1、B 题-无线回传拓扑规划1. 背景介绍在城区建设基站，传输光纤部署最后一公里的成本高，光纤到站率低，全球综合来看低于 60%；如果使用微波传输，由于微波只能在 LOS（视距）场景下部署，而城区场景中LOS 信道比例低于 50%。在农村网建设基站，单站业务量低，收入低，ROI（投资回报率）差，运营商建站对成本较为敏感。卫星传输租金、光纤传输建设费用对于运营商是很大的负担，而如果使用微波传输，对于相当一部分站点需要提升铁塔高度来满足微波的 LOS 场景要求，铁塔费用的增加对于运营商来说同样是不小的负担。Relay 无线回传方案利用 FDD LTE 或 TDDLTE 制式承载来为站点回传，相对微波有
2、较强的 NLOS（非视距）传输能力，可以解决城区、农网等场景下的传统传输方式不可达的问题，同时在部分场景下也可以替代微波，有效降低站高，节省加站费用。图 1 Relay 架构RRN（eRelay Remote Node） ，是 Relay 方案中的无线回传设备，它用于为基站提供无线回传服务。如图 1 所示。Relay 组网包含宿主基站 DeNB 和中继站 RN 两个逻辑节点： DeNB 是在普通基站（ DeNB）上增加了 Relay 功能，DeNB 支持普通手机（UE ）接入，也支持 RRN 的接入； RN 包括 RRN 和 ReBTS 两部分。RRN 通过无线信号接入 DeNB 并建立空口承
3、载；ReBTS 可供覆盖范围内的 UE 接入；ReBTS 的传输由 RRN 提供为了方便理解，这里分别将 DeNB 和 RRN 称作宿主站和子站，一个宿主基站通常可以有 13 个宿主小区，分别覆盖不同的方向（可理解为扇区的定义） ，如图 2 所示。图 2 中方块代表子站，每个宿主小区可以接入一定数量的子站，子站与子站之间可以级联（即多跳） ，但跳数有限制。图 2 Relay 拓扑关系示意图2. 任务表述2.1 任务简述本任务中，在给定一个地区中候选站点的位置分布的情况下，参赛队伍需要根据站点间的相互位置、站点间拓扑关系限制等条件，在满足一定回传质量（本次任务仅根据宿主站与子站的距离是否满足某门
4、限来判断是否满足最低回传质量要求。而实际 Relay 部署时，影响回传质量的因素包括距离、地形阻挡、普通手机接入影响、ReBTS 干扰、相邻基站干扰等多种复杂因素）的前提下，设计成本最优的部站方案，包括： 候选站点是安装子站还是宿主站？ 候选站点间的连接关系如何？结合现网中对于无线回传拓扑规划问题的具体需求，算法还应该具有以下特点：算法收敛速度快、尽可能覆盖更多的站点。2.2 输入输出1、输入：每个地区内，所有站点列表，包括： 站点经纬度； 站型：RuralStar 或蝴蝶站；各种站型的综合成本，包括： 宿主站的综合成本； 子站的综合成本； 卫星设备成本；2、约束输出的拓扑关系，应满足如下限制
5、条件： 首跳距离20km，之后每跳距离10km 站点包含 RuralStar 和蝴蝶站两种不同站型；其中，RuralStar 共包含 1 个扇区，蝴蝶站共包含 2 个扇区；若该站点为宿主站，则每个扇区第一级最大接入子站数4，最大总接入子站数 6；为了简化问题，暂不考虑蝴蝶站的扇区覆盖方向； 宿主站之间采用微波连接，最大通信距离为 50KM 宿主站和子站以及子站之间采用无线回传连接 每个子站最多只能有 2 条无线回传连接； 任意子站只能归属一个宿主站，到达所属宿主站有且只有一条通路，且该通路包含的跳数小于等于 3 任意宿主站都有且只有一颗卫星负责回传，成片连接的宿主站可共享同一颗卫星，但一颗卫星
6、最多只能负担 8 个成片宿主站的回传数据 成片宿主站中，宿主站总数不设上限例如，如下图所示的连接关系中 宿主小区 2 不满足“每个扇区第一级最大接入数 4，最大总接入数 6” 子站 1、子站 2 不满足“任意子站只能归属一个宿主站，到达所属宿主站有且只有一条通路” 子站 4 不满足“任意子站只能归属一个宿主站，到达所属宿主站有且只有一条通路，且该通路包含的跳数小于等于 3”中的“跳数小于等于 3” 子站 5 不满足“任意子站只能归属一个宿主站，到达所属宿主站有且只有一条通路，且该通路包含的跳数小于等于 3”中的“任意子站只能归属一个宿主站”上图连接关系可修改如下（前提是其它约束条件也满足） ，
7、即可满足约束条件：3、输出：按输入数据中站点顺序，输出以下数据：输出文件包含以下两个Graph.csv包含：1） 二维矩阵表示所有站点间的连接关系，0 表示没有连接关系，1 表示采用无线回传连接，2 表示采用微波连接；Posi.csv包含以下数组，按列存储：1） 一维数组表示站点类型，0 表示子站，1 表示宿主站；例如：如上图所示的连接关系，以上数组将表述为：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 1 0 2 0 1 0 0 1 0 0 0 0宿主站 2 2 0 2 0 0 0 0 1 1 1 0宿主站 3 0
8、2 0 0 0 0 0 0 0 0 1子站 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0子站 2 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0子站 3 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0子站 4 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0子站 5 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0子站 6 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0子站 7 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0子站 8 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0站点名 站点类型宿主站 1 1宿主站 2 1宿主站 3 1子站 1 0子站 2 0子站 3 0子站 4 0子站 5 0子站 6 0子站 7 0子站
9、 8 0算法效率：5 分钟内站点规模：1000 站点左右2.2 挑战目标在拓扑架构满足约束条件的前提下，挑战目标 1（最高优先级）：更低的总体成本总体成本：宿主站数量*宿主站成本+子站数量*子站成本+卫星数量*卫星成本平均成本=总体成本/地区内站点总数这里，卫星的数量等于 Ceil(宿主站数量/8)，Ceil()表示向上取整。下表为各种传输方式的成本，单位：W USD宿主站成本 10子站成本 5 卫星成本 50挑战目标 2：更低的回传路径损耗虽然无线回传中存在 NLOS 影响，但为了简化问题，采用自由空间传播模型估计站点之间的路径损耗，公式如下：PL=32.5+20*lg（D ）+20*lg（F）其中，PL 是路径损耗，是两个站点之间的距离， D 单位为 km，F 是发射频率，单位为 MHz，这里默认采用 900MHz。系统平均损耗=所有无线回传连接的损耗之和/无线回传连接数需要注意，该路径损耗只考虑子站回传部分，宿主站之间采用微波传输，只需满足距离限制，不计算该损耗。附：球面距离公式计算球面两点间距离的公式，设 A 点纬度 1，经度 1；B 点纬度 2，经度 2，则距离 S 为：S=Rarc coscos1cos 2cos（1-2）+sin 1sin2其中 R 为地球半径，本题中取 6378km；
