Atoll软件在移动通信网络规划中的实际运用【字数：6913】
摘要
随着通讯技术的不断发展，现今的移动通信网络已经全面普及成了4G网络，并且5G的建设也在慢慢覆盖，因此对移动通信网络规划与优化也就愈发重要。所以在移动通信网络中，对其进行规划设计研究具有深远的意义，对其规划与设计的优劣代表了移动通信网络建设的总体水平。因此，只有对移动通信网络的合理规划，才能在成本和网络覆盖上达到理想的指标，这也是网络稳定运行的基础。
本文主要研究基于Atoll软件在移动通信网络规划和优化中的应用，首先介绍Atoll软件的基本功能及仿真流程；然后对移动通信网络进行介绍，论述LTE网络与GSM网络技术，以此为后面的仿真规划奠定理论基础。最后重点以厦门集美区某小镇为例，对其移动通信网络现状进行分析，结合Atoll软件对某小镇的移动通信网络进行规划与优化仿真，通过Atoll软件的仿真结果，对RSRP、RS-SINR、上/下行吞吐量等指标进行测算，对未达标的指标项进行站点的增补和参数的调整优化，以满足某小镇的移动通信网络规划要求指标，从而提升某小镇的网络通信质量。
关键词：移动通信网络；规划和优化；Atoll软件
绪论研究背景移动通信起源于无线通信，最早可追述到1901年马克尼从英格兰收到短波无线电信号，但直到1948年才出现第一台（无线）移动电话，而真正发展是从20世纪70年代开始的，迄今经历了第1代移动通信系统、第2代移动通信系统正在广泛运用的第3代移动通信系统和刚刚入门的4G系统的发展历程。
随着现代通信技术的迅速发展，我们在20世纪80年代引进了第一代移动通信技术，其主要特点是模拟信号传输，俗称“大哥大”。由于通讯的整体质量、容量有限、无法进入等方面的缺陷，以及第二代移动通信技术（2G）的突破性发展将模拟信号转换成数字信号。它不仅可以打电话，而且还可以传输数据。它主要基于LTE系统。第三代移动技术（3G）的到来彻底改变了传统的3G感知，在3G的传输速度和质量上有了质的飞跃，具有前所未有的经验。移动用户的移动生活和视频电话的现实。然而，用户对服务和下载率的需求越来越大。从长远来看，3G网络的可行性不再满足这一要求。因此，LTE标准得到了发展。
4G许可证的颁发使我们真正进入4G时代，中国运动、中国联通和中国电信在LTE网络建设中引发了热浪。虽然在LTE网络规划中已经积累了大量的2G/3G网络规划经验，但由于网络特性，干扰可能影响网络性能。这使得LTE网络的规划和优化复杂化。
2017年起，人们就开始对第五代通信技术，也就是5G展开了研究。今年，我们开始大规模的5G建设，标志着5G时代正式拉开序幕。看似5G比4G只是多出了1G，然而5G技术相比于4G，可真的不是提升了“1”这么简单。在5G技术的支持之下，不仅仅人人互联，万物互联的时代也近在眼前。超高速率、超高容量以及超低时延的网络将会给人们的生活带来翻天覆地的变化。但目前在移动网络优化中，如何以高效率、高质量和低成本建成移动通信网络，这是三个主要运营商非常关注的问题，因此，有必要对移动通信网络规划进行研究，进而优化移动通信网络。
研究意义一个完美而又合理的网络规划，是能够保证移动通信网络快速部署、快速建设、稳定运营的关键。在移动通信网络建设规划中，规划设计的好，可以实现建设成本与网络覆盖效果的双贏。在工程实际当中网络建设成本也是一个非常重要的因素，在网络建设效果达到一定要求的前提下，人们希望成本越低越好，如果规划做的好，那么成本自然也就降低。如何提高网络规划质量，为网络建设服务，成为现阶段从事移动通信网络规划和建设人员所关心的课题。
自2016年以来，国内牌照4G的全面普及为国内运营商提供了机遇，也带来了问题，因此，网络规划特别重要。对三个国家运营商来说，在建立网络时进行规划和建立网络是提高基本竞争力的关键。随着铁塔的建设，未来的基站建设必须统一协调。为了解决与规划移动通信网络有关的问题，以解决网站资源日益短缺的问题，解决新技术的解决方案，通过LET网络改善用户服务，并改善用户的体验。因此，移动通信网络的规划和优化是至关重要的，这对未来实现5G全面覆盖，提升覆盖率具有深远的意义。
移动通信网络概述移动通信网络概念移动通信网络是一种通信载体，它允许移动用户与固定点的用户之间或移动用户之间具有某种专业性的通信。移动通信网络是通信网络的一个重要分支，由于移动性、自由性和不受时间限制，因此受到用户的欢迎。它是现代的三种主要通信手段之一，与卫星通信和光学通信并行。
移动通信网络发展现状移动通信网络技术指的是任何型式的无线电计算机网络，普遍和电信网络结合在一起，不需电缆即可在节点之间相互链接。无线电信网络一般被应用在使用电磁波的摇控信息传输系统，像是无线电波作为载波和物理层的网络。目前我国在全面发掘无线通信技术的优势，增加频谱，从而保证无线通信技术的传播效率，让用户更好地体会到现代通信技术的优势。有很多家庭用户和个人用户在使用计算机的概率上比以往要增长不少，以部分小型区域覆盖网络为主体目标非常小，向公司企业的无线网络，他们一般都是使用自己公司系统自建的网络技术通信，所以有很多企业的网络技术与发展水平都参差不齐的，而以盈利性为目的去在很多商业集群、公益组织建立网络技术构架，这些网络是用户自己或者由系统集成商出资搭建的，这种免费的或者公益性的网络利用率很低，速率很慢。一些发达的先进城市，采用大面积覆盖网络的形式，进行各大运营商之间的统一部署和划分，这种设计和实施相对比较规范，但是真正能够普及到的地方还是很少。
因此，移动通信网络当前还存在一些问题，比如说：
（1）不法分子网络攻击造成网络拥挤
现在，网络技术日益革新，但是依旧很有很多不法份子对网络进行一些攻击犯罪行为，普通攻击是一般常见的攻击手段，不法分子会在无线网络区域里上截取大量的数据信息，然后再将这些网络数据信息放置一段时间，最后再重新发送给网络上信息的接收人。这样的攻击方式方式比较常见，它会在很大程度上延缓网络的传播效率，使网络通信信息不能及时更新，很多用户接收不到信息，造成网络拥挤和堵塞，或者造成区域网络信息混乱，一时难以恢复。这种攻击方式最大的弊端就是将网络用户的隐私信息泄露出去，移动通信网络覆盖面广，一旦有隐私泄露情况，就会很难修复。重传攻击会导致网络传播渠道的拥堵，也会使网络设备信息会出现瘫痪，所以，对于这一方面的攻击应该进行严厉打击，不能让犯罪分子再有可乘之机。
（2）篡改网络用户信息
信息篡改，对于无线网络来说是一个比较棘手的攻击手段，这种攻击手段在选择攻击者时要求很高，犯罪分子还是在无线网络区域截取大量的数据信息，然后对其中一些有价值的信息进行恶意篡改，最后再将这些篡改好的数据信息发送给接收者，这种篡改信息的恶劣手段一旦发生们将会更难恢复，它会直接导致移动通信网络信息传输传输的混乱，正常的合法用户不能再建立起网络连接，而犯罪分子的无限网络却被保护起来，篡改信息不仅给用户带来非常多的损失和很不利的使用网络环境，而且严重的影响到了无限通信网络的安全，是原有的稳定环境紊乱，不好修复，造成许多不可估量的损失。
（3）假冒监听网络用户隐私
还有许多的犯罪分子对网络用户隐私进行监听假冒的犯罪行为，通过监听用户的网络设备，来获取一些对自身有价值的信息，犯罪分子利用虚拟的网络通信技术，伪装成实体的网络通讯设备，对网络用户实时在线的监听手段，还冒用网络用户信息对其隐私进行对外泄露，在访问合法用户的无线网络通信系统之时，扰乱正常的控制中心和移动通信站之间的连接，打破无线网络的安全防线，使用无线控制中心的移动通讯数据连接，窃听或者盗取合法用户的身份信息，更有甚者直接冒充合法用户访问无线网络，进行非法利益获取，更严重的还会有犯罪分子掌握用户重要的信息后有敲诈勒索的恶劣行为。
移动通信网络组成移动通信系统是移动体之间、移动体与固定用户之间、以及固定用户与移动体之间的移动通信系统，该移动通信系统能够建立多个信息传输信道，包括无线通信、有线通信。收集、处理和存储信息的基本装置，例如无线收发机、移动开关控制装置和移动终端，如图2-1。
图2-1 移动通信网络结构图
移动通信的无线业务区由许多六边形小区通过接口连接到公共通信网（PSTN、ISDN、PDN）上，移动通信系统包括子系统移动无线电（SS）、子系统运营维护（OMS），基站子系统（BSS）和移动台（MS）。它是一个完整的信息传输单元。在移动通信中，呼叫是由BSS和SS联合建立的。BSS提供和管理MS和SS之间的无线传输通道，OMS负责整个移动网络的管理和控制，MS也是一个子系统，它由移动终端设备和称为移动设备的用户数据组成，用户数据存储在数据模块中，可与指定为用户识别卡（SIM）的移动设备分离。
LET网络LTE（long-term evolution）项目是3G的发展，LTE不是人们普遍误解的4G技术，而是3G和4G技术之间的过渡。它是3.9G的全球标准。它改进和改进了3G空中接入技术，并以OFDM和MIMO为无线网络演进的唯一标准，以ofdmfdma为核心技术，可视为“准4G”技术，在20MHz带宽下，下行可提供100Mbit/s的峰值速率，上行可提供50Mbit/s的峰值速率，提高了移动用户的性能，提高小区容量并减少系统延迟。LTE是长期发展的缩写。4gite是一种高速移动电话和数据终端的无线通信标准，它基于GSM/edge和UMTS/HSPA网络技术，通过各种无线接口和核心网络来提高容量和速度。第三代）也在其第8号系列文件中进行了开发和描述。
LTE在许多方面改进了蜂窝网络，例如将数据传输带宽设定在125兆赫至20兆赫之间，这对于具有不同带宽资源的运营商来说是非常合适的（“运营商定义”）。C
arrier指明发送SIM卡的机构，而Queopor则指明向SMC卡提供服务的机构（这里称为运营商），并允许运营商根据可用的光谱资源提供不同的服务。e改善3G网络的光谱效率，操作者可以在同一带宽内提供更多的优质数据和语音服务。虽然目前LTE标准尚未最后确定，但预计目前的LTE形式能够满足今后十年对高速数据传输服务、多媒体服务和高容量语音服务的需求。
NODE B基站和RNC无线网络控制器是3G中的UTRAN，而LTE中的E-UTRAN去除RNA，RNA由大量E-NODE B.E NODE B组成，直接与LTE用户终端互动。通过减少无线网络控制中间节点的数量，并在LTE中的旧节点B.E.node B的多点自我管理和协调功能比3G中的节点B更为有效，它将以前的节点B和RNC业主集成在一起。
GSM网络GSM是为解决欧洲第一代蜂窝系统的碎片化而设计的，在GSM出现之前，欧洲各国已经引入了不同的蜂窝标准。在欧洲，用户不可能通过标准的移动电台进行通信，此外，由于模拟网络本身的弱点，其容量也受到限制。GSSM网络是一种分级控制的网络。GSM网络分为三个子系统网络交换（NSS）、子系统基站（BSS）和移动台（MS），移动台也是一个子系统，通常被认为是BSS的一部分；子系统网络管理系统（在该网络结构中，MS和BSS之间的接口称为空中接口；以及BSS和NSS之间的接口称为接口，BSS、NSS和NMS之间的接口称为操作和维护接口，现行的GSM标准只定义了两个开放接口：空中接口和接口。
由于GSM手机用户的快速增长，一些地区出现了频率紧缺、信道紧缺、话务密度过高的现象；并且在使用多倍频、多层覆盖、跳频等技术增加容量方面也存在诸多限制为了解决这些问题，我们需要扩展一个新的频段来满足用户的需求，利用GS1800mhz和900MHz两种带宽在扩展特性上基本相似、资源相对宽松的特点，通过GSM18800与GSM900在网络结构、工程建设、网络维护优化、业务类型等方面的相似性，双频网的建设将显著缓解GSM系统的容量压力。采用双网覆盖可以解决GSM900的许多问题，特别是联通GSM900只有26个频点，GSM系统扩容的方法很多，包括小区划分、微小区加法、技术优化应用等，网络容量快速增长的问题原则上无法解决，如果没有快速、经济、有效的扩容系统，缺乏无线信道与网络容量不断扩大的矛盾将是一个重要问题，GSM18800网络的引入对当前移动通信的发展非常有利。其主要目的是利用其丰富的频谱资源来吸收网络流量，解决网络容量不足的问题，保证用户更好的服务质量，提高网络的竞争力。创建由GSM18800组成的双频覆盖网络是现有GSM网络的突出特点。
Atoll软件概述在本次论文对移动通信网络研究中，ATOLL是专门用于移动通信网络规划优化的一款先进仿真软件，通过使用仿真区域的三维电子地图，可以进行比较精确的仿真。应用ATOLL软件进行研究区域的仿真之前需要导入所需数据建立仿真环境。
ATOLL简介ATOLL是一个以Windows为基础的完整软件，支持2g、3g和4g以上的移动网络规划用户界面。该软件结合了工程和自动化功能，使操作者能够逐渐执行子过程。这也是一个64位无线网络设计和优化平台，用于支持无线操作者从最初设计到密度和优化的整个网络生命周期。ATOLL-4G版本已成为市场上第一个4G网络规划与优化工具。因此，ATOLL在技术上是相当成熟的，无论是2G、3G还是现在主流的LTE-4G网络仿真，因此，本文件选择了该软件作为模拟软件，其打开界面如图3-1所示。
图3–1 ATOLL软件操作界面
数据整理atoll软件有一个重要的操作，就是提前把需要仿真的数据整理完好。本文主要使用atoll软件的LET功能，下面介绍atoll软件仿真前所需的数据采集和编译。不同数据的采集和汇编是核仿真的必要工作，环礁作为一种无线规划工具，需要输入网络数据，包括无线环境、基站、发射机、设备、天线、信道配置等，传输模型和其他数据。以下是环礁计算let网络所需的基本数据。通常，这些数据可以直接从运营商的运维部门和设备供应商处获得。可直接从运营维护部门获取的主要是基站的不同信息，如基站名称、扇区名称、天线型号、天线高度、方向角、俯冲角、发射功率等。从设备制造商获取的数据主要包括：天线和发射机的实际参数，还需要根据实际网络获得基下链路的频率、带宽等数据，数据和数据的处理是环礁模拟前的一个重要步骤，直接影响到，后期的模拟能否顺利进行。
如下表3-1，为了引入数据采集和排序，一些数据采用了移动公司运维部门的Excel格式，在接收到上述数据后，必须转换成适合环礁的格式，环礁数据库由多个表组成，如果创建LET项目，选择一个模板，Atoll会相应生成一个数据库，模板不仅定义了数据结构，还设置了标准值和初始化参数，如频段、天线数据库、乘法模型等参数。
表3–1 整理的仿真数据
用户可以删除和创建模板的内容，每个模板即对应于每项技术的模板都有相应的表，LET模板包括天线表、布局表、测量表、设备表、TRX表等。我们需要把相关数据导入这些表格。我们可以采取手工输入的方式，也可以根据环礁的表，用Excel捕捉表中的数据，复制表中的内容直接导入atoll软件。
仿真流程atoll软件在移动网络通信规划以及优化都有相应的操作，下面简介在仿真规划LET网络时的操作步骤：
（1）新建一个LTE工程。
（2）导入要仿真的目标区域的三维地图。
（3）选择相应的投影方式。
（4）选择已经校正好的符合本地区的传播模型
（5）导入该地区规划的网络数据，基站、天线
（6）相关参数配置，包括MIMO、传播损耗等
（7）小区邻区规划
（8）频率设置
（9）建立话务地图。
（10）蒙特卡罗仿真
（11）仿真结果输出，生成相应的数据报告。
其仿真流程图如图3-2所示。
图3–2 atoll软件仿真流程图
Atoll软件在移动通信网络规划中的实际运用某小镇移动通信网络简介集美区某小镇位于厦门经济特区西北部，厦漳泉“金三角”中心，东与兴林工业区、长泰县接壤，西与东福市接壤，北与后溪市接壤，闽南“金三角”中心地带有324国道（下漳），319（漳泉）、冠新路、全厦张高速公路、营厦铁路四通八达，与城市道路连接，形成网络。交通十分便利，是闽南金三角的重要枢纽，地理位置得天独厚，某小镇有12个村委会和5个市委会，总人口37198人，其地域范围如图4-1所示。
图4–1 某小镇地域范围
截止到2018年第三季度，某小镇现有移动LET基站84个，小区67个，其中4G宏基站60个，3G宏基站13个，室内分布基站11个。现有TD基站19个，小区57个，均分布在某小镇。现存站址中心区域平均站间距655米，农村平均站间距5.4公里根据移动公司取得的数据，某小镇地区移动网络业务忙时时间段为8时-22时，最忙时出现在20时，忙时数据流量为1000GB。
某小镇仿真规划分析把已获得的某小镇移动LET网络的各项数据参数等，根据 Atoll软件仿真需要筛选出来，并转化成录入ATOLL软件要求的形式之后，操作Atoll软件进行调整和仿真计算、结果输出等。
规划目标
？ ？1、覆盖指标
根据ATOLL软件的仿真要求，对某小镇移动LET网络采集的数据参数进行滤波，转换成覆盖率要求的格式，再由ATOLL软件进行自适应、仿真计算、输出等。操作。故所选区域的LTE无线网络覆盖率要达到95%以上。
2、容量指标
容量规划主要考虑平均小区吞吐量。容量规划的推荐值是，在同频网实际用户占用50个网络资源的情况下，单个小区上下行链路的平均吞吐量10/40Mbit/S可以达到平均吞吐量；在无负载情况下，上下行链路的平均吞吐量手机用户达到756kbit/S/1bit/S；在50%负载下，LTE小区，通过用户上行/500k/上行的上行质量指标，如果实际网络负载为50%，服务质量应满足以下要求：
（1）无线接通率指标要大于95%。
（2）掉线率要小于4%。
（3）系统内切换成功率要大于95%。
（4）可接入率要求90%的LTE网络无线覆盖区，要有99%的用户可接入网络。
（5）块差错率要求数据业务要小于10%。
3、成本目标
到2020年，该镇的移动方案将投资5000万元在整个镇建造LTE网络，其中大部分投资将用于建造新的基站。这将通过最合理和最经济的规划方案，最大限度地减少费用，同时确保实现覆盖面、能力、边际化率和质量目标。铁塔公司的成立是为了能够共享基站的资源，必须优化现有网络的基站和基站的使用，避免建造新的不必要的塔以节省费用。
4、atoll仿真指标
（1）覆盖率要达到95%以上
（2）边缘室外有效接收信号强度RSRP>-105dB
（3）边缘室外 RS SINR>-3dBm
（4）边缘上下行速率在70%负载的情况下要分别大于956kbps/2Mbps
在规划目标中，主要有环礁模拟指标，并得到其他指标的补充。作为无线城市模拟的一部分，FTP服务是根据市政当局的电信需要选定的，有四个指标：RSRP、RS-SINR、RS-SINR。平均下游流量和平均上游流量。
某市密集市区模型校正根据某小镇区域分类的结果，选择候选测试站点时应遵循以下原则：为不同的广播环境选择具有代表性的地址：地形、地形、场地高度等。为每个典型的广播环境选择13个“试验场”；选择大于最近屏障的天线，以及安装试验天线的第一菲涅尔区的无障碍环境，该场地周围有一个发达的运输网络；这些场地可以提供电力，方便发射机和天线的安装。本研究报告选择了工业银行场地的试验场地，位于纬度24.365046，经度117.
原文链接：http://www.jxszl.com/lwqt/yzlw/356287.html
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