GIS在无线网络规划领域的应用研究

房云峰　马天赐　王广涛　刘鲁论　类延辉　崔中良

[摘要]随着第三代移动通信网络的发展，无线网络规划领域对于地理信息系统的需求显得越来越迫切。地理信息系统（GIS）作为对地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的新技术，逐步突显出在无线网络规划中不可替代的位置。其中，数字地图为网络规划提供了基础的平台，地理信息系统中的空间分析功能则为链路预算、覆盖预测提供了有效的方法和手段。本文讨论了无线网规中GIS数据的来源与处理方法，对数据处理进行了综述以及无线网络规划中GIS数据的可视化管理。

[关键词]GIS 数据基础 无线网络规划 可视化 三维模拟

[中图分类号]C931.6 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0115-02

引言

地理信息系统是建立在地球科学、信息科学和计算机科学等基础上的边缘学科，它是一个通过描述地理环境信息的地理坐标及信息进行采集、存储、管理、查询、分析、显示和成图的计算机软硬件相结合的综合性技术系统。由于GIS具有反映地理空间关系，综合、统计、分析各种空间和属性信息能力的特性，而通信业的各种资源（如：管道网、电缆网、光缆网、传输网、无线通信网、客户信息、地址信息等）与地理信息紧密相联、不可分割。实质上，它本身就属于地理信息的一个独立而最为复杂的层面。因此，GIS必然要与通信领域发生关系。G1S技术在无线网络规划领域的应用可归纳为五个范畴：可视化管理、模型化预测、定量化分析、智能化诊断、科学化决策。

1 无线网络规划中的GIS数据基础

1.1 数据要求

表现地表环境的地理信息无线网络规划所使用GIS数据的分辨率，应该能够满足2G（GSM）、2.5G（GPRS&EDGE;）、CDMA、3G（TD-SCDMA、WCDMA）和4G（OFDM，全IP，WLAN）及小灵通等网络规划的要求，根据无线电波传播模型的数据要求，以及移动通信网络规划和优化的实际需要，用于移动通信网络规划和优化的专题数字地图主要可分为以下几类

1.2 数据组织与处理

依据无线网络规划中对数据的要求，对GIS地理数据的处理流程包括：几何处理、多源数据合并、文件格式转换、相关文件生成、质量控制校核等。

2 无线网络规划中的可视化管理

2.1 传播模型的校正

传播模型是移动通信网小区规划的基础，传播模型的准确与否关系到小区规划是否合理，运营商是否以比较经济合理的投资满足了用户的需求。无线电波在传播过程中的损耗与传播距离和电波频率有关系，在实际传播环境中，还要考虑环境因子n，简化公式为L=38.45+10*n*log（dm）。n一般根据环境可取2～5之间。因此，需要根据基站类型、地形地貌数据等，结合路测数据，校正传播模型，建立合适有效的传播模型，并直观地显示给网优人员。

2.2 基于地理信息的通信网场强覆盖分析

基于GIS技术的通信规划软件所使用的地图数据是数据地图，把影响到电磁波传播的地形地貌地物等转化为可视化属性，将必要的信息通过地图显示出来，如基站、天线类型及天线方向等，通过传播模式计算不同边界场强的覆盖半径，并用不同的颜色来充色不同场强的覆盖区域，直观演示场强覆盖的优劣。

2.3 基于地物地貌性质和电磁波传播特性的仿真分析

移动通信是以电磁波传播的方式进行通信的。电磁波的传播特性是移动通信的基础。由发射机发射的电磁波在到达接收机（手机等）之前不仅存在和其它大气层传播所遇到的相当严重的传播路径损耗，而且还受到地面传播路径损耗的影响。地面传播路径损耗受地形地貌、建筑物、水域、移动物体和植被等环境因素的影响，从而产生多径衰落和时延扩散等。仿真分析还设计到了传播模型的设计，对于特定的环境要选定适合自己的传播模型。

2.4 无线网络规划中的三维模拟

利用已有GIS数据，建立一个具有真实的野外地理三维环境的平台，在此平台上进行3G预规划，得出机站半径R。根据预规划的结果，得出基本站距，在候选站址中进行选择3G基站，确定基站工程参数，进行初步仿真（静态分析），通过静态分析调整天线高度、指向、下倾的参数，以满足覆盖的需要；进行基站容量配置，以满足容量的需要。3G的规划重点在于控制干扰，控制干扰的关键在于控制覆盖，基站站址的选择为理想地控制干扰创造条件。因此，基站站址的确定，很大程度上影响着3G无线网的网络质量。

3 结束语

近年来，地理信息系统技术发展迅速，另一方面，计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段都为地理信息系统的发展提供了良好的契机。实践证明，GIS在各行各业中的应用，都带来了不同的社会效益和经济效益，在信息通信行业也不会例外。数字地图为网络规划提供了基础的平台，地理信息系统中的空间分析功能则为链路预算、覆盖预测提供了有效的方法和手段。未来的信息通信领域，GIS都将成为一种有效的管理手段，尤其随着第三代移动通信网络的发展，无线网络规划对于地理信息系统的需求会越来越迫切。相信很快，GIS将会成为人们办公和社会生活中不可缺少的一种手段。

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