B題無線回傳拓撲規(guī)劃

1、B 題 - 無線回傳拓撲規(guī)劃1. 背景介紹在城區(qū)建設基站，傳輸光纖部署最后一公里的成本高，光纖到站率低， 全球綜合來看低于 60%；如果使用微波傳輸，由于微波只能在LOS（視距）場景下部署，而城區(qū)場景中LOS信道比例低于50%。在農村網建設基站，單站業(yè)務量低，收入低，ROI（投資回報率）差，運營商建站對成本較為敏感。 衛(wèi)星傳輸租金、 光纖傳輸建設費用對于運營商是很大的負擔，而如果使用微波傳輸，對于相當一部分站點需要提升鐵塔高度來滿足微波的LOS場景要求， 鐵塔費用的增加對于運營商來說同樣是不小的負擔。Relay 無線回傳方案利用FDD LTE或 TDDLTE制式承載來為站點回傳，相對微波有較強

2、的NLOS（非視距）傳輸能力，可以解決城區(qū)、農網等場景下的傳統傳輸方式不可達的問題，同時在部分場景下也可以替代微波，有效降低站高，節(jié)省加站費用。圖 1 Relay 架構RRN（ eRelay Remote Node ），是 Relay 方案中的無線回傳設備，它用于為基站提供無線回傳服務。如圖 1 所示。 Relay 組網包含宿主基站 DeNB 和中繼站 RN 兩個邏輯節(jié)點：DeNB 是在普通基站（ DeNB）上增加了 Relay 功能， DeNB 支持普通手機（ UE）接入，也支持 RRN的接入；RN包括 RRN和 ReBTS兩部分。RRN通過無線信號接入 DeNB 并建立空口承載； ReBT

3、S 可供覆蓋范圍內的 UE 接入； ReBTS的傳輸由 RRN提供為了方便理解， 這里分別將DeNB 和 RRN稱作宿主站和子站，一個宿主基站通?？梢杂?3 個宿主小區(qū)，分別覆蓋不同的方向（可理解為扇區(qū)的定義），如圖 2 所示。圖2 中方塊代表子站，每個宿主小區(qū)可以接入一定數量的子站，子站與子站之間可以級聯（即多跳），但跳數有限制。圖 2 Relay 拓撲關系示意圖2. 任務表述2.1 任務簡述本任務中， 在給定一個地區(qū)中候選站點的位置分布的情況下，參賽隊伍需要根據站點間的相互位置、 站點間拓撲關系限制等條件，在滿足一定回傳質量（本次任務僅根據宿主站與子站的距離是否滿足某門限來判斷是否滿足最低

4、回傳質量要求。而實際Relay 部署時， 影響回傳質量的因素包括距離、地形阻擋、普通手機接入影響、ReBTS干擾、相鄰基站干擾等多種復雜因素）的前提下，設計成本最優(yōu)的部站方案，包括：候選站點是安裝子站還是宿主站？候選站點間的連接關系如何？結合現網中對于無線回傳拓撲規(guī)劃問題的具體需求，算法還應該具有以下特點：算法收斂速度快、盡可能覆蓋更多的站點。2.2 輸入輸出1、輸入：每個地區(qū)內，所有站點列表，包括：站點經緯度；站型： RuralStar 或蝴蝶站；各種站型的綜合成本，包括：宿主站的綜合成本；子站的綜合成本；衛(wèi)星設備成本；2、約束輸出的拓撲關系，應滿足如下限制條件：首跳距離 20km，之后每跳

5、距離 10km站點包含RuralStar 和蝴蝶站兩種不同站型；其中，RuralStar 共包含 1 個扇區(qū)，蝴蝶站共包含2 個扇區(qū)；若該站點為宿主站，則每個扇區(qū)第一級最大接入子站數4，最大總接入子站數6；為了簡化問題，暫不考慮蝴蝶站的扇區(qū)覆蓋方向；宿主站之間采用微波連接，最大通信距離為50KM宿主站和子站以及子站之間采用無線回傳連接每個子站最多只能有2 條無線回傳連接；任意子站只能歸屬一個宿主站，到達所屬宿主站有且只有一條通路，且該通路包含的跳數小于等于3任意宿主站都有且只有一顆衛(wèi)星負責回傳，成片連接的宿主站可共享同一顆衛(wèi)星，但一顆衛(wèi)星最多只能負擔8 個成片宿主站的回傳數據成片宿主站中，宿主

6、站總數不設上限例如，如下圖所示的連接關系中宿主小區(qū)2 不滿足“每個扇區(qū)第一級最大接入數4，最大總接入數6”子站 1、子站 2 不滿足“任意子站只能歸屬一個宿主站，到達所屬宿主站有且只有一條通路 ”子站 4 不滿足 “任意子站只能歸屬一個宿主站，到達所屬宿主站有且只有一條通路，且該通路包含的跳數小于等于3”中的 “跳數小于等于3”子站 5 不滿足 “任意子站只能歸屬一個宿主站，到達所屬宿主站有且只有一條通路，且該通路包含的跳數小于等于3”中的 “任意子站只能歸屬一個宿主站”上圖連接關系可修改如下（前提是其它約束條件也滿足），即可滿足約束條件：3、輸出：按輸入數據中站點順序，輸出以下數據：輸出文件

7、包含以下兩個Graph.csv包含：1） 二維矩陣表示所有站點間的連接關系，0 表示沒有連接關系，1 表示采用無線回傳連接， 2 表示采用微波連接；Posi.csv包含以下數組，按列存儲：1） 一維數組表示站點類型，0 表示子站， 1 表示宿主站；例如：如上圖所示的連接關系，以上數組將表述為：宿主站1宿主站 2宿主站 3子站 1子站 2子站 3子站 4子站 5子站 6子站 7子站 8宿主站 102010010000宿主站 220200001110宿主站 302000000001子站 110001000000子站 200010100000子站 300001000000子站 41000000000

8、0子站 501000000000子站601000000000子站 701000000000子站 800100000000站點名站點類型宿主站 11宿主站 21宿主站 31子站 10子站 20子站 30子站 40子站 50子站 60子站 70子站 80算法效率： 5 分鐘內站點規(guī)模： 1000 站點左右2.2 挑戰(zhàn)目標在拓撲架構滿足約束條件的前提下，挑戰(zhàn)目標 1（最高優(yōu)先級） ：更低的總體成本總體成本：宿主站數量 * 宿主站成本 +子站數量 * 子站成本 +衛(wèi)星數量 * 衛(wèi)星成本平均成本 =總體成本 /地區(qū)內站點總數這里，衛(wèi)星的數量等于Ceil( 宿主站數量 /8)， Ceil() 表示向上取整。下表為各種傳輸方式的成本，單位：W USD宿主站成本10子站成本5衛(wèi)星成本50挑戰(zhàn)目標 2：更低的回傳路徑損耗雖然無線回傳中存在NLOS影響，但為了簡化問題，采用自由空間傳播模型估計站點之間的路徑損耗，公式如下：PL=32.5+20*lg （ D）+20*lg （F）其中， PL 是路徑損耗，是兩個站點之間的距離，D 單位為 km， F 是發(fā)射頻率，單位為MHz ，這里默認采用900MHz 。系統平均損耗=所有無線回傳連接的損耗之和/無線回傳連接數需要注意， 該路徑損耗只考慮子站回傳部分，宿主站之間采用微波