基于全生命周期的4G室分最优建设方式选取

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【摘 要】为了解决室内分布建设方式选取困难的问题，采用基于全生命周期的方法，通过分析各建设方式的建设和运营成本数据，研究了数据包络分析算法，并提出了最优建设方式选取模型。经过实验验证了建设方式的技术和规模的有效性，从而得到特定场景最优建设方式。

【关键词】全生命周期 DEA 室内分布

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2016）18-0058-04

1 引言

随着4g网络建设规模不断扩大，移动互联网时代的到来引起用户业务结构和需求的变化，用户对业务体验速率和业务感知提出了更高的要求[1-3]。而未来数据业务的主要产生区域在室内[1，4]，为了确保用户感知，对室内的覆盖成为当前电信企业的重中之重。由于以前建设方式简单单一或者同一场景采用同一建设方式，使得建设方式不一定能满足其规模效益，针对当前不同场景的技术建设方式以及同一场景不同面积的建设方式如何选取成为当前的难点。

2 传统建设面临问题及解决方案

2.1 传统建设面临问题

受传统思维的影响以及基层工程管理人员的变动，基层工程管理人员对4G产业链上不断创新以及出现新技术、新产品的选择和应用不足。以往解决深度覆盖问题普遍采用单一的传统室内分布系统的建设方式，但随着城镇化建设进程的加快，多形态、综合性、大体量的区域和楼宇不断出现，工程实施难度越来越大，实施周期越来越长、投资不断增加等问题日显突出。采用传统建设方式基本可以解决深度覆盖的问题，但电信企业仍面临诸多问题有待解决，如建设方式单一、如何选取具有规模效益的建设方式的选择困难等问题。

2.2 基于DEA算法形成建设方案的选择判决

对于传统建设方式出现的问题，可结合DEA（Data Envelopment Analysis，数据包络分析法）[5-6]，即通过保持DMU（Decision Making Units，决策单元）的输入将各个决策单元投影到DEA的生产前沿面上，并通过比较决策单元偏离DEA前沿面的程度来评价它们的相对有效性。DEA方法是以相对效率概念为基础、以凸分析和线形规划为工具的一种方法，应用数学规划模型计算比较决策单元之间的相对效率[7-8]，对评价对象做出评价，它能充分考虑对于决策单元本身最优的投入产出方案。DEA示意图如图1所示：

若有决策单元DMU个数为n个，每个决策单元有m项输入xi=[x1i， … ， xci， … ， xmi]和s项输出yi=[y1i， … ， yki， …， ysi]，则DEA输入、输出矩阵如表1所示。

对于每个决策单元DMUj列出相应的效率评价指数，如式（1）所示，得到DEA的C2R模型[5，9]。

将式（1）变成线性规划模型如下：

根据式（3）从而引入规划模型的对偶规划，如下所示：

为了解决计算和应用的便利，引入非阿基米德无穷小量ε，则具有非阿基米德无穷小量ε的C2R模型如下[9-10]：

其中，s+为松弛变量，s-为剩余变量。对每种场景、每种覆盖方式列方程组求解有效值，解方程得出参数值后，所有λ值的和与规模效益如下：

室内分布覆盖技术包括传统室分、皮基站、飞基站、POI和DAS等。其中，传统室分信号质量好、建设周期长；皮基站建设周期短、方式灵活，但对于高层安装困难，难以提供建筑物内的无缝覆盖；飞基站建设周期短，每户需入户安装，对于容纳住户多的高层楼房施工安装比较困难，不适合多业主楼房；POI适合多网多系统融合，需协调三家电信运营商共建共享，因此会带来协调困难；DAS远端可控、RRU需求数量少，可多系统融合，网络质量好，建设周期长，但物业协调难度大。各种覆盖技术对应投入、产出参数如表2所示，结合建设造价、后期维护运营成本和收入综合进行分析。

以传统室内分布为例，构造具有非阿基米德无穷小量ε的C2R方程组如下：

对所有场景从造价、成本、收入等方面进行计算求解方程，选取出技术有效和规模有效建设方式。以某商场室内覆盖为例，需要解决覆盖面积为3万平方米，各种覆盖建设方式造价以及后期的折旧年限内（其中折旧年限这里取为6年）全生命周期的运营成本如表3所示：

以传统室内分布为例，将表3中的传统室内分布投入、产出数据代入式（7）可得：

分别对各种建设方式投入、产出数据代入式（6），并取ε=0.000001，迭代次取10 000次，收敛度取0.000 1，经过迭代计算得到各参数结果如表4所示。

从表4可以看出，传统室分、皮基站、POI和DAS的θ值为1，为技术有效；传统室分、POI和DAS的s-1、s-2和s+都为0，为规模有效，其中传统室分为规模效益递增，对于面积更大的楼宇更可取，因此对于大面积的楼宇首选传统室分。

3 结束语

当前业务量主要来源于室内，因此室内覆盖成为重点。在有限的资本开支下，如何有效选取覆盖方式成为难点。本文通过对各场景类型、建筑结构的建设方式对应的造价以及后期相应的运营维护成本的计算，采用DEA分析方法得到最佳的建设方式，解决了产业链不断发展带来的覆盖建设方式选择困难的难题；同时，根据DEA规模效益指标情况，对于同一场景不同面积的室内覆盖有一定的指导作用。通过对全生命周期的分析，基于DEA分析可得到各类场景深度覆盖建设模型，实现了多种覆盖建设方式优先比选的最佳建设方式，使得4G新技术和新的产品形态得到有效应用，从而保证了4G网络规划质量和投资的收益。由于各建设方式对应的覆盖质量有所不同，后续需对覆盖质量和业务速率的相关指标进行进一步地分析。

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