Vergleich der Netzabdeckung von Mobilfunknetzen

Da die Welt immer mehr von der Technologie abhängt, ist eine ausreichende Versorgung mit Mobiltelefonen erforderlich, damit die Menschen in unserer globalisierten Gesellschaft in Verbindung bleiben können. Dennoch gibt es auf der ganzen Welt Orte, an denen diese wichtige Internet- und Mobilfunkverbindung nicht zur Verfügung steht.

Die Werkzeuge zur Datenvisualisierung, -analyse und -darstellung in Global Mapper können beim Vergleich der Mobilfunknetzabdeckung helfen, um festzustellen, wo eine Netzverbindung fehlt, und als Werkzeug für die Analyse und Modellierung der Implementierung neuer Infrastruktur dienen.

Wenn Sie ein Mobiltelefon besitzen, sind Sie wahrscheinlich mit den Karten der Mobilfunkabdeckung vertraut, die von den Mobilfunkbetreibern erstellt werden. Diese Karten sollen zeigen, wo innerhalb des Netzes eine Mobilfunkabdeckung verfügbar ist. In Wirklichkeit wird die Netzabdeckung in einem bestimmten Gebiet von vielen Faktoren beeinflusst, und die Karte stellt nur eine Momentaufnahme des Netzabdeckungsgebiets dar. Die Netze werden ständig verändert und mit der neuesten verfügbaren Software und Hardware aktualisiert, da jeder Anbieter bestrebt ist, die Abdeckung in seinem Netzgebiet zu verbessern. Die Mobilfunkabdeckung für ein bestimmtes Gebiet kann in Global Mapper mithilfe des Werkzeugs Sichtbarkeitsbereich erstellen analysiert und visualisiert werden.

In dieser Simulation wird die Mobilfunkabdeckung in der Region der oberen Halbinsel des US-Bundesstaates Michigan analysiert. Ausgehend von einer einfachen Vektorumrisskarte in Global Mapper und einer öffentlich zugänglichen Ebene mit Punktmerkmalen, die die einzelnen Mobilfunksendemasten darstellen, kann die Verteilung der Masten über das Untersuchungsgebiet untersucht werden.

Da die Signale von Sendemasten, die sich außerhalb des Untersuchungsgebiets befinden, die obere Halbinsel beeinflussen und mit einem Signal versorgen, wird ein 20-Meilen-Puffer um das Untersuchungsgebiet herum erstellt, und alle Sendemastenpunkte innerhalb dieses Pufferbereichs werden ausgewählt und in eine neue Ebene kopiert.

Unter den enthaltenen Attributen der Mobilfunkmastpunkte sind das Netz für jeden Mast und die Gesamthöhe der Struktur wichtige Faktoren, die in dieser Analyse berücksichtigt werden müssen. In Anbetracht der Tatsache, dass auf der Grundlage dieser Mastpunkte schließlich eine Sichtachse erstellt wird, wird das Attribut ALLSTRUC, das die Höhe über dem Boden für jeden Mast wiedergibt, in TRANSMITTER_HEIGHT umbenannt. Der Attributname TRANSMITTER_HEIGHT ist ein Sichtbarkeits-Parameter-Attribut, das von Global Mapper in der Sichtbarkeits-Analyse erkannt und verwendet wird, um die Höhe der einzelnen Türme in der Analyse entsprechend zu variieren.

Da die Punktebene Mastpunkte für alle Netze im Gebiet enthält, muss sie nach dem Attribut LICENSEE aufgeteilt werden. Durch die Aufteilung der Ebene nach Attribut wird für jedes Netz eine neue Ebene erstellt, die nur die für das jeweilige Netz relevanten Türme enthält. Die Möglichkeit, alle Türme eines bestimmten Netzes auszuwählen, ermöglicht die Verwendung dieser Punkte mit dem Global Mapper-Werkzeug Sichtbarkeitsbereich erstellen.

Bevor eine Sichtbarkeits-Analyse in Global Mapper ausgeführt werden kann, müssen dem Arbeitsbereich Geländedaten hinzugefügt werden. Mit dem Global Mapper Werkzeug Verbindung zu Online Daten können frei verfügbare Höhendaten einfach in das Projekt übertragen werden. Die Höhendaten, die den interessierenden Bereich abdecken, werden dann in eine lokale Global Mapper-Grid-Datei exportiert und zur schnelleren Darstellung und Analyse in den Arbeitsbereich geladen.

Wenn das Gelände geladen ist und ein Turmhöhenwert in den Element-Attributen enthalten ist, kann der 3D-Viewer verwendet werden, um das Geländerelief und die vertikale Ausprägung der Türme zu visualisieren.

Mithilfe der Punktstil-Einstellungen in den Konfigurationsoptionen von Global Mapper wird ein benutzerdefiniertes Turm-3D-Modell geladen und dem vorhandenen Punkttyp Turm zugewiesen. Die Turmpunkte, die ursprünglich als "Unknown Point Features" bezeichnet wurden, können dann auf der Registerkarte Elementtyp der Vektor-Ebenen-Optionen dem Punkttyp Tower zugewiesen werden. Bei der Anzeige im 3D-Viewer von Global Mapper werden die Geländedaten in 3D angezeigt, und das benannte Turmmodell wird an der Punktposition angezeigt.

Zur Durchführung der Analyse der Sichtbarkeit werden die Turmmerkmale für ein bestimmtes Netz zunächst mit dem Digitalisierungswerkzeug ausgewählt. Nach der Aktivierung des Werkzeugs Sichtbarkeitsbereich erstellen und der Auswahl der Option zur Erstellung der Sichtbarkeit für jeden ausgewählten Turmstandort werden zusätzliche Sichtbarkeits-Parameter im Setup-Dialogfeld angegeben.

Die Höhe jedes Turms oder Senders muss bei der Einrichtung nicht angegeben werden, da das Vorhandensein des Attributs TRANSMITTER_HEIGHT für jeden Turmstandort den im Dialog eingegebenen Wert außer Kraft setzt.

Zu den wichtigen Parametern bei der Einrichtung des Sichtbereichs gehören die Empfängerhöhe, die in diesem Fall die ungefähre Höhe eines verwendeten Mobiltelefons über dem Boden darstellt, und der Sichtradius, der die effektive Entfernung von einem Sendemast darstellt, innerhalb der ein Signal empfangen werden kann. Zusätzliche Optionen wie die Korrektur der Atmosphäre, die Angabe der Fresnel-Zone und der Pfadverluste im freien Raum ermöglichen komplexere Analysen der Sichtweite.

Um die Mobilfunkabdeckung aller Sendemasten im Untersuchungsgebiet zu berücksichtigen, kann die Option aktiviert werden, die einzelnen Ebenen des Sichtbereichs zu kombinieren, um eine einzige Ebene zu erzeugen, die die gesamte Abdeckung abbildet.

Bei der Analyse des Sichtbereichs werden mehrere Ebenen erstellt. Es wird eine separate Sichtbarkeits-Ebene erstellt, der sowohl Raster- als auch Vektordaten für jeden Turm enthält, sowie eine kombinierte Raster-Ebene, der die Überlappung der Abdeckung durch alle Türme in dem Gebiet zeigt. Anhand dieser beiden Ebenen kann die Abdeckung durch die einzelnen Türme und die kombinierte Abdeckung für die obere Halbinsel von Michigan untersucht werden.

Diese Abdeckungskarte zeigt nicht nur die abgedeckten und nicht abgedeckten Bereiche, sondern die kombinierte Ansichtsebene zeigt auch die Stärke des Signals auf der Grundlage der Anzahl der Türme, die an einem bestimmten Ort Abdeckung bieten. Da es sich bei dieser kombinierten Ebene um eine gerasterte Ebene handelt, kann ein benutzerdefinierte Schattierung entwickelt werden, um die Abdeckung in diesem Gebiet besser zu visualisieren.

Nach Abschluss der Analyse der Abdeckung eines zweiten bekannten Mobilfunknetzes auf der oberen Halbinsel von Michigan kann der Unterschied in der Reichweite der Abdeckung analysiert werden. Mit dem Werkzeug Bild-Wischer werden die schattierten Rasterabdeckungsraster visuell verglichen, um gemeinsame tote Zonen zwischen den Netzen sowie allgemeine Unterschiede in der Abdeckung aufzuzeigen.

Um die Gesamtfläche mit Mobilfunkversorgung auf der oberen Halbinsel von Michigan zu berechnen, werden die Flächen der gerasterten Versorgungsebene mit dem Global Mapper Pro Werkzeug Raster vektorisieren vektorisiert. Dieser Prozess beinhaltet die Erstellung von Polygonen, die alle Gebiete einschließen, die von mindestens einem Sendemast des Netzes versorgt werden. Nach Abschluss dieses Datenkonvertierungsprozesses für die beiden Netze Nr. 1 und Nr. 2 kann die Polygonabdeckung verglichen werden.

Um den Vergleich der Abdeckung als Prozentsatz des gesamten Untersuchungsgebiets zusammenzufassen, wird das Digitalisier-Werkzeug verwendet, um die Gesamtfläche der oberen Halbinsel und die Flächen der Netzabdeckungspolygone für jedes Netz zu bestimmen. Summiert man die Flächen der Netzabdeckung für jedes Netz und vergleicht diese mit der Gesamtfläche der Halbinsel, so ergibt sich, dass Netz Nr. 1 eine Abdeckung von 71 % und Netz Nr. 2 eine Abdeckung von 73 % aufweist.

Durch die Konzentration der Analyse auf Marquette County, einen der am dichtesten besiedelten Bezirke des großen Untersuchungsgebiets, werden signifikante tote Zonen in der Mobilfunkabdeckung für Netz Nr. 2 identifiziert. Mithilfe der Operation "Differenz" im Global Mapper-Werkzeug "Räumliche Operationen" werden die Versorgungsgebiete invertiert und beschnitten, wodurch Polygone entstehen, die die toten Zonen in diesem Bezirk zeigen.

Um die Netzverfügbarkeit in diesem Gebiet zu verbessern, muss ein neuer Mobilfunkturm errichtet werden. Um den optimalen Standort für einen neuen Sendemast zu bestimmen, wird das lokale Gelände analysiert, um lokale Erhebungen oder Spitzen innerhalb der aktuellen Funklöcher zu identifizieren, da die Platzierung eines Sendemastes auf einer höheren Höhe die Reichweite des Signals erhöhen wird.

Nach dem Zuschneiden der Geländeebene auf den Bereich der toten Zonen im Bezirk werden mit der Option Find Local Peaks and Depressions (Lokale Spitzen und Senken finden) mit dem Global Mapper-Werkzeug zur Konturerstellung eine Reihe von Vektorpunkten erstellt, die die lokalen Hochpunkte darstellen. Bei diesem Prozess werden Orte identifiziert, die von einer bestimmten Anzahl verschachtelter oder konzentrischer Konturen eingeschlossen sind. Daher wird ein kleines Konturintervall gewählt, um zusätzliche lokale Spitzen in flacherem Gelände zu identifizieren.

Jeder der Punktmerkmale stellt einen potenziellen Standort für den neuen Sendemast dar. Um diese Punkte eindeutig zu kennzeichnen, wird mit dem Attribut-Rechner ein neues Attribut Turm-ID erstellt, das aus dem automatisch generierten Wert Index in Ebenen abgeleitet wird. Diese eindeutige Kennung wird als Punktname und -beschriftung verwendet und wird auch von den Ebenen übernommen, die in der Analyse der Mehrpunktansicht generiert werden.

Um die Auswahl auf die Orte einzugrenzen, die wahrscheinlich bebaubar sind, werden die Punkte nach dem durchschnittlichen Neigungswert gefiltert, der während der Konturerstellung automatisch auf jede identifizierte Spitze angewendet wurde. Mit dem Werkzeug Vektordaten suchen werden die Punkte mit einer durchschnittlichen Neigung unter 10 % ausgewählt.

Nachdem die Gelände-Ebene wiederhergestellt wurde, so dass sie die gesamte Ausdehnung des Landkreises umfasst, wird für jeden ausgewählten Punkt eine Analyse des Sichtbereichs durchgeführt, wobei ein durchschnittlicher Wert für die Senderhöhe sowie dieselbe Empfängerhöhe und derselbe Radius wie bei der vorherigen Analyse des Sichtbereichs verwendet werden. In dieser Analyse mit mehreren Punkten werden die einzelnen Mastabdeckungsbereiche nicht kombiniert, da wahrscheinlich nur ein neuer Mast zum Netz hinzugefügt wird.

Als Ergebnis dieser Analyse wird eine neue Ebene erstellt, die die Abdeckung des Sichtbereichs von jedem potenziellen Turmstandort enthält. Da die in der Analyse verwendeten Punkte mit dem Turm-ID-Wert benannt wurden, enthält jede erzeugte Ebene den entsprechenden Turm-ID-Wert im Ebenen-Namen. Sichtbarkeits-Ebenen in Global Mapper sind einzigartig, da sie sowohl Vektor- als auch Rasterabdeckungsdaten enthalten können. In diesem neuen Turm-Analyseszenario wurde die Ansichtsfläche so eingerichtet, dass nur die Rasterabdeckungskarte für jeden Turm generiert wurde, so dass keine Vektorpolygone erstellt wurden.

Um den Abdeckungsbereich innerhalb der bestehenden toten Zonen für jeden potenziellen neuen Sendemast zu messen und zu bestimmen, werden aus jeder Sichtbarkeits-Ebene mit Hilfe des Werkzeugs "Flächen aus gleichen Werten erstellen" und dem Beschneiden der Grenzen dieses Vorgangs auf die identifizierten toten Zonen Vektormerkmale erzeugt. Auf diese Weise wird eine Ebene von Vektorpolygonen für jede Ansichtsfläche erzeugt, die die Abdeckung durch einen Sendemast innerhalb der identifizierten toten Zonen im Netz zeigt.

Um zu bestimmen, welcher potenzielle Maststandort die bestehenden toten Zonen am besten abdeckt, müssen die Gesamtfläche der toten Zonen und die Gesamtabdeckungsfläche für jeden Mast innerhalb der toten Zonen berechnet werden.

Einzelne eingeschlossene Flächenmessungen für jedes Polygon können in Global Mapper leicht erstellt werden, indem man alle Flächen auswählt und den Digitalisierer zum Hinzufügen/Aktualisieren von Messinformationen verwendet. Diese Aktion fügt allen ausgewählten Elementen einen neuen Satz von Attributen hinzu, der eine Messung der umschlossenen Fläche enthält. Da die toten Zonen und die Abdeckungspolygone für jeden potenziellen Turm in separaten Ebenen enthalten sind, kann ein Ebenen-Statistikbericht erstellt werden, um die eingeschlossenen Flächenwerte in jeder Ebene zu summieren.

Bei der Erstellung eines Ebenenstatistikberichts aus Global Mapper können die Eingabeschichten angegeben werden, und in diesem Beispiel werden die Ebene der toten Zonen und alle Ebenen des vorgeschlagenen Mastabdeckungsbereichs ausgewählt. Anschließend kann eine Gruppierung auf der Grundlage des Namens der Element-Ebene vorgenommen werden. Nach Fertigstellung ist dieser Statistikbericht eine CSV-Datei, die die Anzahl der Merkmale und die gesamte eingeschlossene Fläche für jede Gruppe von Elementen, in diesem Fall für jede Ebene, enthält. Die gesamten umschlossenen Flächen für jede vorgeschlagene Mastabdeckung können mit der gesamten umschlossenen toten Zone verglichen werden, um die effektivsten neuen Standorte für einen Mobilfunkmast zu bestimmen.

Nach der Berechnung der prozentualen Abdeckung durch den Vergleich der eingeschlossenen Fläche jedes vorgeschlagenen Turm-Sichtfensters mit der eingeschlossenen toten Zone werden die drei besten vorgeschlagenen Turmstandorte ermittelt. Da den ursprünglich identifizierten potenziellen Turmstandorten ein eindeutiger Turm-ID-Wert als Name zugewiesen wurde, wurde diese Kennung in alle generierten Ebenen und Berichte übernommen, so dass es einfach ist, die Punkte und die Ansichtsflächenebene für die am besten geeigneten Türme zu identifizieren.