DOI: 10.17586/2226-1494-2015-15-2-322-328


УДК519.85

ОПТИМИЗАЦИЯ ЗОНЫ ПОКРЫТИЯ СЕТИ СОТОВОЙ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Зикратов И. А., Шаго Ф. Н., Гуртов А. В., Иванинская И. И.


Читать статью полностью 
Язык статьи - Русский

Ссылка для цитирования: Зикратов И.А., Шаго Ф.Н., Гуртов А.В., Иванинская И.И. Оптимизация зоны покрытия сети сотовой связи на основе математического программирования // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Том 15. № 2. С. 313–321.

Аннотация

Предложен метод планирования радиосетей оператором сотовой связи. Актуальность задачи обусловлена стремлением поставщиков услуг минимизировать издержки на расстановку и содержание необходимого количества базовых станций при обеспечении требуемого уровня сигнал/шум в пределах зоны покрытия. Задача решается путем рационального выбора местоположения точек базирования ретрансляторов в несколько этапов. В первую очередь осуществляется анализ участка местности и предварительный выбор на нем множества точек, на которых потенциально возможно размещение базовых станций. Как правило, такая задача решается с использованием специализированных геоинформационных систем. На втором этапе осуществляется расчет дальности радиосвязи при условии расположения ретрансляторов в выбранных точках. На третьем этапе на основе предварительных расчетов осуществляется непосредственно выбор позиций базовых стаций. В работе предлагается использовать стохастический подход для рационального выбора позиций. Целесообразность этого подхода обусловлена большим количеством случайных неконтролируемых факторов, влияющих на отношение сигнал/шум в точке приема. В этом случае задача оптимального выбора позиции рассматривается как экстремальная задача, в которой параметры условий представляют собой случайные величины. Реализация предлагаемого авторами метода в работе иллюстрируется на примере планирования радиосвязи на загородном участке местности, который пересекается двумя автотрассами. В качестве входных параметров в примере используются протяженность участков дорог, пересекающих зоны покрытия ретрансляторов, и концентрация абонентов на трассах. Целевая функция и система ограничений составляются таким образом, чтобы обеспечить нахождение абонентов в пределах зоны покрытия и минимизировать участки пересечения зон покрытий соседних ретрансляторов. Использование данной методики позволит получить статистически оптимальную расстановку базовых станций на заданном участке местности, что подтверждается имитационным моделированием.


Ключевые слова: линейное программирование, нелинейная оптимизация, метод Бокса.

Список литературы
1. Зикратов И.А. Расчет параметров радиолиний в условиях холмистой местности // Изв. вузов. Приборостроение. 2005. Т. 48. № 1. С. 3–9.
2. Amaldi E., Capone A., Malucelli F., Signori F. UMTS radio planning: optimizing base station configuration // Proc. 56th Virtual Technology Conference. Vancouver, Canada, 2002. V. 56. N 2. P. 768–772.
3. Abdel Khalek A., Al-Kanj L., Dawy Z., Turkiyyah G. Optimization models and algorithms for joint uplink/ downlink UMTS radio network planning with SIR-based power control // IEEE Transactions on Vehicular
Technology. 2011. V. 60. N 4. P. 1612–1625. doi: 10.1109/TVT.2011.2132745
4. Eisenblatter A., Wessaly R., Martin A., Fugenschuh A., Wegel O., Koch T., Achterberg T., Koster A. Modelling feasible network configurations for UMTS // Operations Research/Computer Science Interfaces Series.
2003. V. 23. P. 1–22. doi: 10.1007/978-1-4757-3762-2
5. Amaldi E., Capone A., Malucelli F., Signori F. Optimization models and algorithms for downlink UMTS radio planning // Proc. Wireless Communications and Networking Conference (WCNCꞌ03). New Orleans,
USA, 2003. V. 2. P. 827–831. doi: 10.1109/WCNC.2003.1200478
6. Berruto E., Gudmundson M., Menolascino R., Mohr W., Pizarroso M. Research activities on UMTS radio interface, network architectures, and planning // IEEE Communications Magazine. 1998. V. 36. N 2. P. 82–
94. doi: 10.1109/35.648769
7. Amaldi E., Capone A., Malucelli F. Radio planning and coverage optimization of 3G cellular networks // Wireless Networks. 2008. V. 14. N 4. P. 435–447. doi: 10.1007/s11276-006-0729-3
8. Siomina I., Yuan D. Analysis of cell load coupling for LTE network planning and optimization // IEEE Transactions on Wireless Communications. 2012. V. 11. N 6. P. 2287–2297. doi: 10.1109/TWC.2012.051512.111532
9. Mathar R., Niessen T. Optimum positioning of base stations for cellular radio networks // Wireless Networks. 2000. N 6. P. 421–428. doi: 10.1023/A:1019263308849
10. Mathar R., Schmeink M. Optimal base station positioning and channel assignment for 3G mobile networks by integer programming // Annals of Operations Research. 2001. V. 107. N 1–4. P. 225–236. doi: 10.1023/A:1014959317542
11. Mathar R., Schmeink M. Integrated optimal cell site selection and frequency allocation for cellular radio networks // Telecommunication Systems. 2002. V 21. N 2–4. P. 339–347. doi: 10.1023/A:1020958901292
12. Зикратов И.А., Зикратова Т.В. К вопросу об оптимизации зоны покрытия систем сотовой связи на загородных участках местности // Информационно-управляющие системы. 2007. № 3. С. 52–55.
13. Gerdenitsch A., Jakl S., Toeltsch M., Neubauer T. Intelligent algorithms for system capacity optimization of UMTS FDD networks // Proc. IEEE 4th Int. Conf. on 3G Mobile Communication Technologies. London, UK,
2003. P. 222–226.
14. Liyanage M., Chirkova J.V., Gurtov A. Access Point selection game for mobile wireless users // Proc. 15th IEEE Int. Symposium on a World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks. Sydney, Australia, 2014. Art. 6918913.
15. Зикратов И.А., Степаненко К.В. Обоснование масштаба цифровых карт местности используемых при расчете напряженности поля радиосигналов // Информационно-управляющие системы. 2005. № 1. С. 10–15.
16. Зикратов И.А., Степаненко К.В. Обоснование требований к точности цифровой картографической информации в геоинформационных системах проектирования и анализа радиолиний // Информационно-управляющие системы. 2004. № 2. С. 21–25.
17. Юдин Д.Б. Математические методы управления в условиях неполной информации. М.: Советское радио, 1974. 400 с.
18. Taha H.A. Operations Research: An Introduction. NY: Macmillan/McGraw-Hill, 1982. 848 p.
19. Зикратов И.А., Самотонин Д.Н. Геоинформационный анализ радиолокационных отражений. СПб.: Политехника, 2004. 144 с.
Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика