得到列車在平均勻速運(yùn)行和正常加減速運(yùn)行下的相對(duì)誤差，相應(yīng)結(jié)果如圖5所示。

從圖5可知，若按照平均速率進(jìn)行計(jì)算，相對(duì)于實(shí)際的速率下的距離誤差最大在200 m以內(nèi)，由于現(xiàn)有地鐵覆蓋主要采用漏纜方式，單小區(qū)漏纜一般的覆蓋長度大約為700 m。因此，我們可以簡化按照平均勻速方式進(jìn)行處理，即每1 s為一個(gè)有效統(tǒng)計(jì)時(shí)間點(diǎn)對(duì)路測覆蓋指標(biāo)（RSRP）進(jìn)行匯聚可有效確保誤差在可控的范圍之內(nèi)。在進(jìn)行匯聚的過程中，結(jié)合路測記錄的到離站點(diǎn)時(shí)間戳信息，建立測試采樣點(diǎn)匯聚與地鐵線路、站點(diǎn)之間的有效對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，匯聚后的值取該匯聚周期所有采樣點(diǎn)的平均值。

圖3 取定線路標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)

圖4 列車運(yùn)行速度變化趨勢圖

圖5 列車平均勻速與實(shí)際速率下的誤差

3.1.4 路測覆蓋呈現(xiàn)

依據(jù)路測數(shù)據(jù)匯聚結(jié)果，并結(jié)合線路信息，利用Mapinfo工具對(duì)覆蓋指標(biāo)（RSRP）按照弱覆蓋分段標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行呈現(xiàn)地鐵線路的覆蓋情況，從而建立路測數(shù)據(jù)與地鐵線路、站點(diǎn)之間的有效直觀呈現(xiàn)，能夠直觀反映地鐵線路往返下的覆蓋狀況，為準(zhǔn)確定位問題路段提供圖形化的參考，同時(shí)為后續(xù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和故障排查提供技術(shù)參考。其它各類指標(biāo)都可以按照同樣方法進(jìn)行直觀呈現(xiàn)。

3.2 實(shí)例

以某城市的2號(hào)線地鐵線路為例，首先依據(jù)城市規(guī)劃線路圖并結(jié)合在線地圖制作該條地鐵線路的Mapinfo圖層，通過Mapinfo圖層可準(zhǔn)確獲取各個(gè)站點(diǎn)及線路的經(jīng)緯度信息，以便于后續(xù)與測試數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)與呈現(xiàn)。

在此基礎(chǔ)上，利用路測終端和記錄的各個(gè)站點(diǎn)到離站的時(shí)間戳，將測試的獲取的覆蓋指標(biāo)RSRP按照時(shí)間戳進(jìn)行分段，確保兩兩站點(diǎn)之前的測試數(shù)據(jù)與相應(yīng)時(shí)間戳進(jìn)行對(duì)應(yīng)。由于兩兩站點(diǎn)之間得到的采樣點(diǎn)（覆蓋指標(biāo)RSRP）相對(duì)較多，因此結(jié)合兩個(gè)站點(diǎn)之間的線路長度，我們以1 s為基本單位，對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行匯聚，匯聚方式采用該時(shí)間段內(nèi)所有采樣點(diǎn)的平均值作為匯聚后的值，共計(jì)將路測終端獲取的17 900余個(gè)采樣點(diǎn)（RSRP）匯聚為4 200余個(gè)采樣點(diǎn)，該條地鐵線路覆蓋指標(biāo)相應(yīng)呈現(xiàn)結(jié)果如圖6所示。

從圖6可知，借助于RSRP指標(biāo)分段設(shè)置，能夠非常直觀的呈現(xiàn)該條地鐵線路的覆蓋情況，為后續(xù)準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供基礎(chǔ)，同時(shí)可進(jìn)一步提升定位輸出的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語

圖6 地鐵2號(hào)線覆蓋呈現(xiàn)結(jié)果

地鐵中的切換點(diǎn)相對(duì)比較固定，隨后會(huì)通過地鐵中的小區(qū)切換點(diǎn)作為錨定點(diǎn)，按照修正的匹配模型適配每次測試數(shù)據(jù)，可以省去現(xiàn)有人工記錄環(huán)節(jié)，減少測試的復(fù)雜性。

地鐵作為城市出行將越來越扮演更為重要的角色，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和4G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，地鐵移動(dòng)用戶的良好感知對(duì)塑造品牌顯得尤為重要和關(guān)鍵。為此，地鐵無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化需要深入分析用戶的行為，通過相應(yīng)工具與手段快速、準(zhǔn)確定位問題路段，以便于快速通過優(yōu)化、維護(hù)等手段進(jìn)行解決。