【旅游景区移动通信潮汐现象探究6300字（论文）】

摘要：随着国民经济的发展,许多人都会选择在节假日出去旅游。由于旅游时间的限制加上每年出游人数增加,与此同时,在旅游山区中用户在不断游走观赏网络位置也在不断地变化,随时间推移的用户使用的网络流量的周期性动态变化现象称为移动通信潮汐现象。基于这种情况,本文将研究旅游目热点山区环境下移动通信潮汐现象,以五台山山区为例,通过研究五台山环境下的移动通信潮汐现象可以有效地解决热点山区的通信问题,提升用户体验度,提高基站利用率和降低建网成本、降低能耗,采用收集数据的方法分析旅游热点山区的用户网络的使用情况。本文采用LTE网络仿真软件,仿真五台山的实际通信情况,实现频带网络资源的节约化,改善了潮汐现象,节省经济成本,具有十分重要的意义。关键词：热点山区；网络位置；潮汐现象；移动网络；网络资源1引言1.1研究背景及现状由于当今社会经济的发展,面对日益加重的生态环境严峻负荷情况下,全国各地都在大力提倡“低碳经济、低碳生活”。目前三大运营商对于通信设备(如基站)在网络中利用率不高,话务无法动态移动的问题,没有有效的解决,突出的例子如潮汐现象和峰值效应。由于网络之间缺乏资源共享机制和技术指导导致网络之间无法实现移动网络均衡,也是移动网络无法动态调整的原因,所以提出实时高效的使用移动网络的方案[1]。特别是在节假日情况下,每个移动设备均承载了数十万用户手机流量冲击的考验,所以网络流量需求特别大。因此本文研究热点山区下移动通信潮汐现象,以五台山山区移动网络覆盖为例,仿真五台山的实际通信情况,增加移动网络的覆盖以此缓解五台山在节假期出现的移动通信潮汐现象,提高基站的利用率。近几年网络技术的快速发展,很多人在移动通信潮汐现象的方面进行了深入研究。比如：在2016年9月,李荣鹏等人提出了一个方案，是预测人们对移动网络流量使用的一个情况,通过提取移动蜂窝网络流量相关参数特性来进行预测[2]。在2014年,RodolfoAlvizu等人通过使用来人工神经网络来观测流量使用变化,并利用离线混合整数线性该技术来预先计算好网络最佳资源分配情况和路线上路由分配,以达到减小能耗的目的[3]。在2018年,王立,雷雨林研究一种基于4/5G移动通信网络测量潮汐现象效应的方法及系统,通信网络覆盖区域进行栅格划分可以根据地理位置来划分,分析并测量网络的潮汐效应,以优化网络部署,调整网络资源[4]。在2016年9月,SebastianTroia等人收集各种流量和基站的数据，提出一种基于矩阵因子分解的模型来研究移动通信潮汐流量,研究出一种对移动通信潮汐流量识别方法[5]。近些年,人们对网络中的潮汐现象进行大量研究,完善更多网络技术。1.2研究意义随着各大互联网技术的发展,如：云计算、数据库、传感技术和5G等各种技术的更新代换,推动了计算机网络、高清视频传输、移动互联网、大空间存储信息等新型数据业务的发展,使得网络拥堵。通过研究景区的移动通信潮汐现象,实现频带资源的节约化,改善网络的拥堵现象,进而节省经济成本,具有重要意义。1.3本人主要工作本论文的主要目标是解决旅游热点山区环境下潮汐现象,通过LTE移动通信网络优化仿真五台山景区的实际通信,提出针对该潮汐现象基带调整的解决方案。为此本人从三部分来完成：第一部分是仿真五台山的实际通信；第二部分是调整基带的方案；第三部分是分析仿真结果。本设计采用的是LTE移动通信网络优化仿真软件,仿真五台山的实际通信,增加网络覆盖率以此来缓解旅游时所带来的潮汐现象。1.4论文组织框架本文主要包含以下5个部分的内容。第一部分是引言的概述,主要叙述了本论文的研究背景及现状、研究意义、本人主要工作、论文组织结构。第二部分是对旅游热点景区潮汐现象进行介绍,主要介绍旅游热点景区移动通信的情况,5G移动通信,引起潮汐现象的原因,对通信产生什么样的影响,如何判断通信存在潮汐现象。第三部分是仿真研究,简述仿真五台山的通信情况。第四部分是提出解决方案,对五台山实际通信问题提出解决方案。第五部分是结束语,对本文进行总结。概述论文的理念和解决方法,也指出当中的不足,对后续的提出期望。2旅游热点景区移动通信的潮汐现象分析2.1旅游热点景区移动通信五台山旅游山区作为中国重要的旅游热点景区之一,其特殊性和典型性表现在特殊的地理位置、环境和旅游景区结构。由于特殊的地形导致了网络建设的困难和高成本,信号传输的最大问题就是高山的阻挡,这也是许多旅游热点山区建设现代通信的难题,成为了五台山景区旅游发展的重要"瓶颈"。因此,结合传统的理论与背景和发展要素的变化,重新审视移动通信网络与山区旅游发展演变的关联机制及其效应,对于新时代旅游山区网络结构的优化显得十分必要,因此本论文研究旅游热点景区下的移动通信潮汐现象,对于促进旅游业的发展建设和旅游热点景区网络建设具有重要的学术价值。.2.25G移动通信全球移动通信正向5G通信系统的发展的过程中,相比以前的通信系统,5G通信业务有三大优势场景,即移动增强型的宽带（eMBB）、大连接的物联网（mMTC）和时延低、高可靠的通信场景（uRLLC）。更快的速率、时延更低及海量连接的特点,不仅对个人对通信需求产生深远的影响,同时促进社会的发展,带动新的应用场景和新的业务发展,创造出“万物互联”的新时代[6]。5G作为目前先进的通信技术手段,以其大带宽、延时低、可靠性高、连接广泛等诸多优势,可以在许多场景逐步替代有线网络的部署,尤其是5G的切片技术,可以为电网提供虚拟的专网服务,大大降低信息传输过程中出现的延迟和丢包的现象,满足电网生产中实时监测、实时控制等业务需求[7]。5G智能电网的应用推广,以高安全、高可靠的无线网替代传统电力通信网,可以大大降低电力行业光缆建设成本,实现降本增效。2.3移动通信潮汐现象2.3.1移动通信潮汐现象的概念在月球和太阳的作用力下,海水发生一些周期性的变化,这个变化是到了傍晚,海水突然上涨,达到一定高度；过了一会儿,海水又自动退潮,恢复平静,以往如此重复这一过程称为潮汐现象。潮汐现象在移动通信方面是指在某些时刻两个地区突然业务量需求增大,而造成网络流量拥挤和其他问题[8]。在移动通信系统中,两个地区间在一定时间内话务反复迁移的现象称之为移动通信潮汐现象。如BCD办公室和住宅区,在白天上班时间段,BCD办公楼使用流量是非常大的,住宅区流量使用情况非常小；到了下班时间,用户就会回家,出现迁移现象,住宅区的流量使用会大大增加,而BCD楼的流量会大大减少,两个地区之间流量存在这种互补现象,将其称为潮汐效应。用户可以在各基站覆盖区域自由走动,对于城区、郊区、商业圈和住宅区,每天移动网络流量在两个地区之间周期性地来回变动的情况,但是两地的使用流量情况基本保持不变,这就是潮汐效应,但话务量也会随着时间变化而变化,在两个地区在一定时间出现流量使用峰值现象,这也是移动通信的潮汐效应。2.3.2引起移动通信潮汐现象的原因这种潮汐效应广泛存在于移动网络中[9],由于用户的迁徙行为,导致一些特殊场景存在潮汐效应现象。特殊场景有：高校与宿舍楼、CBD与住宅区、工业区厂房与宿舍区等，而在热点旅游景区下,景区营业时间内和闭园后,由于时间的推迟,该景区也会呈现出一种移动通信的潮汐现象,在节假日的时候,旅游景区在营业时间内业务量达到一个高峰,在闭园后业务量大大减小。这呈现一个周期的变化。2.3.3潮汐现象对通信的影响由于电信业务的蓬勃发展与用户行为的不断变化,许多基站具有很高的功耗,基站信号获取难。基站的不规则使用是由于潮汐现象引起的,是一种网络资源的现象。面对这些问题所带来的影响,而即将到来的LTE时代将是解决这些问题所带来的影响。在LTE时代,用户可以随意访问信息网络并传输大量数据。LTE时代的特征是高频带,高带宽和高级调制,LTE的无线功能可用于微蜂窝覆盖[10]。因此,未来的无线接入网必须满足以下要求。：(1)降低资源能耗,减少资本开支与运营开支；(2)提高频谱效率,增加用户带宽；(3)统一平台,支持多标准与平滑升级；(4)能够满足终端多种业务需求。2.3.4判断存在潮汐现象对于没有全网覆盖的地区,要从网络覆盖的基站属性判断该区是否存在移动通信潮汐现象,例如在：高校教学楼与宿舍楼、CBD与住宅区、酒店的会议区与客房区、大型体育场馆和运动员村之间等,但对于全网小区来说,网络覆盖场景复杂多样,因此就要根据该地区的话务曲线特点,判断是否存在该现象。如果两个小区存在潮汐现象,观察两个小区的话务量特性：当两个小区的话务量在同个时间段出现一个低峰、一个高峰的曲线特性,是一种错开峰值的状态,该地区存在潮汐现象。因此,根据两个小区同一时间段话务量曲线特性的高低峰错开,可推出潮汐效应的判定算法[11]。两个小区话务曲线在一定时间上高低峰有有明显的错峰现象。设两个小区为A、B用f1(x)、f2x两个函数表示这两个小区每天的话务量函数,用avg（f1(x))、avg(f2(x))表示为A、Bf1(X)<avgf1(X)>avg其中,0.5表示当前流量的相对大小,1.5表示平均流量的相对大小,这两个常数可以自由设置。值越高,潮汐作用变得越明显。当两个小区的日流量曲线的函数满足条件（1）和条件（2）的两个条件并且最大流量变化变为6倍或更大时,可以判断两个小区都具有潮汐作用。为了达到更好的效果,应对以上两个条件作进一步的条件限制,在有网络的条件下限定两个小区间距在1KM以内,这样地区的呈现的潮汐现象更好。

3仿真研究3.1五台山环境的介绍五台山是一个旅游热点山区,是一个国家5A的景区,隶属于山西省忻州市，是中国的佛教道场,有很多种寺院,最著名的有塔院寺,菩萨顶,南山寺,五爷庙等。其中,五爷庙是最著名的香炉寺庙,里面安置着龙王广济文殊菩萨,这也是传说中的五爷。五台山五爷庙是香火最旺的地方一方面是五爷庙许愿很灵,另一方面是五爷是财神化身,人们都会到五爷庙求财、招财、护财,而每年农历五月十三是五爷庙五爷的生日。所以在这一天人们对通信的需求量大,但由于地貌多样复杂,基地建设难度大,高山阻挡了通信的传递。所以五台山地势存在以下通信问题：山区地貌奇特,对信号干扰较大,引起手机信号较弱。传输过程不稳定,容易掉线。（3）旅游高峰期时,多用户争抢信道,导致用户拨不出电话。3.2仿真步骤仿真步骤：第一步打开“LTE移动通信网络优化仿真实训平台（UltraRF）”软件加载五台山地图添加部署手机,将手机放置路线的S位置处,接着在软件的工具栏选择“启动仿真”按钮启动仿真后,整个LTE网络优化仿真软件的引擎就启动了,在部署手机界面设置移动的速度设为100m/s。第二步打开路测端软件,打开路测端添加手机设备连接手机,开始记录,在工程窗口看到软件已经生成了一个以开始记录时间为名称的测试文件。这个测试文件就是刚才仿真测试的结果,可以利用这个文件进行数据的回放和分析。第三步是基站和路线的导入,打开LTE网络优化仿真软件,点击五台山的专题上,右键选“导出路测基站信息到CSV”。在返回打开路测端的工程窗口,在“默认工程”下面的“测试数据”选择刚才测试生成的测试数据。右键选择“导入”在弹出的文件导入窗口选择“开始导入”,导入进度完成后,该窗口会自动关闭。第四步是基站工程参数获取,从仿真软件导出基站信息选择文件保存路径,记住该路径,导入基站信息到路测端,选择的“工程标签”,点击默认工程下面的“基站小区”,右键选择“导入”。在弹出的工参匹配窗口,点击“选择”,系统会继续弹出一个“基站文件选择”窗口。选择在上一个步骤导出的CSV文件后。第五步导入地图,路测端的视图中打开common的Map,在Map界面点击G就会加载出五台山的地图,在Map的界面点击打开点击导入基站,接着在导入路线,这样就能清楚看出整个路线的信号情况。如果想要报表分析,在路测端界面中打开报表里面有几种分析,点击工程测试报表。3.3结果分析五台山的实际基站路线图如图3.1所示： 图3.1五台山的实际基站路线图图3.2是五台山基站信号分布图,从图中可以看出：一共有11个基站,其中有3个基站设置接收不到信号,分别是大圣竹林寺基站、龙泉寺南基站、五爷庙基站。有些路段手机是没信号的,如镇海寺,观合洞之间。而路线上的圆圈颜色表示信号的强度,黄色和蓝色表示强度较强,粉色表示信号一般,红色表示信号断开。如图3.2所示。图3.2五台山基站信号分布图图3.3是各个基站的信息包括基站所在的经度纬度,各基站的小区名称,PCL,CallID,MCC,天线方向角等。图3.3基站信息图报表分析如下：从图3.4中看出信号覆盖率为26.43%,里程覆盖率为0.02%。图3.4整体覆盖情况图图3.5RSRP覆盖情况图4解决方案移动通信潮汐现象解决方案是对基带的处理单元（BBU）的内部资源（时隙,载波等）进行调整,将资源得到最大释放。基站资源是由基带处理单元（BUU）分配和管理的。基站可以设置多个小区（一般3个），各个小区上都有很多载波数,基带处理单元控制载波，基带池是由各个基站处理单元组成,基带可以实现载波基带池规划功能。基站可以具有三个小区组,每个小区由多个载波组成,每个小区载波可供多个用户使用。每个用户呼叫可以使用多个子载波,但是只有一个主载波,并且子载波可以分为共享和非共享子载波。对于用户在呼叫过程中建立了不能与主载波共享的辅载波,共享的辅载波不参与该过程。对于NodeB,共享辅助载波在小区创建开始时不参与基站资源分配。这样,基站下的所有小区都形成了一个资源池,其中资源由共享载波保存。小区共享辅助载波智能地解决了本地小区组框架内的潮汐效应问题,提高网络资源利用率。图4.1是基站信号发散的路线。图4.1是经过修改基站位置呈现的信号路线图,在图中明显看出规划路线上几乎都有信号覆盖,该图和图3.2对比发现,图4.1的信号覆盖率明显比图3.2多,而且信号强度也比图3.2的强度强。图4.1基站信号发散的路线如4.2所示看得出基站信号发射的路线,明显比图3.5多,而且之前有些基站没有发散的,这是如图4.2所示。图4.2基站信号发散图图4.3-图4.5都是基站修改后的报表分析图,从图中看出信号覆盖率和里程覆盖率都提升差不多到99.4%以上。图4.3信号覆盖图图4.4信号发散图图4.5结果分析图5结束语本论文主要研究旅游热点山区环境下移动通信的潮汐现象,移动通信中存在的网络资源利用不均、网络拥挤等敏感问题,本文着重研究了五台山实际通信潮汐现象,运用LTE移动通信网络优化仿真,对五台山的通信情况进行仿真研究,最后成功仿真出五台山的实际通信。本设计的主要特点是通过对五台山通信仿真,进行了分析和研究,增强了五台山的信号覆盖率,更好的满足用户使用网络的需求。但是仿真过程存在不足,多次调试基站,会导致上个调试基站参数对下个实验有影响,所以每次调整基站时,结果都是不一样的。因此,对旅游热点山区移动通信潮汐现象进行深入研究,相信所有的不足会为后续的移动通信潮汐现象研究提供了方向。参考文献LeeWCY著.贾玉涛编译.移动通信设计基础[M].人民交通出版社,1994：368-462.LiR,ZhaoZ,ZhengJ,etal.TheLearningAndPredictionsofApplication-levelTrafficDateinCellularNetworks[J].IEEETransationsonWirelessCommunications,2016,