基于泰森多边形原理的H市中心城区移动通信基站站址规划研究

2017-10-09熊毅

移动通信 2017年14期

熊毅

【摘要】为了解决H市移动通信基站选址难、建设难及被逼迁的困境，通过综合考虑通信技术发展、城市总体规划、运营商网络拓扑和业务需求等诸多方面的关系，以泰森多边形原理为依据，采用QGIS平台对H市中心城区的移动通信基站进行控制性详细规划，并通过网络覆盖法来验证规划的合理性。结果表明，理论与实际规划误差不到5%，本规划方法具有较高的精准度。

【关键词】站址规划泰森多边形站间距网络覆盖法

1 引言

通信行业的飞速发展对城市的经济建设和社会发展起到了非常重要的作用。但城市的基站规划和建设仍存在着不容小觑的问题：一是密布的基站加重了民众对电磁辐射的恐惧，致使不少通信基站面临逼迁的困境；二是过快的基站建设速度超前于管理，影响了城市景观；三是随着5G频谱的确定，运营商NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄带物联网）实验网紧密部署，新一轮移动通信基站建设高潮即将来临。

如何让移动通信基站这把双刃剑更好地为H市信息化建设服务，实现移动通信基站“统一规划、一次建设、资源共享、规范管理”的目标，是政府部门、中国铁塔公司、通信运营商等面临的难题。基于此，本文介绍了泰森多边形的规划原理，结合城市总体规划和运营商的网络发展思路，按照“通信基站现状整理→初步规划计算→优化调整”的规划步骤，对H市中心城区移动通信基站站址规划进行了研究。

2 结合城市总体规划的通信网络规划区域

分类

2.1 移动通信网络规划区域划分

一般情况下，移动通信网络规划按无线传播环境和业务分布情况进行分类。具体如下：

（1）无线传播环境划分

地形地貌、建筑物的分布、电磁噪声、植被、人口流量和车流量等因素对无线传播的特性有较大的影响。根据环境对无线传播的影响，可将移动通信网络的服务区域划分为密集市区、一般市区、郊区（乡镇）和农村四大类。

（2）业务分布划分

无线网络规划建设的第一优先级是保证语音业务的需求，然后在此基础上大力发展宽带上网、高清视频业务（高清视频流点播/高清电视直播/高清视频会议）、移动视频通话、高速在线游戏、融合性及位置服务等移动互联网数据业务。

移动通信基站规划首先应当满足网络拓扑结构要求，其次是在业务热点区域，站址分布和业务分布基本一致的情况下，通信基站扇区方向要尽可能指向业务热点区域，以更好地满足语音及各种数据业务的需求。

2.2 基于H市城市总体规划的区域划分

不同性质用地的基站分布密度各不相同，分布特性也各有差异。参考H市城市总体规划的用地情况，可将基站规划建设选址分为适建区、限建区和禁建区。具体如下：

（1）适建区：是指对生态条件的制约较少，可优先选择建设的区域。在合理规划引导和调控的情况下，根据实际情况，对基站建设的用地规模、建设类型、天线外观、辐射强度的限制较为宽松的区域允许建设基站。在可能引起周围群众投诉的区域，应考虑采用美化天线。

（2）限建区：是指生态、安全、资源环境等需要控制的地区，基站建设前应作出相应的生态评估或进行可行性、必要性的研究。该区域范围内新建基站需要进行严格的选址规划，新建基站的天线一般采用景观塔或美化天线。

（3）禁建区：是指生态、安全、资源环境、城市功能等对人类有重大影响的地区。该区域范围内禁止进行任何地面型基站的新建与扩建，可根据实际情況，采用室内分布系统、微基站等方式来解决通信需求。

3 运营商的网络发展思路及规划站间距

原则

通过与H市的三家通信运营商进行沟通，目前三家运营商的网络发展思路可概括为：在业务密集区域继续对4G网络进行扩容和补盲覆盖，在郊区（乡镇）区域推进4G广覆盖，在农村区域实现4G网络的连续覆盖和广覆盖，在城市密集区域逐步开展5G实验网的测试工作。

根据运营商的网络发展思路，结合移动通信技术的发展，不同场景下移动通信基站规划站间距原则为：中心城区站间距为300 m左右，郊区、县城站间距为600 m左右，高铁站间距为800 m左右，高速公路站间距为1.2 km左右，农村站间距为1.5 km左右。

4 H市移动通信基站站址规划方法

4.1 规划原理

泰森多边形原理即将所有相邻的现有基站站点连成三角形，作这些三角形各边的垂直平分线，每个基站站址周围的若干垂直平分线便围成一个多边形。这个多边形的交叉点就是规划的基站站址，具体如图1所示：

4.2 规划步骤

规划步骤具体如下：

（1）从中国铁塔公司资管系统获取最新的通信基站在网信息，同时需获取运营商未移交中国铁塔公司站点及第三方公司承建的基站信息，将所有的基站信息进行整合汇总，形成H市通信基站网络现状。

（2）以泰森多边形原理为依据，按照移动通信基站规划站间距原则，选用笔者公司制作的移动通信基站规划软件QGIS进行计算，形成初步规划站点。

（3）优化规划站点的位置。将软件计算得到的初步规划站点位置进行优化，如对位于水域、江面的站点进行位置调整及优化，具体如图2所示。

4.3 H市中心城区移动通信基站规划情况

H市中心城区有A、B、C、D四个片区，按照上文所述的规划方法，H市移动通信基站规划3 886个站址。其中，A区移动通信基站预计达到1 227个；B区移动通信基站预计达到739个；C区移动通信基站预计达到1 235个；D区移动通信基站预计达到685个。规划期末各个片区及场景的基站情况如表2所示：

4.4 理论验证

下面将采用网络覆盖法来验证H市移动通信基站站址规划的情况。网络覆盖法的原理是通过基站覆盖一定范围用地面积的原理，根据城市总体规划的建设用地总量反推需要的移动通信基站数量。其基站的覆盖面积公式为：endprint

通过上述计算可知，本次H市中心城区所需要的移动通信基站总数约为4 064个。

通过比较理论计算H市中心城区移动通信基站站址规划所需要的基站与实际规划的站址数，两者之间存在178个站址的差异数，这是因为在中国铁塔公司成立之前三家运营商各自为政，移动通信基站分别建设，网络制式及网络覆盖水平均不同，从而导致H市的移动通信基站现状实际情况较为复杂。从本次规划值与理论值比较来看，误差范围在5%以内，可以认为理论与实际规划是基本吻合的。

5 结束语

本文从H市城市总体规划和移动通信网络区域划分出发，提出以泰森多边形原理进行规划的方法，并与运营商充分沟通确定规划的通信基站站间距，在H市现有通信基站的基础上，使用规划软件对H市的中心城区进行控制性详细规划。研究表明，本文提出的移动通信基站规划方法精准度较高且应用广泛。

将移动通信基站规划纳入城市总体规划，不仅可以提前为基站建设预留资源，而且还保证了移动通信基站实施落地时的合规合法性。目前对H市中心城区移动通信基站站址规划的研究已经通过专家评审和规划委员会审查，并获得H市政府的批准实施。

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