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基于三维地图的5G天线权值智能规划

发布时间:2021-12-24  作者:中兴通讯 朱永军,谢卫浩,孔凡春  阅读量:

在无线网络规划和优化的传统工作场景中,工程师需要上塔手工调整天线的机械方位角、下倾角。而5G网络的天线权值功能,可以使包括天线方位角、下倾角在内的整个天线波型图,都在网管后台配置,这样,我们就可以构建一个数字平台,让无线规划和优化工程师在这个平台上进行工作,并且借助大数据的自动化和智能化能力,提升工作效率和准确度。

中兴通讯无线精准规划平台Smart Hippo,就是为实现5G天线权值智能规划而迈出的一小步。

 

在线工作场景

 

首先描述我们预想的未来场景:在某个5G网络现场,无线网络规划工程师朱某,接到了一个任务,要求对已开通的5G站点进行“1+X”权值规划。他打开Smart Hippo网页,定位自己所在的网络,点击“5G权值规划”模块,界面上显示出城市的三维电子地图和站点部署图。朱工程师查看网络的当前权值信息,发现都是水平7波束,于是他选择了“1+X权值规划”菜单。程序运行几分钟后,GIS地图上显示了新旧两套权值的RSRP和SINR评估结果和差异统计。朱工程师觉得新权值的结果可以接受,于是下载权值配置文件,导入网管执行。

 

权值规划平台架构

 

为了支撑上述场景的实现,我们需要如图1所示的平台架构。

       图1   权值规划平台架构

 

在线执行界面

在线执行界面向现场规划工程师开放。如图2所示,除了任务操作的互动界面外,还有三维城市窗口。该窗口基于三维电子地图,构建了建筑物轮廓、街道、植被、河流等虚拟城市面貌,用户可以从多个视角查看,并手动修改站点、天线等网络信息。同时,现网MR数据的覆盖图和权值调整后的覆盖预测图,都可以在三维城市窗口呈现。

    图2  三维地图上的站点部署和RSRP预测图

 

离线建设界面

离线建设界面向业务专家开放。业务专家可以将新的经验规则导入专家知识库,或进行更新操作;AI专家可以调用智能系统,对平台保存的各项目数据进行数据挖掘、模型训练,并输出分析报告。

离线建设界面建立起了业务专家与工具平台的直接交互接口,这个接口不是基于代码实现的,而是通过界面选择、配置文件修改、模型库更新等操作实现,比传统的从需求分析、代码开发到功能部署的工作流程大为精简,从而提升了平台的整体响应速度。另外,基于平台丰富的项目数据和智能系统的分析工具,专家可以充分验证理论模型、个人经验的准确性和普适性,也可以借助数据挖掘、指标关联等工具提升课题研究能力。最后,请业务专家直接参与平台的建设,可以加快专家经验的沉淀,对不同领域的方案进行整合。

通过一个平台支持在线执行和离线建设两个界面,将现场执行工程师、业务专家和研发的工作融合在一起,是对所有环节的整体工作能力和效率的提升,也是数字化转型的关键一步。

 

专家知识库

业务专家通过离线建设界面访问知识库。专家知识是指导性的原则,应先于工具的内置逻辑和AI模型的计算结果。权值规划的知识库包含小区场景识别、权值与场景匹配、寻优目标和权重等规则。

 

智能系统

业务专家通过离线建设界面访问智能系统。智能系统主要由综合数据库和模型库组成。综合数据库,是指从基础数据库提取出来的关键特征值,包括小区画像、权值特征等字段,被专家知识库和AI模型所调用;模型库则包括场景识别和匹配模型、ACP寻优模型等。

 

大数据平台

如前所述,智能系统需要为业务专家提供数据挖掘、模型训练等接口,因此,它需要有一个底层AI支撑系统,即架构中的大数据平台。大数据平台除了基本功能外,还需要搭建几个与权值相关的离线数据库。

- 电子地图库:统一的三维电子数据库,地图购买后导入更新;

- 工参数据库:接入统一的工参数据库,也可以由工程师手工导入;

- 5G权值库:保存中兴通讯最新的权值列表;

- 传播模型库:由中兴通讯全球网络的路测和MR数据校正得到的传播模型库,被路损计算模块调用。

电子地图库、5G权值库和传播模型库,是独立、离线的数据库,也可以被其他外部App调用。

中兴通讯在线部署的VMAX-R平台和离线部署的CNOP平台,可以建设上述智能系统、离线数据库等模块。

 

路损计算模块

无线传播路径损耗计算,为权值调整后的RSRP和SINR预测提供小区天线到栅格的路径损耗矩阵。在传统的单机版仿真工具中,这一模块是计算效率的瓶颈,而部署在大数据平台上的路损计算模块,可以提供多个小区的并行计算能力,也可以被多个任务复用,执行效率大幅提升。

 

应用实践

 

Smart Hippo平台已支持基于建筑物形态的权值规划,即将三维电子地图的建筑物信息栅格化,保存在大数据平台中,并与权值波形图进行匹配,得到两者的最优匹配结果。目前,平台已完成23个城市的“1+X”权值参数规划,取得以下成果:

- 平台的权值规划效率为500小区/小时,现场只需上传工参,即可下载权值规划报告;

- 各城市对权值进行重新规划,开启X波束的小区占比为20%,这些小区的5G流量提升约30%,网格整体流量提升约10%。

未来,Smart Hippo平台还计划增加价值楼宇、基于倒流流量和5G用户分布的权重维度、仿真评估等功能,以提升权值规划功能的全面性和准确度。

 

数字化转型是一个长期的过程,目前在Smart Hippo平台上的实践,已经取得了工作效率和方案准确度两方面的收益,并且随着业务专家与大数据平台的深度融合,权值规划功能将持续迭代,最终达到上述描述的工作场景目标。“更快更准更智能”,中兴通讯无线网络规划将借助数字化转型,全面提升自己的能力,为客户提供优质的服务。

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