Abstract
Geographic Information Systems (GIS) enable wide range of analytical tools for operators of wireless telecommunication networks. Based on results of marketing studies, which use GIS analytical capabilities priorities for network building and optimising its structure can be defined. The integration of GIS into an enterprise-wide information system is identified as a task of special importance. Applicable data sources, methods of data processing and possible use of results are discussed. A pilot project which has been done for the TM Touch Malaysia is presented.
Abstrakt
Geografické informační systémy poskytují operátorům sítí mobilních telekomunikačních prostředků nástroje pro analytické zpracování dat. Jedná se především o marketingové studie, na základě jejichž výsledků je možné řídit budování sítě a optimalizovat její provoz. V příspěvku jsou diskutovány zdroje dat, metody jejich zpracování a možnosti jejich použití. Důraz je kladen na integraci GIS do informačního systému provozovatele. Jsou uvedeny konkrétní výsledky pilotního projektu realizovaného pro firmu TM Touch v Malajsii.
Úvod
Veřejné sítě bezdrátové komunikace zaznamenávají v posledních letech překotný vývoj a dochází k jejich masovému rozvoji prakticky ve všech částech světa. Počty klientů jednotlivých operátorů dosahují celosvětově úctyhodné hodnoty 100 milionů a dále narůstají. V některých zemích třetího světa dokonce budování mobilních komunikačních sítí předstihuje výstavbu infrastruktury pro klasické pevné telekomunikace.
Budování mobilních sítí představuje velmi rozsáhlé investiční programy. Ve většině zemí jde přitom o rozvoj podnikání v tvrdém konkurenčním prostředí. Vzhledem k tomu je nutné zajistit maximální efektivitu vynaložených zdrojů a docílit uspokojení co největšího počtu klientů v co nejkratším čase. Po samotném rozjezdu sítě je třeba dále pečlivě sledovat její provoz a dbát o její kapacitní přiměřenost požadavkům na ni kladeným.
Vzhledem k prostorovému charakteru velké většiny parametrů vstupujících do rozhodovacího procesu řízení výstavby a provozu sítí mobilních telefonů je pro jejich analýzy vhodné využít prostředků geografických informačních systémů (GIS).
Vstupní data
Limitujícím prvkem veškerých GIS analýz jsou důvěryhodná a aktuální data do nich vstupující. Pro potřeby projektů řízení výstavby a provozu sítí mobilních telefonů se jedná zejména o následující typy údajů:
Základní topografická data
slouží jednak jako obecný podklad pro veškeré mapové výstupy GIS, jednak v některých analýzách též jako vstupní data.
Demografická data
tvoří základ pro hodnocení zákaznického potenciálu jednotlivých částí analyzované oblasti. Zpravidla bývají dostupná od státních orgánů či institucí. Vycházejí z pravidelně prováděných projektů sčítání obyvatelstva v různých zemích různě podrobných a rozsáhlých.
Územní jednotky,
ke kterým se vztahují výše uvedená demografická data. Obecně se zmenšující se plochou těchto základních jednotek roste použitelnost takovýchto dat pro marketingové analýzy. V podmínkách České republiky jsou dostupná data pro jednotlivá katastrální území.
Dopravní systém (silniční komunikace)
představuje jeden ze stěžejních vstupů. Hlavní komunikace v analyzované oblasti jsou vždy klíčovými prostory z hlediska požadavků na pokrytí signálem pro mobilní telefony. Znalosti o využití jednotlivých silnic a dálnic jsou důležité pro rozhodování o prioritách při budování sítě i pro volbu její kapacity.
Obrázek 1 Langkawi - stínovaný reliéf, říční síť, hlavní komunikace a pozice základnových stanic
Objekty zvláštního významu (letiště, přístavy, výstaviště, rekreační střediska, hotely, ...)
jsou místa, kde můžeme předpokládat mimořádnou akumulaci potenciálních klientů a zvýšené požadavky na prostředky mobilní komunikace. Doplňují přehled o distribuci populace v čase a prostoru.
Rozsah stávajícího pokrytí území signálem
vychází jednak z modelování šíření signálu z jednotlivých základnových stanic, jednak z jeho přímého měření v terénu. Pro modelování je zpravidla využíván specializovaný software dodávaný jednotlivými výrobci technických prostředků sítí. V rámci implementace GIS do IS provozovatele sítě je vhodné zajistit přímé datové propojení modelovacích nástrojů a samotného GIS.
Pokrytí ze stanic, které jsou již ve výstavbě
Pokrytí území signálem konkurenčních sítí
může poskytnout cenné informace pro rozhodování o prioritách dalšího postupu, identifikaci konkurenčních výhod a nevýhod a analýzu strategie konkurenčních provozovatelů.
Digitální model terénu (DTM)
slouží jako podklad pro modelování šíření signálu přímo prostředky GIS, které může být použito jako podpůrný systém např. při hledání optimálního umístění jednotlivých základnových stanic.
Obrázek 2 Pokrytí území signálem GSM, okolí budov barevně členěno dle přítomnosti signálu
Infrastruktura sítě
jako např. umístění jednotlivých provozovaných základnových stanic. Je důležitá pro celkový přehled o síti, jejích technických parametrech, ale také třeba prováděné údržbě, poruchách apod.
Informace o klientech (lokalita, věk, pohlaví, profesní skupina, celková výše účtů za poskytované služby...)
jsou další oblastí, která může být integrována do GIS. S jeho pomocí jsou analyzovány a mohou poskytnout důležité podklady pro celkovou strategii operátora. Příkladem použití jsou profily typických klientů v jednotlivých oblastech stanovené na základě analýzy databáze zákazníků. Tato vrstva je velmi těsně spjatá s již existujícími databázemi provozovatele.
Údaje o dosavadním využívání jednotlivých částí sítě
pomohou identifikovat nejzranitelnější části infrastruktury z hlediska kapacity.
Jakékoliv další informace,
které mohou doplnit celkový přehled o analyzované oblasti a jejím obyvatelstvu nebo o provozované síti. Obecně čím více informací je možné integrovat do GIS tím podrobnější a věrohodnější výsledky prováděných analýz můžeme očekávat.
Analýzy
Systémy GIS poskytují široké spektrum nástrojů sloužících k analýze vstupních dat. Pro marketingové a technické studie sítí mobilních telefonů jsou nejvhodnější nástroje pro prostorové analýzy případně analýzy síťové.
Obrázek 3 Model šíření signálu GSM dle analýzy viditelnosti na vyhlazeném DTM (nezahrnuty parametry BTS)
Prostředky GIS je možné provádět operace mezi jednotlivými "vrstvami" informací, jejich překryty a vzájemné kombinace. Výhodné je rozdělení jednotlivých údajů do tříd - např. pro hustotu obyvatelstva definujeme třídy nejnižší, nízká, střední, vysoká a nejvyšší. Na této úrovni se pak již relativně snadno a i pro laika srozumitelně definují zadání jednotlivých dotazů (např. najdi všechny územní jednotky s nejvyšší hustotou obyvatelstva, které nejsou pokryty stávajícím signálem). Výsledky dotazů mohou být též rozděleny do tříd a na základě tohoto dělení zobrazeny. Výstupy jsou tak přehledné a snadno interpretovatelné.
Jednotlivé analýzy je vždy nutné přizpůsobit konkrétní situaci řešeného problému (typ úlohy, řešená oblast, dostupná vstupní data, ...). Na stejné podklady se tak při řešení různých otázek díváme z různých úhlů a rozdílně se promítají do konečných výsledků. Základním cílem je přitom odhalení kritických míst z hlediska strategie budování nebo rozvoje sítě, identifikace jejich přetížených nebo naopak předimenzovaných částí a následná optimalizace technické infrastruktury.
Příklady aplikací
Dále uváděné výsledky pocházejí z marketingové analýzy současného stavu sítě GSM 900 na souostroví Langkawi (Malajsie) realizované jako pilotní projekt pro jejího provozovatele - firmu TM Touch. Langkawi je jedním z nejpopulárnějších turistických center Malajsie s mimořádnou koncentrací organizované i individuální turistiky a s vysokými požadavky na rozvoj sítě. Oblast je tedy mimořádně vhodná pro demonstraci celkového přístupu k řešené problematice.
Obrázek 4 Analýza oblastí bez signálu GSM dle hustoty obyvatelstva a jeho demografické struktury
Projekt byl zpracován v prostředí systému ArcInfo a jeho analytických modulů (GRID, TIN), k zobrazení výsledků byl použit software ArcView GIS - produkty firmy ESRI (Environmental System Research Institute, USA).
Jako vstupní data byly k dispozici následující vrstvy GIS:
topografické mapy souostroví v digitální podobě (DXF)
včetně výškopisu (vrstevnice)
včetně umístění jednotlivých budov
mapa využití území (landuse)
podrobná demografická data pro každou z celkem 36 základních územních jednotek (districts)
rozmístění provozovaných, budovaných a plánovaných základnových stanic GSM
databáze lokálních klientů TM Touch
Po prvotním zpracování dat a jejich převedení do systému ArcInfo byly řešeny následující analytické úlohy:
DTM
na základě vrstevnicových dat s přihlédnutím k říční síti a vodním plochám (včetně pobřežní čáry).
Hustota obyvatelstva
byla vypočtena pro jednotlivé základní územní jednotky ve dvou variantách -
dle celkového počtu residentů
s přihlédnutím k ubytovacím kapacitám turistických středisek.
Hustota potenciálních uživatelů sítě
stanovená na základě znalosti demografického profilu obyvatelstva jednotlivých distriktů, umístění a kapacitách ubytovacích zařízení a profilu typického uživatele (věk, pohlaví, povolání). Výsledkem bylo vytvoření mapy hodnot "occupation index".
Vyhledání oblastí důležitých z marketingového hlediska pro rychlé pokrytí signálem,
provedeno jako sjednocení obalů (buffers) všech budov a hlavních komunikací.
Pokrytí území signálem GSM.
Pro účely pilotního projektu nebyla k dispozici přímo mapa pokrytí. Vycházelo se tedy ze známých souřadnic základnových stanic a distribuce signálu byla aproximována jejich kruhovým okolím. Spočítán byl také model šíření signálu založený na analýze viditelnosti na vyhlazeném DTM. Vzhledem k tomu, že pilotní projekt byl zaměřen především na demonstraci možností nasazení GIS pro marketing nebyly využity technické parametry jednotlivých základnových stanic (směrovost antén, výkon, frekvence...) ani nebyla provedena zpětná kalibrace modelu.
Vyhledání kritických oblastí z hlediska pokrytí signálem,
provedeno jako průnik výše uvedených vrstev s vrstvou o stávajícím pokrytí signálem. Příklady výsledků jsou na obrázcích.
Další možnosti použití
Data vzniklá při realizaci marketingových analýz je možné použít též pro řešení dalších dílčích problémů, s původním zadáním přímo nesouvisejících. GIS se tak stává universálním systémem v rámci informačních zdrojů provozovatele sítě.
Dále uvádím několik dalších příkladů využití:
Příprava podkladů pro tištěné informační materiály.
WWW s aktuálními údaji o pokrytí území.
Sledování poruchovosti jednotlivých komponent, řízení údržby.
Řízení, hodnocení a optimalizace sítě dealerů a zákaznických středisek.
Modelování pokrytí (šíření radiových vln ze základnových stanic).
Závěr
Využitím nastíněných možností v rámci činnosti operátorů sítí mobilní komunikace se GIS může stát klíčovým komponentem jejich informačního systému. Jeho aplikace umožňuje analytický přístup k budování a provozu sítě. Zároveň přináší řešení mnoha dalších dílčích problémů, se kterými se provozovatel setkává. Z hlediska spolehlivosti výsledků i celkové efektivity je výhodné integrovat do GIS co nejširší okruh dat a činností. Z hlediska efektivity jednotlivých podnikatelských projektů napomáhá GIS cílenému řízení investic spojených s výstavbou a provozováním sítě mobilních telefonů. Umožňuje též minimalizaci provozních nákladů a nákladů na údržbu infrastruktury. Celkově tak implementace GIS představuje významnou konkurenční výhodu pro jeho uživatele.