专利名称：一种微波网络规划的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术，具体涉及为微波传输网络设计提供了一种基于成本最优导向的微波网络规划的方法及系统。
背景技术：
数字微波通信是在微波频段(300MHz 30GHz)通过地面视距传播进行数字信息传输的一种无线通信手段，目前随着移动业务的大规模部署和发展，微波通信因为其部署迅速，成本低廉等特点，成为电信接入网络中业务回传的重要组成部分。在实际的工程中，微波网络规划需要在不断变化的需求中，迅速的完成微波网络拓扑规划及参数配置，确保既能满足目标网络容量及KPI，又达到总体建网成本最低。现有技术中微波网络构建通常是局限于网络拓扑结构，例如，公开号CN102130737A的专利申请通过视通分析及遗传算法构造网络拓扑结构，其重点在于如何应用遗传算法进行方案搜索；公开号CN 102137405 A的专利申请侧重于先规划骨干网，然后规划支路网，支持环路规划，其思路和传统的人工规划经验类似。可以看出目前业界已有的解决方案中，微波网络规划大多是根据计算机辅助视通分析，协助人工进行单跳或者局部的拓扑规划，其设计方案仅仅停留在满足视通以及最基本的建网要求，且设计方案受个人经验影响非常大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种微波网络规划的方法及系统，基于微波网络建设成本组成分析，构建网络建设成本模型，并基于该模型利用成本最优搜索算法获取微波网络建设方案。为解决上述技术问题，本发明实施例提供方案如下一种微波网络规划的方法，应用于包括中心站点和非中心站点的站点组,其中各 非中心站点均通过链路连接至中心站点，其特征在于，该方法包括建立站点组中的每一个站点的铁塔参数与铁塔建设成本之间对应关系的铁塔建设成本模型，其中铁塔参数包括铁塔天线挂高和铁塔方向数，以及建立用于配置链路设备及链路参数和计算链路设备成本的链路配置模板库；对站点组内每两个站点之间的链路进行分析，确定站点组内满足预设微波工程规划要求的候选链路集合；通过搜索所述候选链路集合中的候选链路，生成一满足预定网络规划要求的网络拓扑结构，利用链路配置模板库对该网络拓扑结构进行参数配置，并在对该网络拓扑结构进行整网天线挂高优化后，利用链路配置模板库和铁塔建设成本模型计算本次搜索得到的网络拓扑结构对应的整网建造成本；在预定搜索终止条件满足后，从多次搜索得到的网络拓扑结构中选择并输出成本最优的网络拓扑结构及其链路参数。
本发明实施例还提供了一种微波网络规划系统，包括建模单元，用于建立站点组中的每一个站点的铁塔参数与铁塔建设成本之间对应关系的铁塔建设成本模型，其中铁塔参数包括铁塔天线挂高和铁塔方向数，以及建立用于配置链路设备及链路参数和计算链路设备成本的链路配置模板库，其中所述站点组包括中心站点和非中心站点的站点组,各非中心站点均通过链路连接至中心站点；链路选择单元，用于对站点组内每两个站点之间的链路进行分析，确定站点组内满足预设微波工程规划要求的候选链路集合；搜索计算单元，用于通过搜索所述候选链路集合中的候选链路，生成一满足预定网络规划要求的网络拓扑结构，利用链路配置模板库对该网络拓扑结构进行参数配置，并在对该网络拓扑结构进行整网天线挂高优化后，利用链路配置模板库和铁塔建设成本模型计算本次搜索得到的网络拓扑结构对应的整网建造成本；
输出单元，用于在预定搜索终止条件满足后，从所述搜索计算单元多次搜索得到的网络拓扑结构中选择并输出成本最优的网络拓扑结构及其链路参数。从以上所述可以看出，本发明实施例提供的微波网络规划的方法及系统，可以生成一个满足微波网络规划要求，且成本较优的微波网络规划方案。并且，本发明实施例不仅能自动完成网络拓扑规划，而且同时完成对链路的设备及参数自动配置，并估算网络总建设成本，从而大大降低了人工规划的工作量，而且还实现了人工规划难以做到的基于全网搜索建设成本最低的设计配置方案。
图I为本发明实施例中的示例网络拓扑结构图。图2为本发明实施例提供的微波网络规划方法的总体流程图；图3为本发明实施例提供的一种铁塔成本模型示意图；图4为本发明实施例中设计方案的搜索流程图；图5为本发明实施例中网络拓扑方案的搜索流程图；图6为本发明实施例提供的微波网络规划系统的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。在可借鉴的理论研究领域，类似的问题有城市水管网或者城市间高速公路网规划，通用的方法是采用最小生成树算法或者遗传搜索算法找到一个最优的方案。这类方法在理论上有了非常多的研究和积累，但要运用于实际的微波网络规划，还有诸多关键的问题需要解决，其中一个问题就是如何评价网络的最优值。本发明实施例基于微波网络建设成本组成分析，构建网络建设成本模型，并基于该模型利用成本最优搜索算法获取理想的微波网络建设方案。本发明实施例基于已有的站点信息生成一个满足规划要求的、基于成本最优原则的微波网络规划设计方案，该设计方案包括链路拓扑规划和链路参数及设备配置。由于影响网络最终建设成本的因素是非常复杂的，涉及到设备选型、网络规划、工程实施和网络交付等多个阶段，而本发明实施例重点关注网络设计阶段相关的、对网络建设成本具有重大影响的因素，主要包括铁塔建造成本和设备成本两部分。本发明实施例可以通过软件模块计算来完成微波网络设计，需要输入的信息包括站点信息(如站点位置信息、所需的业务容量信息等)，地图高程信息、微波设备信息、以及与微波网络规划相关的工程配置信息等。本发明实施例所指的微波规划方案是针对一个站点组而言的，该站点组包括中心站点和非中心站点，其中所有非汇集站点都需要通过链路连接到中心站点。非中心站点既可以是直接与中心站点连接，也可以是经由其他非中心站点连接至中心站点，图I示出了站点组的一种结构示意图，其中圆圈代表站点，圆圈中的数字代表站点标号，图I中站点I 为中心站点，站点2 站点21均为非中心站点。本发明实施例同样适用于站点组中包括有部分利旧链路的情况。另外，如果需要对多个站点组进行规划，则可以依次使用本发明实施例的规划方案。请参照图2，本发明实施例提供的微波网络规划的方法，应用于上述站点组，具体包括以下步骤步骤21，对于站点组内的每一个站点，建立铁塔建设成本模型。该模型主要是建立铁塔天线挂高和铁塔方向数这两个因素与铁塔建设成本之间的对应关系，其中方向数是指与该站点直接相连的链路条数。图3示出了在某个方向数下，某个站点的天线挂高与铁塔建设成本的一种曲线图。对于已有的铁塔，其建设成本可以设为O或者非常低的数值。步骤22，建立链路配置模板库，用于链路设备及链路参数自动配置和计算链路的设备成本。可见，链路配置模板库的作用主要有2个，即用于链路设备及链路参数的自动配置，以及用于计算链路设备成本。链路参数及链路设备的配置主要由链路的长度、容量、类型、雨区等关键因素决定。因此，对应这些关键字段，建立链路配置模板库。对于新规划的链路，可以通过索引字段从模板库中找到匹配的链路模板，从而利用找到的链路模板中的配置字段信息，对新建链路进行参数和设备信息的配置。本实施例提供的一种链路模板信息库的字段信息可以包括3部分I)链路模板的索引字段信息可以包括该链路模板可应用的链路长度区间、链路容量区间、链路类型、雨区等；2)链路模板的配置字段信息可以包括设备型号、天线型号、频率、调制方式、保护方式、性能参数配置等；3)链路设备成本信息计算该链路模板对应链路的设备总成本。步骤23，根据微波工程规划要求，对站点组内每两个站点之间的链路进行分析，确定站点组内满足要求的候选链路集合。根据工程实际要求，可以设定整网或者某些站点必须要满足的要求，具体包括但不限于以下要求中的至少一种站点天线最大挂高、链路视通、单跳链路最大长度、禁连链路等。根据这些要求以及地图高程信息，对站点组内每2个站点之间的链路进行分析，如果满足要求，则纳入候选链路集合；否则，排除在候选链路集合之外。步骤24，通过搜索所述候选链路集合中的候选链路，生成一满足预定网络规划要求的网络拓扑结构，利用链路配置模板库对该网络拓扑结构进行参数配置，并在对该网络拓扑结构进行整网天线挂高优化后，利用链路配置模板库和铁塔建设成本模型计算本次搜索得到的网络拓扑结构对应的整网建造成本。步骤25，在预定搜索终止条件满足后，从多次搜索得到的网络拓扑结构中选择并输出成本最优的网络拓扑结构及其链路参数。 上述步骤24及步骤25中，采用最小生成树以及随机选择策略，搜索满足网络规划要求的成本最优网络设计方案。上述步骤24中，首先通过搜索的方式生成一个网络拓扑结构，然后根据链路参数及设备的自动匹配对网络进行参数配置，再进行整网天线高度优化，最后计算该方案的总成本。上述步骤25中，通过设定搜索终止条件来结束方案搜索，终止条件可以是运算时间达到预定时限、搜索次数达到预定次数、总成本小于预定数值，当然还可以是上述条件的组
口 ο在执行步骤24中的网络规划方案搜索之前，可以预先设定网络规划要求，如单条链路最大容量、链路最大深度、以及根据链路模板库自动配置链路设备及参数的规则等。上述步骤24又可以包括下面5个小步骤步骤241,从中心站点出发，基于最小树生成算法(Prim算法)，结合一定的随机选择策略，生成一个满足要求的拓扑结构。参考图5，步骤241又具体可以包括以下步骤 241Γ2417 步骤2411，计算候选链路的权值。候选链路的权值影响到该条链路被选中的概率。从策略上来说，有利的因素可以在权值上有所体现，比如链路铁塔建设成本，链路的距离
坐寸ο作为一种实施方式,所述权值与所述候选链路对应的铁塔建设成本、链路长度、链路深度、站点建设难度系数中的至少一个因素相关，且所述权值随所述因素的变优而减小。其中，所述候选链路对应的铁塔建设成本是根据候选链路两端站点的铁塔建设成本模型所确定的最小的链路两端铁塔建设的总成本。具体的，可以基于成本最优的原则，计算每条候选链路的天线最佳挂高以及对应的铁塔建设成本对于每条候选链路，取两端站点的铁塔建设成本模型，结合链路视通条件和高程剖面图，计算最优天线挂高。最优天线挂高是指链路两端铁塔建设总成本最小，具体可以采用逐步试探法计算最优天线挂高，通过设定合理步长，或者步长逐步求精的方式，提高计算效率。同时，计算该链路的铁塔建造总成本。步骤2412 2413，新建初始的站点集合U和链路集合TE。初始时，U只包含中心站点，]Ρ-φ, V为所有站点集合；基于Prim算法,从中心站点出发,每次以预定的随机策略选择一条边(候选链路)加入网络，权值越小则被选择的可能性就越大。步骤241Γ2416，每次有新的边加入网络时，进行拓扑网络的深度计算和容量计算，对拓扑网络的合法性进行检查，如果不满足网络规划规则就重新选择另外一条候选边，如果满足则正式加入网络将改变并入集合TE。步骤2417，直到所有的站点都连入到网络，或者虽然有站点没有连入网络，但没有合适的候选链路供选择了。步骤242，根据链路配置模板库，完成链路参数及设备的配置。对于步骤241生成的拓扑网络，计算每条链路的容量、长度、类型、雨区等信息。根据步骤22中的链路配置模板库，对每一条边都进行自动匹配，利用匹配到的链路模块，完成网络的链路参数和设备配置。步骤243，对整网铁塔天线挂高整体优化。对于非末端站点，天线挂高的成本是多条链路共享式的，铁塔的成本只取决于最高天线挂高和方向数。所以天线挂高是相互影响的，需要进行整网优化。采用遗传算法或者类似搜索算法对天线挂高进行优化，确保该设计方案的铁塔建造成本最优。步骤244，计算整网建造成本。网络建造成本主要由铁塔建造成本和设备成本两部分组成。利用链路配置模板库和铁塔建设成本模型计算，重新计算每条链路的设备成本以及每个站点的铁塔建设成本，再计算整网建设总成本。步骤245，是否达搜索终止条件如果没有达到就返回到步骤241，重新搜索一个新的网络设计方案；如果达到，则进入步骤25。上述微波网络规划的方法还可以包括步骤26，通过人机交互的方式，提供合适的网络规划方案供用户选择，接受用户选择的方案作为最终建设方案。为了进一步对以上步骤进行说明，下面通过以某具体网络为示例进一步阐述本发明实施例的方法。步骤I、如图I所示，获取21个站点的信息，其中站点I为中心站点，其它20个站点都需要通过链路汇集到站点I。如图3所示，根据勘站报告，建立每个站点的铁塔成本模型，并输入每个站点的限制条件，如铁塔的最高高度(天线最高挂高)必须低于70米，链路长度必须小于100公里以及方向数限制等。一种可能的铁塔成本模型的“站高&建设成本”对应表格如下表I所示，可以基于该表生成成本模型曲线图
权利要求
1.一种微波网络规划的方法，应用于包括中心站点和非中心站点的站点组，其中各非中心站点均通过链路连接至中心站点，其特征在于，该方法包括 建立站点组中的每一个站点的铁塔参数与铁塔建设成本之间对应关系的铁塔建设成本模型，其中铁塔参数包括铁塔天线挂高和铁塔方向数，以及建立用于配置链路设备及链路参数和计算链路设备成本的链路配置模板库； 对站点组内每两个站点之间的链路进行分析，确定站点组内满足预设微波工程规划要求的候选链路集合； 通过搜索所述候选链路集合中的候选链路，生成一满足预定网络规划要求的网络拓扑结构，利用链路配置模板库对该网络拓扑结构进行参数配置，并在对该网络拓扑结构进行整网天线挂高优化后，利用链路配置模板库和铁塔建设成本模型计算本次搜索得到的网络拓扑结构对应的整网建造成本； 在预定搜索终止条件满足后，从多次搜索得到的网络拓扑结构中选择并输出成本最优的网络拓扑结构及其链路参数。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述生成一满足预定网络规划要求的网络拓扑结构，包括 计算候选链路的权值，其中所述权值与所述候选链路对应的铁塔建设成本、链路长度、链路深度、站点建设难度系数中的至少一个因素相关，且所述权值随所述因素的变优而减小; 从中心站点出发，基于最小树生成算法，每次以预定随机选择策略选择一条候选链路尝试加入网络拓扑结构，其中候选链路被选择到的可能性随着其权值减小而增大，并在被选择的候选链路满足网络规划要求时将该候选链路正式加入网络拓扑结构； 重复上述选择及加入处理，直至所有候选链路都尝试完毕或所有站点都已存在于网络拓扑结构中。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于， 所述候选链路对应的铁塔建设成本是根据候选链路两端站点的铁塔建设成本模型所确定的最小的链路两端铁塔建设的总成本。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述链路配置模板库中的链路模板包括以下字段信息 用于指示该链路模板可应用的链路的长度区间、链路容量区间、链路类型及雨区信息的索引字段信息； 用于指示该链路模板可配置的天线设备型号、天线型号、频率、调制方式、保护方式及性能参数配置信息的配置字段信息； 用于计算该链路模板对应的设备总成本的链路设备成本信息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于， 所述利用链路配置模板库对该网络拓扑结构进行参数配置，包括 计算该网络拓扑结构中每条链路的链路类型、链路容量、链路长度及雨区信息，并与链路配置模板库中的链路模板相匹配，利用匹配到的链路模块，配置链路的参数及设备。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述利用链路配置模板库和铁塔建设成本模型计算本次搜索得到的网络拓扑结构对应的整网建造成本，包括 利用链路配置模板库，确定本次搜索得到的网络拓扑结构中各个链路的链路设备成本；以及利用铁塔建设成本模型，确定在天线挂高优化后各个链路两端的铁塔建设成本； 基于各个链路的链路设备成本及链路两端的铁塔建设成本，计算本次搜索得到的网络拓扑结构对应的整网建造成本。
7.一种微波网络规划系统，其特征在于，包括 建模单元，用于建立站点组中的每一个站点的铁塔参数与铁塔建设成本之间对应关系的铁塔建设成本模型，其中铁塔参数包括铁塔天线挂高和铁塔方向数，以及建立用于配置链路设备及链路参数和计算链路设备成本的链路配置模板库，其中所述站点组包括中心站点和非中心站点的站点组，各非中心站点均通过链路连接至中心站点； 链路选择单元，用于对站点组内每两个站点之间的链路进行分析，确定站点组内满足预设微波工程规划要求的候选链路集合； 搜索计算单元，用于通过搜索所述候选链路集合中的候选链路，生成一满足预定网络规划要求的网络拓扑结构，利用链路配置模板库对该网络拓扑结构进行参数配置，并在对该网络拓扑结构进行整网天线挂高优化后，利用链路配置模板库和铁塔建设成本模型计算本次搜索得到的网络拓扑结构对应的整网建造成本； 输出单元，用于在预定搜索终止条件满足后，从所述搜索计算单元多次搜索得到的网络拓扑结构中选择并输出成本最优的网络拓扑结构及其链路参数。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述搜索计算单元包括 权值计算单元，用于计算候选链路的权值，其中所述权值与所述候选链路对应的铁塔建设成本、链路长度、链路深度、站点建设难度系数中的至少一个因素相关，且所述权值随所述因素的变优而减小；选择单元，用于从中心站点出发，基于最小树生成算法，每次以预定随机选择策略选择一条候选链路尝试加入网络拓扑结构，其中候选链路被选择到的可能性随着其权值减小而增大，并在被选择的候选链路满足网络规划要求时将该候选链路正式加入网络拓扑结构；控制单元，用于控制所述选择单元重复上述选择及加入处理，直至所有候选链路都尝试完毕或所有站点都已存在于网络拓扑结构中。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于， 所述候选链路对应的铁塔建设成本是根据候选链路两端站点的铁塔建设成本模型所确定的最小的链路两端铁塔建设的总成本。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于， 所述链路配置模板库中的链路模板包括以下字段信息 用于指示该链路模板可应用的链路的长度区间、链路容量区间、链路类型及雨区信息的索引字段信息； 用于指示该链路模板可配置的天线设备型号、天线型号、频率、调制方式、保护方式及性能参数配置信息的配置字段信息； 用于计算该链路模板对应的设备总成本的链路设备成本信息。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于， 所述搜索计算单元，进一步用于计算该网络拓扑结构中每条链路的链路类型、链路容量、链路长度及雨区信息，并与链路配置模板库中的链路模板相匹配，利用匹配到的链路模块，配置链路的参数及设备。
12.如权利要求7所述的系统，其特征在于， 所述搜索计算单元，进一步用于利用链路配置模板库，确定本次搜索得到的网络拓扑结构中各个链路的链路设备成本；以及利用铁塔建设成本模型，确定在天线挂高优化后各个链路两端的铁塔建设成本；并基于各个链路的链路设备成本及链路两端的铁塔建设成本，计算本次搜索得到的网络拓扑结构对应的整网建造成本。
全文摘要
本发明公开了一种微波网络规划的方法及系统。其中所述方法包括建立铁塔建设成本模型和链路配置模板库；对站点组内每两个站点之间的链路进行分析，确定候选链路集合；通过搜索所述候选链路集合中的候选链路，生成一满足预定网络规划要求的网络拓扑结构，利用链路配置模板库对该网络拓扑结构进行参数配置，并在对该网络拓扑结构进行整网天线挂高优化后，利用链路配置模板库和铁塔建设成本模型计算本次搜索得到的网络拓扑结构对应的整网建造成本；在预定搜索终止条件满足后，从多次搜索得到的网络拓扑结构中选择并输出成本最优的网络拓扑结构及其链路参数。本发明降低了人工规划的工作量，并可以基于全网搜索建设成本最低的设计配置方案。
文档编号H04W16/18GK102946610SQ20121041301
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者欧阳俊, 邵燃, 孙继勇, 朱振明, 苏兴明 申请人:中兴通讯股份有限公司