地理信息系统在无线网络规划中的应用研究

李坡　赵一红

【摘要】地理信息系统是一门集计算机科学、信息科学、现代地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学为一体的新兴学科。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显得越来越迫切。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。

【关键词】地理信息系统 无线网络规划 应用 研究

【中图分类号】U475 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0082-01

无线网络规划和优化是一项循序渐进、不断深化的持续性系统工程。网络优化包含覆盖优化、话务量优化、设备优化、干扰信号分析以及资金优化使用等一系列优化方式，各种优化方式的综合形成了网络的整体优化，并贯穿于网络发展的全过程。综合分析移动通信网络建设的业务层面，G1S技术在移动通信网络规划和优化中的应用可归纳为以下五个范畴，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 G1S技术在移动通信网络规划中的应用

网络发展滚动规划是通过对市场需求的预测、网络现状以及通信技术发展情况的分析，对企业近几年内网络发展、建设的规划，对企业的长期发展具有重要的意义。但是规划所需基础数据的收集工作量巨大，网络滚动规划工作的第一个步骤就是收集网络各个专业的原始数据，对网络现状进行分析。在以往的滚动规划工作中，需要各个专业的人员对网络现状进行手工统计，不仅工作量大，而且数据准确性也无法保证。滚动规划编制初稿一般需要较长的时间完成，而基础数据的收集、整理、核对占用了大半的时间。在建立资源管理系统后，充分利用资源管理系统的资源优势，通过增加资源管理系统的功能，可以迅速准确地提供滚动规划所需的数据，大大减少数据统计的工作量，提高工作效率，集中精力对网络发展趋势进行认真的研究。

1.1可视化管理

GIS技术所提供的空间定位基准，可以有效组织专题数字地图、网络资源位置、邻小区关系、话务量分布、信号覆盖范围等信息，客观地再现基站、小区等网络资源的实际分布，充分体现整个无线网络的拓扑结构和资源配置。同时又可以提供友好灵活的人机交互接口，即以专题数字地图作为操作背景，显示出无线网络规划和优化后所得到的覆盖图、干扰图等结果数据，实现专题数字地图、网络资源分布以及分析结果数据的可视化管理。

1.2模型化预测

GIS技术可以对真实自然的地理环境精确建模。以夺间数据模型为信息载体，按照无线电波沿距离和时间的衰减规律，以及受地形地物因素影响的传导损耗，快速建立无线电波传播模型。结合大量实测数据和当地的具体情况，可以进一步调整预测模式，找到适合实际的参数因子，帮助修正预测模型算法，使得预测模型更为灵活和精确。

1.3定量化分析

借助于GIS技术的无线网络覆盖预测模型以及专题数字地图，并结合基站选择、天线方位和射频场强等相关参数设置，可以计算出各点位电波经干扰与衰减后的信号场强。运用无线网络规划和优化设计方法，依据预测精确计算结果，可以进行定量的总体覆盖分析、网络干扰分析、邻小区分析、指定小区场强覆盖分析、最佳服务区域分析、次佳服务区域分析和切换区域分析等。

1.4智能化诊断

根据移动通信网络的动态监测和实际路测，结合基于GIS技术的定量化分析，可以确定无线网络的运行状况，发现无线网络存在的客观问题。针对测试区域无线网络的实时信号场强、通话质量、时间提前量以及干扰情况等测试数据，依靠GIS技术进行智能型无线网络优化和分析诊断，建立与基站和小区数据的自动关联，从而对无线网络进行测试、分析和评估。指出发生严重话务拥塞和掉话区域，快速定位问题基站，发现网络存在的问题区域和影响网络运行质量的直接原因，并自动生成规定格式的详细诊断报告。

1.5科学化决策

综合数据仓库、知识库技术和无线网络的数据资源，GIS技术可以将综合分析评价结果作用于数字地图上，直观地用图形界面予以表达。辅以设置网络参数和调整设备配置等技术手段，能够及时模拟网络参数指标调整后的发展情况，定量预测未来变化趋势，从而得出解决问题的可能方案。

2 基于GIS的无线网络规划具体内容

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。因此，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。

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。

参考文献

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[3]张发勇，王新峰，吴信才‘IS在通信行业的应用地球科学一中国地质大学学报第31卷第5期2006年

[4]李宗白移动网络规划软件中的地理信息系统设计与开发硕士学位