GIS数据在无线网络规划中的应用
周春媚 吴志伟
（广西基础地理信息中心 广西南宁 530023）
【摘 要】 第三代移动通信执照的发放必然在国内掀起第三代移动通信网络建设的热潮，即将到来的网络建设热潮将对无线网络规划提出更高的要求。本文分析和叙述了GIS数据在无线网络规划中的基础作用、应用特点、数据类型和数据指标。
【关键词】 GIS 无线网络 规划 数据
1 引言
随着信息技术的飞速发展，信息的表达方式和表达深度都发生了革命性的变化，其新特征表现为：时间性、空间性、分布式、网络化、形象化和数字化。地理信息系统侧重研究的是数据的地理相关性，以及由此引出的一系列技术问题，这些问题恰恰也是现代信息技术研究中的重点问题。因此，地理信息技术的发展越来越受到人们的重视。
当前，第三代移动通信的发展在国内备受关注，政府关于第三代移动通信的执照发放问题，仍在决策之中，但可以预见，第三代移动通信执照的发放必然在国内掀起第三代移动通信网络建设的热潮，即将到来的网络建设热潮将对3G网络规划提出更高的要求。由于无线网络建设越来越复杂，移动网络运营商和负责网络的设计部门均开始采用先进的无线网络规划优化软件。借助于规划优化软件，可对基站信号覆盖作出预测，在基站信号覆盖预测的基础上，进行容量规划、频率规划、网络优化等。无线网络规划优化软件是一个使用了GIS技术的专业平台，GIS数据在平台中具有举足轻重的作用，是无线网络规划的基础。
2 无线网络规划中的GIS数据
2.1 无线网络规划流程
3G无线网络规划的流程与GSM网络的规划流程基本相同，主要内容包括确定规划目标及信息收集、预规划、站址实地勘测和系统仿真等几个阶段。在最终规划设计方案进入试运行阶段之前，根据实地勘测结果进行相应参数的修正。
2.2 无线网络规划要考虑的地理要素
● 地形：地表的高低起伏；
● 居民地：用户分布；
● 建筑物：建筑物形状、类型及分布；
● 水域：水面反射；
● 植被：植被损耗；
● 交通：沿线覆盖；
● 地下设施：隧道、地铁、地下商场。
2.3 无线网络规划与优化所使用GIS数据分辨率
无线网络规划与优化所使用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。
● 城市发达地区：5米分辨率，包括DEM、DOM、DLM、BDM 、TXT等数据类型；
● 城市及周边地区：10、20米分辨率，包括DEM、DOM、DLM、TXT等数据类型；
● 乡村及不发达地区：50、100米分辨率，包括DEM、DOM、DLM、TXT等数据类型。
2.4 通用无线网络规划电子地图格式
● PLANET：用于PLANET软件；
● NETPLAN：用于NETPLAN软件；
● EET（TCP）：用于EET或TCP软件；
● NPS/X：诺基亚工作站格式；
● TOTEM：诺基亚NT格式；
● 西门子格式同爱立信格式；
● 其他格式。
3 GIS数据在无线网络规划中的应用类型
3G无线网络规划在地理信息的要求上相对于2G时代要更多。这是因为3G需要保证实时不间断的数据流。对地形起伏、地面建筑物密度甚至建筑物的色彩和感光度都要关注。这就要求网络规划基于一个模拟的三维系统中来进行，这一点在预规划的阶段起的作用最大。3G和2G无线网络规划要求的GIS数据包括下面几种：
3.1 Clutter
Clutter，或称为地表形态，是RF规划词汇，指影响电波传输的地表特征。地表特征根据其物理和导电属性，分成不同的地面覆盖/地面用途类别。在传输模型中可以调整的clutter参数为平均障碍物高度、本地吸收功率损耗、修正系数和接收距离。因此，为RF传输而作的影像分类必须根据地面覆盖/地面用途对电波传输的影响程度精确进行模拟。
对水域、森林和农田等类别，可以采用控制分类技术，自动循环进行，并对分类结果反复校对以确保精度。但是，对所有建筑环境的分类，则要通过人工释图。这是最精确有效的分类方法。根据建筑物和植被的平均高度、建筑物间距、建筑物大小和形状等影响传输的因素，技术人员将影像按clutter归类，分割成各种形状的区块。然后再将这些区块转为栅格，每一数字单元对应特定的clutter类别。
3.2 DTM
DEM或HEIGHTS数据是描述网络覆盖区域内地貌形态的地面高程数据，采用栅格数据结构，按规定分辨率以图象形式表示地形变化与地面高程。数字高程模型（Digital Elevation Model），简称DEM。它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型（Digital Terrain Model，简称DTM）的一个分支。一般认为，DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。DEM是数字栅格代表的连续地表模型，每一栅格具有一个高度值。因为地形是造成电波屏蔽和反射的主因，所以DTM数据是传输研究的基础。
3.3 Vector
LDM或VECTOR数据是描述网络覆盖区域内地理要素的地物分布数据，LDM或VECTOR数据中各种线状地物类型应以不同颜色和属性等其它方法明确区分。Vector，即矢量数据，用在地理空间领域，指以点、线、面等数学形式而不是栅格或影像形式存在的地图数据，它含有位置和类别信息。线形矢量数据包含街道、干线、支线、公路和铁路等交通网络及海岸线和河道等。
3.4 DBM
DBM是描述网络覆盖地区的建筑物轮廓和高度信息的数据，还可以包括建筑物的类型及外墙材料等信息。
3.5 地名数据（text data）
TXT数据是描述网络覆盖区域内地名分布的地名注记数据。采用矢量数据结构，以点位注记文字形式表示各种地理要素的名称属性；应能够根据用户需要增加标注。
4 GIS数据制作路线
无线网络规划数据制作一般根据具体的规划业务的详略来确定级别，但制作手段基本相似，如下图所示：
5 无线网络规划三维模拟
一般可以利用已有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。
6 结束语
GIS数据产品在无线网络规划优化软件中得到广泛和深入的应用，它可以满足无线网络的规划设计、工程施工、维护管理与统计分析计算机化的需要，依托现代化的网络平台和先进的地理信息技术，可以为各相关部门提供多专业、多层次、多目标的综合服务，使得技术人员在规划或改造无线网络时心中有数、图上有据，使无线网络规划、建设与管理步入科学化、定量化自动化轨道。 |
