QC成果样例2研究村庄覆盖的新方法

1、黔南移动无线网优QC小组一. 小组概况 表1-1 QC小组概况表小组名称黔南无线优化QC小组课题类型创新型注册日期2008年3月注册号成立时间2008年8月活动时间2008年3月-6月组 长张晓宁出勤率100%课题指导杨宇翔活动课题研究农村基站查勘选址的新方法序号姓 名年龄文化程度小组分工1刘光顺组长2于惠东副组长3胡桂成员4洪天祥成员5江涛成员6陈爱泽本科成员7叶辉本科成员8张晟本科成员9刘建军大专成员制表人：于惠东二. 选定课题 (一) 问题的提出在网络规划中，以最低的成本建设符合近期和远期话务需求、具有一定服务等级的移动通信网络从而为2G业务的发展提供强大的支撑和保障是其最主要的目的，而

2、其中，新建基站站址选择的合理性对成本的节约及网络的运行质量都有着最直接的关联，尤其是既要实现广覆盖同时又要兼顾主要目标覆盖点的农村基站。而原先农村基站的站址查勘流程存在一些问题，具体如下图：图2-1 原有农村基站查勘选址流程图 制图人：李庆辉(二) 现网农村基站覆盖距离和覆盖吻合度的调查分析1、单站有效覆盖半径通过随机抽取50个农村基站进行DT测试，现网农村基站有效覆盖半径为1.91公里，具体测试结果的直方图如下：图2-2 07年新建农村基站覆盖半径直方图 制图人：李庆辉2、目标覆盖吻合度随机抽取20个农村基站，每个基站选取5个代表性覆盖点进行CQT测试，将测试结果与原先规划结果进行对比，覆盖

3、吻合度为78%,具体结果如下：图2-3 07年新建农村基站覆盖吻合度散点图 制图人：李庆辉针对上面覆盖距离近和吻合度低的20个基站进行现场查勘，发现主要存在以下问题：图2-4 原有农村基站覆盖差原因分析图 制图人：李庆辉以上问题的主要原因是基站选址缺乏科学的依据，未对新建站覆盖进行预模拟。综合以上分析，围绕“建设成本最低、实现企业价值最高的工作目标”，QC小组决定在以往的经验基础上研究更完善的农村基站查勘选址的方法，达到的目标及效果有两个，一是尽量提升单站有效覆盖面积；二是科学预测网络建成后的覆盖效果，提高基站实际覆盖和预期目标的吻合度。公司要求农村基站单站覆盖半径>2公里农村基站覆盖吻

4、合度>88%未进行过农村基站覆盖链路预算，农村基站选址缺乏科学依据，全凭勘察经验和感觉本部门的症结研究农村基站选址查勘的新方法，提升覆盖半径和覆盖吻合度，减少单站平均选址工期选题图2-5 QC选题 制图人：吕春贵(三) 活动计划根据最终的选题结果，我们设定了活动计划表如下：表2-1 QC小组活动计划表（甘特图）制表人：吕春贵(四) 名词解释 传播模型：采用理论分析与试验相结合的方法，针对不同的无线传播环境归纳总结出的相应路径损耗模型。 WIZARD：美国安捷伦公司开发的网络规划仿真软件。 CW测试：CW测试即连续波测试，是进行模型校正的重要步骤。 第一菲涅尔区：在收发天线之间连一条线，以

5、这条线为轴心，以R为半径的一个类似于管道的区域内，没有障碍物的阻挡，这个管道称为菲涅尔区(Fresnel Zone)，菲涅尔区是一个椭球体，收发天线位于椭球的两个焦点上。三. 设定目标(一) 目标值的确定课题总体目标：研究新的业务预测方法，提高业务预测的准确性；研究新的农村基站规划方法，指导进行科学选点，提升单站覆盖半径，降低建设成本，科学预测网络建成后的覆盖效果，具体量化目标如下：表3-1 量化目标表序号量化目标当前值目标值说明1单站覆盖半径1.91公里2公里指基站室外覆盖电平>-94dB的有效距离。2目标覆盖吻合度78%88%目标覆盖吻合度是指基站目标区域实际覆盖电平强度与预期覆盖电

6、平强度的吻合情况，通过CQT测试的方式来比较，基站单个测试点电平差别在5dB之内或实际覆盖电平强于预测电平的视为吻合。制表人：李永为(二) 目标值分析1、公司要求农村基站覆盖半径大于2公里，覆盖吻合度大于88%；2、如果能研究出一种新的农村基站查勘选址方法，利用三维地图进行链路预算和仿真，即可预模拟新建基站覆盖效果，使农村基站覆盖半径大于2公里，覆盖吻合度大于88%。四. 提出方案并确定最佳方案小组利用“头脑风暴法”，提出了农村基站查勘选址新方法的设计规划，利用亲和图进行了整理：图4-1 解决方案亲和图 制图人：吕春贵 小组结合现有的网优经验和开发能力，提出了“传播模型”、“业务预测”和“基站

7、选址”、“覆盖模拟”四个方面的解决方案进行对比分析选择。图4-2 解决方案树图 制图人：吕春贵(一) 选择传播模型图4-3 “传播模型”方案树图 制图人：吕春贵小组首先确定了CW测试和模型校正的工作流程如下：图4-4 CW测试流程图 制图人：吕春贵对3种传播模型选择在都匀王司（具有黔南典型的地貌特征）分别进行CW测试并进行校正，校正后对3种传播模型分析如下： 表4-1 “传播模型”方案对比表方案试验分析特点分析结论LEE传播模型1、主要需要校正2个参数；2、共进行5个CW点测试3、偏差额度为11优点：模型校正快捷缺点：偏差额度高不采用奥村HATA模型1、主要需要校正2个参数；2、共进行7个CW

8、测试3、偏差额度为6优点：偏差额度低缺点：模型校正所需测试数据较少采用COST231模型1、主要需要校正3个参数；2、共进行11个CW测试3、偏差额度为6优点：偏差额度低缺点：模型校正所需测试数据最多不采用制表人：吕春贵试验总结：通过上面的试验对比分析，HATA模型偏差最低且要求测试数据量较少，我们最终选择“HATA模型”为本次活动的传播模型。(二) 选择业务预测方法图4-5 “业务预测”方案树图 制图人：吕春贵1. 基于仿真软件的业务预测小组经过在网络和图书馆查询，可通过仿真软件在覆盖模拟的基础上进行业务预测，但必须要有不同地貌的典型人口分布数据库。经查询因黔南农村人口分布零散，目前无该数据

9、库。如我们自行制作该数据库难度大所需时间长。2. 综合预测法未来的移动用户数主要是由历时用户发展情况、人口增长情况、移动用户普及率和当地经济情况等因素影响，因此小组决定编制算法综合体现这几种因素的影响而进行业务预测。而统计学中的趋势外推法、普及率法和回归法体现了这几个因素。我们首先使用该方法对2007年底移动用户数进行预测，2.1、趋势外推法所谓趋势外推法，就是根据事物的历史和现实数据寻求事物长期发展的规律，从而推断出市场未来的发展变化趋势。由于影响市场商品需求的因素多种多样，使得市场商品的需求呈现出不同形状的曲线变动趋势，因此主要采用的是曲线趋势外推法。根据黔南用户的发展情况，得出下图所示的

10、趋势：图4-6 趋势外推法预测2007年底用户数 制图人：李庆辉采用二次曲线拟合用户数增长率曲线，获得历年用户发展预测模型为：y = 2.9073x2 + 0.5609x + 16.283 其中y为年黔南移动通信用户，x为年度间隔数，起点为2004年。根据拟合曲线公式可预测得到黔南2007年的移动用户总数65.0434万。2.2、普及率法普及率法主要根据黔南州历年移动用户普及率的发展情况，以黔南规划的社会经济发展水平和信息产业部规划的我国移动通信发展水平为背景对黔南移动电话普及率进行预测，并结合人口发展的现状，对黔南州移动电话总用户数进行预测。l 人口预测黔南州的人口保持低速平稳增长，根据人口

11、增长情况对黔南州的人口进行预测，主要依据如下：(1) 以黔南州统计年鉴公布的人口数据为基础；(2) 黔南州近年人口增长率。根据年鉴预测2007年黔南人口总数为403.28万。l 移动用户普及率预测根据历年的人口情况，计算2004-2007年黔南州移动电话普及率发展趋势如下图所示。图4-7 普及率法预测2007年底用户数 制图人：李庆辉采用二次曲线拟合普及率增长率曲线，获得历年普及率预测模型为：y = 0.0071x2 + 0.0017x + 0.0413其中y为年黔南移动用户普及率，x为年度间隔数，起点为2004年。根据拟合曲线公式可预测得到黔南2007年的移动用户普及率为16.17%，根据黔

12、南人口数和普及率预测2007年黔南移动用户数为65.2104万。2.3、回归法回归预测法是在肯定事物之间存在着相关关系的前提下，然后采取适当的方法把散布的数据点拟合成理想的回归线，建立回归方程，以此来预测对象的发展情况。主要优点是揭示事物之间相关关系、相互影响和制约的普遍特性，说明一事物的发展变化是其它因素影响的结果，它的发展变化也影响其它事物的发展变化。本预测采用人均国内生产总值GDP来衡量经济状况，将其作为回归自变量，采用二次曲线来回归预测移动电话数。二次曲线回归方程为：y = 124.65*Ln(x) - 1010.84(X为黔南州历年的人均GDP,Y为相应的移动电话用户数)，根据回归法

13、预测2007年黔南州移动用户61.7471万。2.4、综合预测上面三种方法各预测出一个2007年底用户数，QC小组根据与2007年实际用户数比较结果来推导综合预测算法表4-2 2007年底用户预测表年份预测2007年底用户数2007年底实际用户数预测偏差趋势外推法65.043463.561.4834普及率法65.210463.561.6504回归法61.747163.56-1.8129制表人：李庆辉根据以上预测偏差得出综合预测法业务预测公式为=（趋势外推法预测用户数+普及率法预测用户数+回归法预测用户数*2）/4。“业务预测”2种方案对比选择如下：表4-3 “业务预测”方案对比表方案试验分析特

14、点分析结论基于仿真软件的业务预测1、仿真软件需包含不同地貌的典型人口分布数据库；2、黔南农村人口分布零散，目前无该数据库3、制作该数据库难度大且不准确优点：可根据覆盖范围内的人口数量精确预测业务量缺点：实现难度大，成本高不采用综合各种统计方法进行业务预测1、运用趋势外推法、普及率法和回归法进行综合预测；优点：实现较为简单，综合考虑历年移动用户数、人口数和经济水平缺点：不能按照新建站覆盖情况进行业务预测采用制表人：吕春贵试验总结：综合法实现较为简单，体现了历年移动用户数、人口数和经济水平三种主要因素对预测期内移动用户数的影响，我们最终选择了“综合法”进行业务预测。(三) 选择基站选址方法图4-8

15、 “基站选址”方案树图 制图人：吕春贵都匀厦蓉高速四方滩施工段（谷青山至牛河山）由于山体阻挡覆盖差，且周边地形复杂道路崎岖选址困难。QC小组共分为3个勘察队伍分别按照三种方案进行选址对比：1. GOOGLE三维地图选址GOOGLE三维地图较清晰显示了四方滩周边的地貌信息，但无具体村庄和道路情况，无法根据覆盖目标选定基站搜索圈，小组1选址失败。图4-9 GOOGLE三维地图选址图 制图人：吕春贵2. MAPINFO二维地图选址小组2在MAPINFO二维地图中导入现网基站和详细村庄道路和等高线图层，从地图中可清晰显示出覆盖目标的地理分布，但由于等高线图层只能平面显示山体坡度，而并不能显示每个山体的

16、海拔高度情况，因此只能在较大范围内确定搜索圈，小组2根据这个大搜索圈进行选址，由于该区域道路崎岖选址共用时2天。图4-10 MAPINFO二维地图选址图 制图人：吕春贵3. 三维地图结合二维信息选址小组3在三维地图中导入二维信息和现网基站，可以清晰显示目标区域的地理分布和地貌情况。小组3迅速在距离覆盖目标最近的区域找到了一个最高点（黄草坡），并确定了一个小范围内的搜索圈，进行勘察选址共用时1天。图4-11 WIZARD三维地图选址图 制图人：吕春贵“基站选址”三种方案对比选择如下：表4-4 “基站选址”方案对比表方案试验分析特点分析结论利用GOOGLE地图协助进行现场选址1、将现网基站数据加载

17、到GOOGLE卫星地图查看周边三维环境和地貌选址；优点：可从三维角度进行选址，且不需另行购买缺点： 中小区域的信息不够详尽不采用利用MAPINFO二维地图进行选址1、将现网基站数据导入到MAPINFO后查看周边村庄分布进行选址；优点：最常用的二维地图工具,功能易学易用缺点：不具有三维分析功能不采用利用三维地图结合二维信息进行选址1、将二维地图和现网基站导入三维地图后进行选址优点：地理分布和地貌信息都非常详尽，可快速确定基站搜索圈缺点：需另行购买三维地图采用制表人：吕春贵试验总结：三维地图结合二维信息可体现地理分布和地貌对无线传播的影响，可快速确定新建基站搜索圈，我们最终选择了“三维地图结合二维

18、信息”进行基站选址。(四) 选择覆盖模拟方法图4-12 “覆盖模拟”方案树图 制图人：吕春贵为了对比分析三种方案的优劣，我们选择在都匀高基至马场之间的道路进行路测，并将三种方案覆盖模拟效果与路测效果对比。1. MAPINFO插件覆盖模拟利用现有基站处理模块增加仿真算法进行覆盖模拟，但由于二维地图中无地貌信息，只能根据自由空间传播损耗和基站间的相互位置，模式出基站覆盖范围，但每个点的覆盖效果无法模拟。图4-13 MAPINFO插件覆盖模拟 制图人：李庆辉2. 电磁波剖面分析覆盖模拟利用电磁波剖面分析可确定基站到覆盖目标内是否有阻挡，通过对多个覆盖目标的剖面分析，可判断出测试区域内能否满足覆盖，但

19、由于剖面分析无法进行传播损耗的计算，因此无法具体模拟出每个点覆盖效果。图4-14 剖面分析 制图人：李庆辉3. WIZARD+剖面分析覆盖模拟使用WIZARD对该段道路周边的基站进行多基站覆盖模拟，并与路测结果进行对比，对比显示模拟效果与测试效果吻合。同时利用剖面分析可快速判断目标区域能否达到覆盖要求。图4-15 WIZARD覆盖模拟 制图人：李庆辉“覆盖模拟”三种方案对比选择如下：表4-5 “覆盖模拟”方案对比表方案试验分析特点分析结论在MAPINFO上开发插件进行覆盖模拟1、利用现有基站处理模块增加仿真算法进行覆盖模拟；2、可模拟出基站覆盖范围优点：MAPINFO是通用软件可在个人笔记本实

20、现缺点：缺少三维数据，不能体现地形影响，无法模拟出每个点覆盖效果不采用利用电磁波剖面分析在三维地图上进行模拟1、利用电磁波剖面分析算法在三维地图进行剖面分析，确认覆盖目标能否在第一菲涅尔区域内；优点：简单易用且比较直观缺点：不能模拟出基站整体覆盖效果不采用利用WIZARD进行覆盖模拟和电磁波剖面分析1、将新建基站信息导入WIZARD软件后进行单站覆盖模拟和电磁波剖面分析优点：可直观显示基站整体覆盖效果，准确显示覆盖目标能否达到覆盖缺点：计算量大，需另行购买WIZARD软件和三维地图采用试验总结：“WIZARD+剖面分析”即可直观显示新建基站覆盖效果，又可通过电磁波剖面分析判断目标区域能否达到覆

21、盖需求，我们最终选择了“WIZARD+剖面分析”进行覆盖模拟。制表人：吕春贵(五) 确定最佳方案至此，我们已经完全明确了“农村基站查勘选址新方法”的所有详细解决方案：图4-16 最终解决方案树图 制图人：吕春贵(六) 确定开发流程图4-17 开发流程图 制图人：吕春贵五. 制定对策表 表5-1 5W1H对策实施计划表制表人：李庆辉六. 对策表实施 实施一、CW测试和模型校正QC小组在贵定摆锁、龙里五里排、独山摆独、长顺广顺分别选择2个点进行农村CW测试，在半径为1公里到12公里进行测试。根据CW测试结果对奥村HATA模型进行校正。其中：RSL接收电平中值（dBm)Pt发射功率（dBm)fc频率

22、（MHz)hbe有效发射天线高度（m)h0参考有效发射天线高度（1m)(hm)移动台天线高度校正因子（dB)R预测点和基站之间的距离（km)R0参考基站和移动台之间的距离（1km)Aa地形校正因子通过校正，黔南农村(hm)=(1.1log(fMHz)-0.7)hm-(1.56log(fMHz)-0.8)， Aa=5.5+2(log(fMHz/28)2效果一经校正后，偏差额度为6，校正效果如下：模型校正前偏差额度模型校正后偏差额度图6-2 模型校正效果图 制图人：吕春贵实施二、业务预测业务量是设计移动电话网的基础数据，工程建设的可行性也是由用户预测所决定的。所以作好业务量预测是做好查勘选址的前提

23、。 QC小组首先确定业务预测的流程如下：组织各县公司进行调研，获得乡镇当前用户数、人口数和人均收入等数据，以福泉为例，调研数据如下：表6-1 福泉乡镇调研表乡镇名称乡镇一个月经营收入（万）忙时无线利用率基站数量每基站一个月收入（万）人口数量/移动用户数市场渗透率人均经济收入马场坪镇108.8171.31%618.13524112/1195849.59%3325牛场镇64.6267.86%115.874534871/866124.84%3098高坪镇19.0540.75%72.721413334/265519.91%3014城厢镇196.6464.45%209.83252641/2310543.

24、89%2830道坪镇26.657.72%92.955625485/403115.82%2657龙昌镇26.4248.07%73.774322218/29049.42%2634凤山镇1539.28%81.87523041/20809.03%2501陆坪镇12.8245.22%81.602518740/18679.96%2443黄丝镇21.9433.82%131.687719736/296515.02%2415地松镇14.1347.57%72.018614666/192613.13%2372高石乡11.5742.56%52.31415078/183812.19%2183兴隆乡7.5436.05%4

25、1.8859063/94810.47%2058黎山乡8.5759.22%32.856714510/149010.27%1967谷汪乡9.6646.91%51.93210309/162415.75%1656岔河乡1.6343.16%30.54334143/2536.12%1638仙桥乡11.1237.73%61.853311927/163613.72%1371制表人：李庆辉如上方法预测出乡镇08年用户数，并根据现网基站密度和经济情况预测各乡镇计划新建基站数量：表6-3 福泉各乡镇市场目标和建设目标表乡镇名称乡镇面积（平方公里）人口数量现网基站数量现网每基站需要覆盖半径（公里）每基站需要覆盖预期半

26、径（公里）07年用户数预计08年底用户数目标基站数08年计划新建基站数马场坪镇462411261.561.3511958 1375271牛场镇10334871111.721.598661 10307121高坪镇1141333472.272.012655 321381城厢531.4123105 26340222道坪镇1482548592.282.174031 4878101龙昌镇1042221872.172.032094 406570凤山镇842304181.821.832080 260091陆坪镇1741874082.632.481867 229691黄丝镇13919

27、736131.841.842965 3588141地松镇1191466672.322.181926 237381高石乡741507852.172.171838 224050兴隆乡66906342.292.29948 125240黎山乡751451032.822.821490 177330谷汪乡921030952.422.421624 190050岔河乡97414333.213.21253 32730仙桥乡1151192762.472.471636 209460汇总16993138741222.11.9969133 8300013210制表人：李庆辉效果二通过以上业务预测，制定出各乡镇的市场目标

28、和建设方案。实施三、覆盖模拟和基站选址利用前一阶段校正的传播模型，对现网基站覆盖进行模拟，根据业务预测确定的各乡镇建设目标，迅速准确在划定区域内确定覆盖目标。图6-3 长顺云盘乡镇基站现网覆盖模拟图 制图人：程刚从上图可以看出长顺云盘和长顺摆所间存在明显的弱覆盖区域，该区域有煤井村和下坝村，且周边矿山较多。在WIZARD软件根据地理三维信息确定搜索圈，如图中所示位置：图6-4 新建基站长顺云盘2站搜索圈示意图 制图人：程刚通过电磁波路径图分析可看出主要覆盖目标均在该基站覆盖的第一菲涅尔区内，如下图：图6-5 新建基站长顺云盘2站电磁波剖面分析图 制图人：程刚WIZARD软件中覆盖模拟该区域覆盖

29、效果，从下图可以看出该站建成后可有效的覆盖煤井村和下坝村。图6-6 新建基站长顺云盘2站单站覆盖模拟图 制图人：程刚将周边相邻基站进行连续覆盖模拟，且根据覆盖需求在模拟时对其天线的下倾角和方位角进行不同程度的调整，以求达到最理想的模拟效果。图6-7 长顺云盘区域三站连续覆盖模拟图 制图人：程刚根据上面确定的搜索圈，勘察人员到周边区域进行查勘选址，经测试对比，实际该区域覆盖效果与模拟效果完全符合，也再次验证了覆盖模拟的高仿真度。图6-8 长顺云盘区域现网路测电平图 制图人：程刚效果三07年黔南共选基站73个，有效工期 183个工作日，单站平均选址工期为 2.5工作日；08年黔南共选基站107个，

30、有效工期161个工作日，单站平均选址工期为 1.5工作日。实施四、架设方式选择每个站点架设方式选择对覆盖效果和建设成本影响较大，因此QC小组研究通过WIZARD覆盖模拟和剖面分析来选择架设方式，既保证覆盖效果又将建设成本降到最低。 根据上一阶段确定的基站站址，通过WIZARD软件进行覆盖模拟和剖面分析对比不同架设方式的覆盖效果，选择最佳的架设方式。l 案例一：如下图基站选择6米抱杆覆盖目标不在第一菲涅尔区内，无法满足目标区域的覆盖，只有25米铁塔才可使覆盖目标落在第一菲涅尔区内，满足目标区域的覆盖。图6-9 案例一基站6米抱杆剖面分析和覆盖模拟图 制图人：程刚图6-10 案例一基站25米铁塔剖面分析和覆盖模拟图 制图人：程刚l 案例二：如下图基站架设6米抱杆覆盖目标在第一菲涅尔区内可满足目标区域的覆盖，与周边基站的信号能够达到一个满意的衔接。而25米铁塔虽然覆盖区域增加，但并没有增加有效的覆盖面积，且易造成和周边基站干扰。图6-11 案例二基站6米抱杆覆盖模拟图 制图人：程刚图6-12 案例二基站25米铁塔覆盖模拟图