一种基于物联网的5G基站运维管理系统

技术领域

本发明属于基站运维管理技术领域，涉及到一种基于物联网的5G基站运维管理系统。

背景技术

随着5G技术的广泛应用和基站数量的增加，基站信号强度调整变得更加复杂和关键，5G网络需要提供更高的覆盖范围和信号质量，以支持更多的用户和应用场景，因此，合理调整基站信号强度对于保证网络性能至关重要。

通过实时监测区域环境信息来预测不同地区的信号需求，并自动调整基站信号强度，以适应不同区域范围的信号需求，可以提高基站运行效率，同时为用户提供了更好的通信服务质量和用户体验。

目前现有的基站信号资源管理尚且停留在对基站自身信号进行监测调整，未考虑对邻边基站进行协调性分析，具体体现在：1、目前的基站信号资源管理主要是针对单个基站自身信号强度进行调整，未考虑通过调整相邻基站的信号强度来减少目标基站覆盖范围的信号影响，这种独立调整的方式无法充分利用相邻基站之间的协同作用，导致信号资源利用效率并不高。

2、现有的基站信号资源管理未考虑目标基站信号覆盖范围内不同距离范围内的信号需求差异，由于区域内的局部人口分布和城市建筑差异，导致局部范围的信号需求不同，然而目前的基站信号资源管理并未根据人口密度差异来调整信号的覆盖范围和强度，这导致局部区域的信号需求无法得到精确评估和满足，进而使得信号监测结果缺乏灵活性和精细化。

发明内容

鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种基于物联网的5G基站运维管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供一种基于物联网的5G基站运维管理系统，该系统包括：基站监测区域信息获取模块，用于获取指定城市区域内各基站布建位置，得到各基站信号覆盖范围。

网络需求分析模块，用于对各基站信号覆盖范围按相同间距进行均匀划分，基于多维因素数据计算各基站覆盖范围内各划分区域边界位置的基础信号强度，从中提取各基站信号覆盖范围外边界位置的基础信号强度。

负载信号监测模块，用于实时监测指定城市区域的天气环境影响系数和各基站信号覆盖范围内各划分区域边界位置的移动设备信号接收强度，获取需要进行信号调整的基站，将其记为目标基站。

目标基站功率调整分析模块，用于获取目标基站信号传输设备的当前射频功率和基站信号传输设备的最大射频功率，据此分析目标基站的待调整功率。

相邻基站覆盖面积分析模块，用于当目标基站的待调整功率超过对应目标基站的可调整值时，获取目标基站的各初邻基站，分析各初邻基站在最大调整功率下的面积覆盖有效指数。

邻边基站功率调整模块，用于对各初邻基站的调整功率进行递减试验，进而确定各初邻基站射频调整功率。

网络信息管理库，用于存储指定城市区域的建筑空间模型、城市人口数量分布表和城市区域发展水平分布位置排名表，存储各信号强度影响系数对应的基础信号强度和各天气环境影响系数对应的偏差信号强度，存储各基站日志数据。

具体地，所述对各基站信号覆盖范围按相同间距进行均匀划分，得到的各划分区域均为以基站布建位置为圆心、基站布建位置与对应划分区域边界位置相应距离为半径的圆形区域。

具体地，所述多维因素数据包括基站覆盖范围内各划分区域的人口分布数量和建筑物影响因子、基站布建位置的发展水平影响权重。

具体地，所述计算各基站覆盖范围内各划分区域边界位置的基础信号强度，计算步骤为：获取各基站覆盖范围内各划分区域的人口分布数量χ

从指定城市区域的建筑空间模型中分割出各基站覆盖范围内各划分区域的建筑空间模型，基于各基站覆盖范围内各划分区域的建筑空间模型对应楼宇分布，分析各基站覆盖范围内各划分区域的建筑物影响因子ε

从各城市区域发展水平分布位置排名表中提取各基站布建位置在指定城市区域内的发展水平排名次序，得到各基站对应排序次序G

计算各基站覆盖范围内各划分区域对应的信号强度影响系数

将各基站覆盖范围内各划分区域对应的信号强度影响系数与网络信息管理库中的各信号强度影响系数对应的基础信号强度进行匹配，得到各基站覆盖范围内各划分区域边界位置的基础信号强度。

具体地，所述目标基站的获取方式为：通过实时监测指定城市区域的气象信息，分析指定城市区域的天气环境影响系数，获取指定城市区域的天气环境影响系数对应偏差信号强度，结合各基站覆盖范围内各划分区域边界位置的基础信号强度，求和得到各基站覆盖范围内各划分区域边界位置的综合需求信号强度，进而从中提取各基站信号覆盖范围外边界位置的综合需求信号强度。

通过分析各基站日志数据，确定位于各基站信号覆盖范围内各划分区域边界位置的移动设备信号接收强度，得到各基站信号覆盖范围外边界位置的移动设备信号接收强度，将其与对应基站信号覆盖范围外边界位置的综合需求信号强度进行作差，得到各基站信号强度待调整值。

若某基站信号强度待调整值大于0，则该信号强度待调整值对应的基站即为需要进行信号调整的基站，进而将该信号强度待调整值对应的基站记为目标基站。

具体地，所述分析目标基站的待调整功率相应内容包括：根据设定的基站射频功率调整规则，得到基站信号传输设备的单位信号强度射频调整功率，从各基站信号强度待调整值中提取目标基站的信号强度待调整值，乘以单位信号强度射频调整功率，得到目标基站信号传输设备的待调整功率，将其加上目标基站信号传输设备的当前射频功率得到目标基站信号传输设备的功率阈值。

将基站信号传输设备的最大射频功率与目标基站信号传输设备的功率阈值进行对比，若目标基站信号传输设备的功率阈值小于基站信号传输设备的最大射频功率，则将目标基站信号传输设备的当前射频功率调整至功率阈值。

若目标基站信号传输设备的功率阈值大于基站信号传输设备的最大射频功率，则对目标基站的邻边基站进行功率调整分析。

具体地，所述各初邻基站在最大调整功率下的面积覆盖有效指数分析方式为：将目标基站功率调整至最大射频功率后，将目标基站信号覆盖范围内各划分区域边界位置的移动设备信号接收强度与对应基站信号覆盖范围内对应划分区域边界位置的综合需求信号强度进行对比，得到目标基站信号覆盖的最远有效距离，以最远有效距离为半径作圆，圆内区域即为信号覆盖区域，构建目标基站信号覆盖区域模型。

获取与目标基站直接相邻的各初邻基站位置和各初邻基站信号传输设备的当前射频功率，将各初邻基站信号传输设备的当前射频功率调整至基站最大射频功率后，获取各初邻基站信号覆盖的最远有效距离，构建各初邻基站信号覆盖区域模型。

获取与各初邻基站直接相邻的各次邻基站位置，获取各次邻基站信号覆盖的最远有效距离，构建各次邻基站信号覆盖区域模型。

将相邻基站对应信号覆盖区域模型进行重叠对比，得到目标基站信号覆盖区域模型与各初邻基站信号覆盖区域模型之间的重叠面积，记为各初邻基站的有效面积S1

将各初邻基站信号覆盖区域模型与各次邻基站信号覆盖区域模型之间的重叠面积记为各初邻基站的各干扰面积S2

计算各初邻基站在最大调整功率下的面积覆盖有效指数

具体地，所述对各初邻基站的调整功率进行递减试验具体为：将各初邻基站的最大调整功率进行单位功率分割，得到各初邻基站对应各递减功率，以各初邻基站在最大调整功率下的基站信号覆盖区域模型构建方式，构建各初邻基站在各递减功率下的基站信号覆盖区域模型。

具体地，所述确定各初邻基站射频调整功率，具体内容包括：基于各初邻基站在最大调整功率下的面积覆盖有效指数分析方式，同理分析各初邻基站在各递减功率下的面积覆盖有效指数，从各初邻基站在各递减功率下的面积覆盖有效指数中筛选出各初邻基站对应的面积覆盖有效指数最大值，进而将各初邻基站对应的面积覆盖有效指数最大值对应的递减功率作为各初邻基站射频调整功率。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：(1)本发明对各基站覆盖范围进行区域划分，检测各划分区域的基站信号强度状态，可以提供精准的信号监测结果。通过实时监测环境信息来评估不同区域范围的信号需求，并自动调整基站信号强度以适应不同区域的通信需求，可以提高基站信号调整效率，避免冗余信号产生的同时减少了信号传输资源的浪费。

(2)本发明基于基站在不同射频功率下的信号覆盖范围，对目标基站的相邻基站进行功率调整，当目标基站信号强度不满足需求时，通过调整相邻基站信号强度来最大程度减少目标基站的信号影响范围，从而改善用户的网络连接质量，提高了用户在目标基站覆盖范围内的通信体验，使得基站的资源能够更好地分配和利用，保障了基站之间的信号协调性，使得基站之间的信号传输更加稳定和可靠，进而提高了基站信号传输的整体性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统模块连接示意图。

图2为本发明基站基站划分区域场景示意图。

图3为本发明基站信号覆盖区域模型示意图。

附图标记：1、划分区域边界位置，2、目标基站布建位置，3、初邻基站布建位置，4、次邻基站布建位置，5、有效面积，6、干扰面积。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提供了一种基于物联网的5G基站运维管理系统，该系统包括：基站监测区域信息获取模块、网络需求分析模块、负载信号监测模块、目标基站功率调整分析模块、相邻基站面积分析模块、邻边基站功率调整模块、网络信息管理库。所述基站监测区域信息获取模块与网络需求分析模块连接，网络需求分析模块与负载信号监测模块连接，负载信号监测模块与目标基站功率调整分析模块连接，目标基站功率调整分析模块与相邻基站面积分析模块连接，相邻基站面积分析模块与邻边基站功率调整模块连接，网络信息管理库分别与网络需求分析模块、负载信号监测模块连接。

所述基站监测区域信息获取模块用于获取指定城市区域内各基站布建位置，得到各基站信号覆盖范围。

所述各基站信号覆盖范围是以基站正常运行情况下最大射频功率所能覆盖的最远距离为半径的圆形区域。

所述网络需求分析模块用于对各基站信号覆盖范围按相同间距进行均匀划分，基于多维因素数据计算各基站覆盖范围内各划分区域边界位置的基础信号强度，从中提取各基站信号覆盖范围外边界位置的基础信号强度。

请参阅图2所示，在一种优选的实施方式中，所述对各基站信号覆盖范围按相同间距进行均匀划分，得到的各划分区域均为以基站布建位置为圆心、基站布建位置与对应划分区域边界位置相应距离为半径的圆形区域。

在一种优选的实施方式中，所述多维因素数据包括基站覆盖范围内各划分区域的人口分布数量和建筑物影响因子、基站布建位置的发展水平影响权重。

在一种优选的实施方式中，所述计算各基站覆盖范围内各划分区域边界位置的基础信号强度，计算步骤为：获取各基站覆盖范围内各划分区域的人口分布数量χ

所述各基站覆盖范围内各划分区域的人口分布数量是由城市人口数量分布表中提取得到。

从指定城市区域的建筑空间模型中分割出各基站覆盖范围内各划分区域的建筑空间模型，基于各基站覆盖范围内各划分区域的建筑空间模型对应楼宇分布，分析各基站覆盖范围内各划分区域的建筑物影响因子ε

补充说明的，所述各基站覆盖范围内各划分区域的建筑物影响因子具体为：从各基站覆盖范围内各划分区域的建筑空间模型中提取各楼宇高度，统计出各基站覆盖范围内各划分区域超过设定高度的楼宇数量D

从各城市区域发展水平分布位置排名表中提取各基站布建位置在指定城市区域内的发展水平排名次序，得到各基站对应排序次序G

计算各基站覆盖范围内各划分区域对应的信号强度影响系数

将各基站覆盖范围内各划分区域对应的信号强度影响系数与网络信息管理库中的各信号强度影响系数对应的基础信号强度进行匹配，得到各基站覆盖范围内各划分区域边界位置的基础信号强度。

所述负载信号监测模块用于实时监测指定城市区域的天气环境影响系数和各基站信号覆盖范围内各划分区域边界位置的移动设备信号接收强度，获取需要进行信号调整的基站，将其记为目标基站。

在一种优选的实施方式中，所述目标基站的获取方式为：通过实时监测指定城市区域的气象信息，分析指定城市区域的天气环境影响系数，获取指定城市区域的天气环境影响系数对应偏差信号强度，结合各基站覆盖范围内各划分区域边界位置的基础信号强度，求和得到各基站覆盖范围内各划分区域边界位置的综合需求信号强度，进而从中提取各基站信号覆盖范围外边界位置的综合需求信号强度。

具体说明的，所述指定城市区域的天气环境影响系数对应偏差信号强度获取方式包括：从云端气象管理平台中获取通信塔所在地区的气象信息，气象信息包括风力值和降雨量，计算指定城市区域的天气环境影响系数

通过分析各基站日志数据，确定位于各基站信号覆盖范围内各划分区域边界位置的移动设备信号接收强度，得到各基站信号覆盖范围外边界位置的移动设备信号接收强度，将其与对应基站信号覆盖范围外边界位置的综合需求信号强度进行作差，得到各基站信号强度待调整值。

所述基站日志数据包括与基站连接的各移动设备相应位置信息和信号强度、基站信号传输设备的射频功率。

所述各基站信号覆盖范围内各划分区域边界位置的移动设备信号接收强度确定方式为：从各基站日志数据中提取各基站在各划分区域边界位置的各移动设备信号强度，采用均值计算得到各基站在各划分区域边界位置的移动设备均衡信号强度，将其记为各基站信号覆盖范围内各划分区域边界位置的移动设备信号接收强度。

若某基站信号强度待调整值大于0，则该信号强度待调整值对应的基站即为需要进行信号调整的基站，进而将该信号强度待调整值对应的基站记为目标基站。

本发明对各基站覆盖范围进行区域划分，检测各划分区域的基站信号强度状态，可以提供精准的信号监测结果。通过实时监测环境信息来评估不同区域范围的信号需求，并自动调整基站信号强度以适应不同区域的通信需求，可以提高基站信号调整效率，避免冗余信号产生的同时减少了信号传输资源的浪费。

所述目标基站功率调整分析模块用于获取目标基站信号传输设备的当前射频功率和基站信号传输设备的最大射频功率，据此分析目标基站的待调整功率。

在一种优选的实施方式中，所述分析目标基站的待调整功率相应内容包括：根据设定的基站射频功率调整规则，得到基站信号传输设备的单位信号强度射频调整功率，从各基站信号强度待调整值中提取目标基站的信号强度待调整值，乘以单位信号强度射频调整功率，得到目标基站信号传输设备的待调整功率，将其加上目标基站信号传输设备的当前射频功率得到目标基站信号传输设备的功率阈值。

将基站信号传输设备的最大射频功率与目标基站信号传输设备的功率阈值进行对比，若目标基站信号传输设备的功率阈值小于基站信号传输设备的最大射频功率，则将目标基站信号传输设备的当前射频功率调整至功率阈值。

若目标基站信号传输设备的功率阈值大于基站信号传输设备的最大射频功率，则对目标基站的邻边基站进行功率调整分析。

所述相邻基站覆盖面积分析模块用于当目标基站的待调整功率超过对应目标基站的可调整值时，获取目标基站的各初邻基站，分析各初邻基站在最大调整功率下的面积覆盖有效指数。

上述所述最大调整功率指的是初邻基站信号覆盖范围外边界位置的当前射频功率与基站信号传输设备的最大射频功率之间的差值功率。

请参阅图3所示，在一种优选的实施方式中，所述各初邻基站在最大调整功率下的面积覆盖有效指数分析方式为：将目标基站功率调整至最大射频功率后，将目标基站信号覆盖范围内各划分区域边界位置的移动设备信号接收强度与对应基站信号覆盖范围内对应划分区域边界位置的综合需求信号强度进行对比，获取目标基站信号覆盖范围内移动设备信号接收强度大于或等于综合需求信号强度的最远划分区域边界位置，记为目标基站信号覆盖的最远有效距离，以最远有效距离为半径作圆，圆内区域即为信号覆盖区域，构建目标基站信号覆盖区域模型。

获取与目标基站直接相邻的各初邻基站位置和各初邻基站信号传输设备的当前射频功率，将各初邻基站信号传输设备的当前射频功率调整至基站最大射频功率后，获取各初邻基站信号覆盖的最远有效距离，构建各初邻基站信号覆盖区域模型。

所述各初邻基站信号覆盖区域模型是以各初邻基站信号覆盖的最远有效距离为半径的圆形区域模型，各初邻基站信号覆盖的最远有效距离获取方式同目标基站信号覆盖的最远有效距离相似。

获取与各初邻基站直接相邻的各次邻基站位置，获取各次邻基站信号覆盖的最远有效距离，构建各次邻基站信号覆盖区域模型。上述各次邻基站不包括目标基站。

需要说明的，所述各次邻基站信号覆盖区域模型构建方式具体为：提取各次邻基站信号覆盖范围内各划分区域边界位置的移动设备信号接收强度，将其与对应次邻基站信号覆盖范围内对应划分区域边界位置的综合需求信号强度进行对比，进而获取各次邻基站覆盖范围内移动设备信号接收强度大于或等于综合需求信号强度的最远划分区域边界位置，记为各次邻基站信号覆盖的最远有效距离，以各次邻基站信号覆盖的最远有效距离为半径作圆，构建各次邻基站信号覆盖区域模型。

将相邻基站对应信号覆盖区域模型进行重叠对比，得到目标基站信号覆盖区域模型与各初邻基站信号覆盖区域模型之间的重叠面积，记为各初邻基站的有效面积S1

将各初邻基站信号覆盖区域模型与各次邻基站信号覆盖区域模型之间的重叠面积记为各初邻基站的各干扰面积S2

补充说明的，相邻基站的重叠区域存在信号相互干扰影响，故而在保证有效面积最大化的同时需保证重叠区域面积的最小化。

计算各初邻基站在最大调整功率下的面积覆盖有效指数

所述各初邻基站的干扰面积最大值由各初邻基站的各干扰面积相互对比所得。

所述邻边基站功率调整模块用于对各初邻基站的调整功率进行递减试验，进而确定各初邻基站射频调整功率。

在一种优选的实施方式中，所述对各初邻基站的调整功率进行递减试验具体为：将各初邻基站的最大调整功率进行单位功率分割，得到各初邻基站对应各递减功率，以各初邻基站在最大调整功率下的基站信号覆盖区域模型构建方式，构建各初邻基站在各递减功率下的基站信号覆盖区域模型。

在一种优选的实施方式中，所述确定各初邻基站射频调整功率，具体内容包括：基于各初邻基站在最大调整功率下的面积覆盖有效指数分析方式，同理分析各初邻基站在各递减功率下的面积覆盖有效指数，从各初邻基站在各递减功率下的面积覆盖有效指数中筛选出各初邻基站对应的面积覆盖有效指数最大值，进而将各初邻基站对应的面积覆盖有效指数最大值对应的递减功率作为各初邻基站射频调整功率。

所述网络信息管理库用于存储指定城市区域的建筑空间模型、城市人口数量分布表和城市区域发展水平分布位置排名表，存储各信号强度影响系数对应的基础信号强度和各天气环境影响系数对应的偏差信号强度，存储各基站日志数据。

本发明基于基站在不同射频功率下的信号覆盖范围，对目标基站的相邻基站进行功率调整，当目标基站信号强度不满足需求时，通过调整相邻基站信号强度来最大程度减少目标基站的信号影响范围，从而改善用户的网络连接质量，提高了用户在目标基站覆盖范围内的通信体验，使得基站的资源能够更好地分配和利用，保障了基站之间的信号协调性，使得基站之间的信号传输更加稳定和可靠，进而提高了基站信号传输的整体性能。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。