芯耀
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農(nóng)村地區(qū)的 4G 覆蓋質(zhì)量分析一直是運(yùn)營(yíng)商的痛點(diǎn)，本文從運(yùn)營(yíng)商角度出發(fā)，針對(duì)自然村網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量和競(jìng)對(duì)覆蓋情況如何分析的問題，提出了基于 MR 二維數(shù)據(jù)的較為精確的評(píng)估方法。
4G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)從 2015 年開始逐步擴(kuò)展到鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村地區(qū)，為響應(yīng)國(guó)家脫貧攻堅(jiān)號(hào)召，近幾年通過電信普遍服務(wù)和農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)扶貧，各運(yùn)營(yíng)商不斷加大農(nóng)村地區(qū)的 4G 投入。從目前掌握的數(shù)據(jù)看，中國(guó)移動(dòng)在全國(guó)行政村 4G 覆蓋率已達(dá)到 98%以上，自然村覆蓋率也在逐年提高。這里所說的覆蓋率是行政村或自然村覆蓋個(gè)數(shù)的比例，并不能完全體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力。為嚴(yán)格執(zhí)行共建共享目標(biāo)，近兩年建設(shè)的農(nóng)村 4G 基站基本上是在 2G 基站站址上進(jìn)行升級(jí)建設(shè)的，繼承了 2G 網(wǎng)絡(luò)的工參，雖然頻段一致，但其對(duì)行政村或自然村的真實(shí)覆蓋能力還需要進(jìn)一步評(píng)估。
1、評(píng)估內(nèi)容和方法
運(yùn)營(yíng)商對(duì)于農(nóng)村地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋評(píng)估主要從兩個(gè)方面入手:一是以自然村為單位評(píng)估自身覆蓋是否達(dá)標(biāo)，二是評(píng)估與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的覆蓋能力差異。有別于城市區(qū)域可以采用路測(cè)方式評(píng)估網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量，農(nóng)村地區(qū)特別是偏遠(yuǎn)農(nóng)村和貧困村，采用逐一自然村現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方式會(huì)帶來極大的人力和物力消耗。目前，采用 MR 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋分析的應(yīng)用較為普遍，但 MR 數(shù)據(jù)主要還是用于連續(xù)覆蓋區(qū)域查找自身網(wǎng)絡(luò)覆蓋黑點(diǎn)，不常用于零散覆蓋的農(nóng)村地區(qū)。同時(shí)，在做弱于競(jìng)對(duì)分析時(shí)常因準(zhǔn)確度不高而不能作為唯一評(píng)判依據(jù)。本文所論述的評(píng)估方法就是從 MR 數(shù)據(jù)分析的痛點(diǎn)出發(fā)，首先定位自然村在所屬覆蓋小區(qū)內(nèi)的位置，準(zhǔn)確評(píng)估該位置的覆蓋質(zhì)量，而后通過增加輔助判別手段提升競(jìng)對(duì)分析準(zhǔn)確度。
1.1. 自然村覆蓋能力評(píng)估
第 1 步：獲取自然村經(jīng)緯度信息。目前很多省已能夠通過運(yùn)營(yíng)商市場(chǎng)部門或者地方政府獲取到自然村經(jīng)緯度信息，這是以下評(píng)估分析的基礎(chǔ)。
第 2 步：計(jì)算每個(gè)自然村與最近基站的距離和方位角。通過自然村和基站經(jīng)緯度信息可以計(jì)算出兩點(diǎn)間的距離和方位角，假設(shè)基站經(jīng)緯度為（Zj，Zw）,自然村經(jīng)緯度為（Cj,Cw），R 為地球平均半徑，不考慮海拔高度的情況下將基站和自然村經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為三維直角坐標(biāo)（Xa,Ya,Za）和（Xb,Yb,Zb），通過計(jì)算三個(gè)坐標(biāo)軸方向的差值，繼而得到自然村和基站的距離。
Xa=R×cos(Zw)×cos(Zj)? Ya=R×cos(Zw)×sin(Zj)? Za=R×sin(Zw)
Xb=R×cos(Cw)×cos(Cj)? Yb=R×cos(Cw)×sin(Cj)? Zb=R×sin(Cw)
三個(gè)坐標(biāo)軸方向差值：ΔX=Xa-Xb ??ΔY=Ya-Yb ??ΔZ=Za-Zb
自然村和基站的距離：
在計(jì)算方位角時(shí)，考慮到經(jīng)線上，緯度每差 1 度,實(shí)地距離大約為 111 公里；緯線上，經(jīng)度每差 1 度,實(shí)際距離為 111 公里×cos（緯度）。自然村 C 點(diǎn)相對(duì)于基站 Z 點(diǎn)的方位角表示為以 Z 的正北方向?yàn)槠鹗?0 度，順時(shí)針方向的角度。
C 點(diǎn)在第一象限時(shí)，方位角=α；C 點(diǎn)在第二象限時(shí)，方位角=360+α；C 點(diǎn)在第三、四象限時(shí)，方位角=180+α。
在實(shí)際工程中，為了方便操作，已經(jīng)有工程設(shè)計(jì)人員針對(duì)兩點(diǎn)最近距離的計(jì)算編制了小程序，后續(xù)可以在此基礎(chǔ)上將方位角的計(jì)算整合進(jìn)去。
第 3 步：定位所在小區(qū)。獲取 4G 基站工參中的方位角信息，比對(duì)第 2 步計(jì)算結(jié)果，確定自然村所屬覆蓋小區(qū)。例如某基站三扇區(qū)方位角為 60°、180°、300°，一扇區(qū)的夾角范圍為 0°-120°，若經(jīng)第 2 步計(jì)算的自然村相對(duì)于該基站的方位角為 100°，則該自然村位于一扇區(qū)覆蓋范圍。
第 4 步：評(píng)估自然村覆蓋質(zhì)量。已知自然村所屬小區(qū)后，提取該小區(qū) MR 二維數(shù)據(jù) MR.TadvRsrp，該數(shù)據(jù)反映了 UE 的時(shí)間提前量與參考信號(hào)接收功率在同時(shí)刻的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，通過該數(shù)據(jù)可以得到不同 TA 下測(cè)量上報(bào)的 RSRP 電平值。4G 一個(gè) TA 區(qū)間對(duì)應(yīng) 48 個(gè) Ts，約等于 234m，結(jié)合自然村與最近基站的距離，可以定位自然村所在 TA 區(qū)間并獲得相應(yīng)的 RSRP 電平統(tǒng)計(jì)結(jié)果，進(jìn)而評(píng)估該自然村實(shí)際信號(hào)覆蓋質(zhì)量，覆蓋率計(jì)算方式見表 1。
表 1 利用二維數(shù)據(jù) MR.TadvRsrp 計(jì)算小區(qū)內(nèi)不同 TA 區(qū)間的 RSRP 覆蓋率
1.2. 自然村覆蓋競(jìng)對(duì)能力評(píng)估
在獲取小區(qū)級(jí) MR.TadvRsrp 數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋自身能力評(píng)估時(shí)，可以由基站向終端下達(dá)開啟異頻測(cè)量指令，支持其他運(yùn)營(yíng)商 4G 頻段的多模多頻終端可以同步測(cè)量并上報(bào)競(jìng)對(duì) RSRP 電平信息。自然村所在 TA 區(qū)間內(nèi)總采樣點(diǎn)數(shù)量包括了三家運(yùn)營(yíng)商的采樣點(diǎn)，通過分析處理，網(wǎng)管平臺(tái)可以提取出各運(yùn)營(yíng)商的采樣點(diǎn)數(shù)量及其 RSRP 電平信息，借此可以統(tǒng)計(jì)各運(yùn)營(yíng)商在該自然村的覆蓋質(zhì)量，即覆蓋率。但實(shí)際操作時(shí)存在一些問題，該覆蓋率的計(jì)算是按照采集到的采樣點(diǎn)大于某電平指標(biāo)的數(shù)量占總采樣點(diǎn)數(shù)的比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的，如果某運(yùn)營(yíng)商總采樣點(diǎn)數(shù)偏少，突然出現(xiàn)高電平采樣點(diǎn)就可能拉高覆蓋率，導(dǎo)致分析結(jié)果不準(zhǔn)確?？偛蓸狱c(diǎn)數(shù)少，一方面可能是因?yàn)楦采w差，另一方面也可能是因?yàn)橛脩艚K端不支持競(jìng)對(duì)頻段導(dǎo)致無(wú)競(jìng)對(duì)覆蓋信息上報(bào)。
為了解決通過 MR 分析競(jìng)對(duì)覆蓋能力不準(zhǔn)確的問題，普遍會(huì)在 MR 分析結(jié)果基礎(chǔ)上增加一些輔助判定手段做進(jìn)一步分析。例如結(jié)合站點(diǎn)工參剔除一些周邊無(wú)競(jìng)對(duì)站點(diǎn)但 MR 卻統(tǒng)計(jì)為弱于競(jìng)對(duì)的小區(qū)；通過獲取競(jìng)對(duì) MR 數(shù)據(jù)，與自身的 MR 數(shù)據(jù)在地圖上做渲染，剔除判斷失誤的小區(qū)。第一種方式利用工參做剔除操作起來較容易，但主觀判斷因素較多。第二種方式獲取競(jìng)對(duì) MR 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析最為直觀，但競(jìng)對(duì)數(shù)據(jù)獲取難度極大。鑒于此，本文提出一種新的輔助判定手段，通過修正競(jìng)對(duì)采樣點(diǎn)的理論比例，對(duì)比實(shí)際采樣點(diǎn)占比，初步判斷 MR 分析結(jié)論是否準(zhǔn)確。后續(xù)選取部分樣本點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，得到實(shí)際采樣點(diǎn)占比與理論比例偏差的經(jīng)驗(yàn)值，作為直接判斷依據(jù)。
首先是修正競(jìng)對(duì)采樣點(diǎn)的理論比例，假設(shè)某小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)三家運(yùn)營(yíng)商均有覆蓋（優(yōu)劣不同）且用戶終端均支持多模多頻，則三家運(yùn)營(yíng)商采樣點(diǎn)比例應(yīng)該是相同的，即 33%。實(shí)際情況并非所有終端均支持競(jìng)對(duì)頻段，因此通過獲取小區(qū)級(jí)用戶終端支持競(jìng)對(duì)頻段的比例，可以初步計(jì)算出競(jìng)對(duì)采樣點(diǎn)理論比例。
小區(qū)修正后的競(jìng)對(duì)采樣點(diǎn)理論比例=小區(qū)內(nèi)支持競(jìng)對(duì)頻段的終端占比×33%
MR 統(tǒng)計(jì)結(jié)果中若實(shí)際競(jìng)對(duì)采樣點(diǎn)占比與理論比例吻合，則通過 MR 分析得出的三家運(yùn)營(yíng)商覆蓋能力對(duì)比結(jié)果可信度較高。但如果競(jìng)對(duì)采樣點(diǎn)占比低于理論比例，則說明競(jìng)對(duì)覆蓋率統(tǒng)計(jì)結(jié)果很可能是受到了采樣點(diǎn)數(shù)量少的影響。在實(shí)際分析過程中，為了避免因 MR 統(tǒng)計(jì)誤差導(dǎo)致誤判斷，建議以 5 個(gè)百分點(diǎn)為一個(gè)區(qū)間，分別選取低于理論比例 5pp、10pp、15pp、20pp、25pp、30pp 的部分自然村進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，統(tǒng)計(jì)出該地區(qū)采樣點(diǎn)差值比例經(jīng)驗(yàn)值。例如經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，某省 MR 分析為弱于競(jìng)對(duì)的自然村中，競(jìng)對(duì)采樣點(diǎn)比例低于理論比例 15pp 以上的自然村基本上判斷為因?yàn)椴蓸狱c(diǎn)少導(dǎo)致分析結(jié)論不準(zhǔn)確，后續(xù)可以按照此經(jīng)驗(yàn)值直接剔除這部分競(jìng)對(duì)分析不準(zhǔn)確的自然村，集中力量到剩余的弱于競(jìng)對(duì)自然村進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果最終確定優(yōu)化方案或建站方案，以此降低農(nóng)村地區(qū)整體摸排的無(wú)效投入。
另外，當(dāng)自然村最近基站距離已超出網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力范圍時(shí)，通過 MR 分析手段是無(wú)法獲得競(jìng)對(duì)覆蓋質(zhì)量信息的。這時(shí)可以采用向鐵塔公司獲取競(jìng)對(duì)站點(diǎn)工參進(jìn)行比對(duì)的方式，得到“人有我無(wú)”的自然村信息，進(jìn)而有針對(duì)性地補(bǔ)充覆蓋。
2、其它問題
2.1 覆蓋站判斷失誤問題
自然村覆蓋能力評(píng)估時(shí)，在非平原地區(qū)，由于自然村與最近基站之間可能有山體阻擋，因此存在最近基站并非其覆蓋基站的情況。針對(duì)這一問題，在第二步計(jì)算最近基站距離和方位角時(shí)，首先增加第二近站和方位角信息，如果第一近站和第二近站與自然村的距離均符合農(nóng)村地區(qū) 4G 基站覆蓋能力范圍，則重點(diǎn)關(guān)注此類自然村。一方面可以通過谷歌圖層觀察判斷，另一方面可以通過 MR 二維數(shù)據(jù) MR.TadvAoa 判斷第一近站是否為該自然村的覆蓋站。MR.TadvAoa 反映了 UE 的時(shí)間提前量與到達(dá)角在同時(shí)刻的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，通過該數(shù)據(jù)可以得到不同 TA 下不同到達(dá)角區(qū)間的采樣點(diǎn)數(shù)量，如果第一近站在目標(biāo)自然村位置的采樣點(diǎn)占比很小，則說明第一近站并非該自然村的覆蓋站。采樣點(diǎn)占比計(jì)算方式見表 2。
表 2 利用二維數(shù)據(jù) MR.TadvAoa 計(jì)算小區(qū)內(nèi)不同 TA 區(qū)間的采樣點(diǎn)占比
2.2 采樣點(diǎn)理論比例修正精度問題
自然村覆蓋競(jìng)對(duì)能力評(píng)估時(shí)，雖然可以精確獲得自然村的覆蓋率信息，但由于暫時(shí)無(wú)法獲得不同 TA 下的終端支持頻段信息，因此在進(jìn)行競(jìng)對(duì)采樣點(diǎn)理論比例修正時(shí)只能按照整個(gè)小區(qū)的終端支持比例進(jìn)行修正。
2.3 競(jìng)對(duì)采樣點(diǎn)占比影響分析結(jié)果的問題
從網(wǎng)絡(luò)原理上分析，除非自身覆蓋率和競(jìng)對(duì)覆蓋率均較差，否則是否弱于競(jìng)對(duì)與整體覆蓋率高低應(yīng)無(wú)直接關(guān)系。我們假設(shè)以下場(chǎng)景，在冬季農(nóng)村地區(qū)，用戶普遍居家，某運(yùn)營(yíng)商在該區(qū)域室內(nèi)信號(hào)屬于弱覆蓋，競(jìng)對(duì)基本無(wú)覆蓋，這時(shí)總采樣點(diǎn)中，絕大部分屬于該運(yùn)營(yíng)商，競(jìng)對(duì)極少。當(dāng)用戶走到室外，來到信號(hào)較好的區(qū)域時(shí)，同時(shí)采集到了該運(yùn)營(yíng)商和競(jìng)對(duì)的高電平信號(hào)并上報(bào)，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，競(jìng)對(duì)由于采樣點(diǎn)基數(shù)少結(jié)果覆蓋率高于該運(yùn)營(yíng)商，但該小區(qū)由于絕大部分采樣點(diǎn)都屬于弱覆蓋，所以整體覆蓋率偏低。在對(duì)農(nóng)村地區(qū) MR 數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，覆蓋率弱于競(jìng)對(duì)的小區(qū)中，競(jìng)對(duì)采樣點(diǎn)比例較小時(shí)，該小區(qū)整體覆蓋率偏低。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來的規(guī)律很好的說明了通過 MR 分析弱于競(jìng)對(duì)的結(jié)果會(huì)存在因?yàn)楦?jìng)對(duì)采樣點(diǎn)少而導(dǎo)致分析結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。從某省運(yùn)營(yíng)商 MR 競(jìng)對(duì)分析情況可以看出，弱于競(jìng)對(duì)小區(qū)整體覆蓋率相比優(yōu)于競(jìng)對(duì)小區(qū)低 6.5pp，弱于競(jìng)對(duì)小區(qū)中，競(jìng)對(duì)采樣點(diǎn)占比與理論比例偏差從 15pp 開始，整體覆蓋率出現(xiàn)下滑，如圖 1 所示。
圖 1? 某省運(yùn)營(yíng)商 MR 競(jìng)對(duì)分析情況（覆蓋率）
3、結(jié)束語(yǔ)
雖然 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)節(jié)奏不斷加快，但從各運(yùn)營(yíng)商透露的信息看，出于投資效益的考慮，短期內(nèi)均沒有在農(nóng)村地區(qū)部署 5G 的計(jì)劃，因此 4G 仍然會(huì)一直是農(nóng)村地區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。國(guó)家放開攜號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)的限制后，各運(yùn)營(yíng)商均有用戶轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出，用戶轉(zhuǎn)出一方面是出于資費(fèi)的考慮，但更主要的原因還是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量帶給用戶的體驗(yàn)不能滿足用戶使用要求造成的。各運(yùn)營(yíng)商在城區(qū)加大 5G 建設(shè)投入的同時(shí)，也應(yīng)該同步完善農(nóng)村地區(qū) 4G 覆蓋，多利用一些數(shù)據(jù)分析手段可以較好的定位農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題，降低農(nóng)村摸排無(wú)效投入，提高網(wǎng)絡(luò)扶貧工作效率。
參考文獻(xiàn)
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