基于道路測試大數據的 TD-LTE 影子鄰區優化方法

張哲超，陳科科，羅茂堅

（1.中國移動通信集團浙江有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310015；2.浙江明訊網絡技術有限公司，浙江 杭州 310007）

基于道路測試大數據的 TD-LTE 影子鄰區優化方法

張哲超1，陳科科1，羅茂堅2

（1.中國移動通信集團浙江有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310015；2.浙江明訊網絡技術有限公司，浙江 杭州 310007）

CSFB 作為 LTE 語音 解決方案之一，已被眾多終端廠商采 納。 受其回落機制的影響，網絡中存 在一類超遠 覆 蓋且電平 很 強 的 2G 影 子鄰區，雖現 網 未 配置鄰區 但 能讓終端 成 功 回落，并在 回 落 后 引 起語音業 務 的質差甚至掉話。 指出了影子鄰區的存在，提出了一種基于道路測試 大數據的 TD-LTE 影子鄰區優化方法，挖掘出杭州移動現網中存在的影子鄰區，并通過天饋調整和頻點調整進行優化。實驗結果表明，本文提出的方法切實有效，并值得推廣。

CSFB；影子鄰區；過覆蓋；同頻

1 引言

LTE（long term evolution）是 由 3GPP（The 3rd Generation Partnership Project） 組 織 制 定 的 UMTS （universal mobile telecommunications system）技 術 標 準 的 長 期 演 進 ，是 目 前 國際 主 流 的 4G 無 線 移 動 通 信 技 術 標 準 。 CSFB （circuit switched fallback，電 路 域 回 落 ） 技 術 作 為 LTE 語 音 解 決 方 案之一，已被蘋果、三星、華為等國際主流手機終端廠商采納，為用戶在 LTE 網絡接入下提供電路域語音主被叫等服務。

CSFB 回落的關鍵技術之一是 4G 異系統鄰區的配置和優化（中國移動僅回落到 2G）。CSFB 終端從 4G 回落 2G 時僅根據已配置的 2G 鄰區 BCCH 頻點及測得的電平選擇最佳 回 落 的 小 區 ，而 無 需 現 網 存 在 鄰 區 關 系［1］。該 機 制 會 導 致在部分區域終端會回落至超遠覆蓋、電平很強且和已配置2G 鄰區 BCCH 頻點相同的 2G 小區，并隨后因該 2G 小區和周邊2G 小區無鄰區關系而容易產生質差或掉話。這類2G 小區在傳統鄰區優化方法中無法被有效發現，本文稱這類 2G 小區為 4G 的“影子鄰 區”。本文提出 了 一 種基于掃頻儀和自動路測儀測試大數據的“影子鄰區”探查方法，并結合其特性開展優化，中國移動通信集團浙江有限公司杭州分公司（以下簡稱杭州移動）現網試驗已取得良好效果。

2 現有 CSFB 2G 鄰區配置方法及缺陷

CSFB，即用戶存 在 語 音需求時 終 端回落到 2G／3G 網絡進 行 通話，掛機后 終 端 返回 LTE 網絡進 行 駐 留，同一時間終端只駐留在一張網上。由于 CSFB 回落機制中回落 2G小區的選擇僅根據 4G 側已配 置 的 2G 鄰 區 BCCH 頻點測量的結果，故合理地規劃 2G 鄰區及其 BCCH 頻點 對 CSFB的回落至關重要。現有的方法是借助 3G 小區現網已優化的 2G 鄰區配置，同時利用基站拓撲圖及自動規劃工具進行配置 ，并 綜 合 考 慮 CSFB 回 落 時 長 、回 落 成 功 率 、GSM 900 MHz／DCS 1 800 MHz 的 負 荷 ， 對 鄰 區 個 數 、GSM 900 MHz／DCS 1 800 MHz 鄰 區 配 比 、優 先 回 落 頻 段 等 參 數 進 一 步 優 化［2，3］。另外，網絡優化工程師也會利用 2G／4G 掃 頻數據對 CSFB 2G 鄰 區 的 漏 配 情 況 進 行 核 查［4］，并 制 定 根 據 工 參 、路 測 、 掃頻 及 MR（measurement report）信 息 協 同 優 化 進 行 鄰 區 合 理配 置 的 工 作 流 程［5］。

現有方法 可 以對 4G 小 區的絕大 多 數 2G 必 要 鄰區進行有效優化，但由于 GSM 系統頻率空間復用的機 制，無法發現本文提出的“影子鄰區”。以杭州移動現網案例為例，如圖 1 所 示 。2G_A 小 區 （BCCH：576）距 離 圖 1 中 回 落 點約 1 200 m，為 回 落 區 內 GSM 信 號 最 強 小 區 。回 落 區 內 的4G 主服務小區為 B 小區，其 2G 鄰區中已配置 2G_C 小區（BCCH：576），未配置 2G_A 小區（BCCH：576）。因 2G_C 小區和 2G_A 小區 BCCH 頻點相同，當 UE 在回 落區內發起CSFB 業務時，UE 將大概率回落至 2G_A 小區。 由于回落點距離 2G_A 小區（影子鄰區）較遠，該小區與回落點周邊 2G小區未互配鄰區，當 UE 在由南向北行進時，非常容易產生掉話。影子鄰區的存在已引起杭州移動 VIP 用戶的投訴。

圖1 杭州移動現網“影子鄰區”案例示意

3 本文提出的方法

基于現有方法僅考慮拓撲關系的局限性以及未考慮GSM 系統頻率空間復用特點的缺陷，本文提出了一種基于掃 頻 儀 和 自 動 路 測 儀 ATU（automatic test unit）兩 類 測 試 大數據的“影子鄰區”優化方法，根據信號實際覆蓋情況判斷4G 誤回落的高風險點、查找出“影子鄰區”，并可有針對性地開展優化。方法流程如圖2所示。

3.1 GSM 小區覆蓋距離異常標準確立

“影子 鄰 區 ”導 致 4G 誤 回 落的兩 大 條 件 分別 是 ：覆 蓋過遠 以及 BCCH 頻 點 和 4G 小 區 的 某 2G 鄰 區相同，故 需確定 GSM 小區覆蓋過遠的標準。但由于各基站站址 、站型、天面條件、無線環境、參數設置和覆蓋目標都各有不同且差異較大，很難從技術上定義小區的合理覆蓋距離。

六西格瑪（6σ）質量管理方案是一種基于數據的決策方法，強調用數據和統計方法進行決策，而非憑直覺和經驗 行 事［5］。對 于 一 般 正 態 分 布 ，其 均 值 μ、標 準 差 σ 和 概 率分 布 的 對 應 關 系 如 圖 3 和表 1 所示。以±3σ 為 例 ，均值±3σ范 圍 內 的 置 信 概 率 為 99.73%，剩 下 的 置 信 概 率 為 0.27%的樣本即可視為異常樣本。通過不斷分析異常樣本產生的原因并優化，達到逐步縮小方差并最終將±6σ 控制在一定范圍內的目的，即可達到理想化的高質量水平。

整理出浙江杭州核心城區道路測試的所有采樣點及其主服務小區，篩選出這些主服務小區最遠的覆蓋距離，并對覆蓋距離進行正態分布擬合計算。以 2015 年 9 月測試數據為例，杭州核心城區 GSM 小區平均覆蓋距離為374.6 m，覆蓋 距 離 的 標 準 差 為 242.9，最 遠 覆 蓋 距 離 為 2 985 m 。

圖2 “影子鄰區”優化方法流程

圖3 正態分布的置信概率

表1 正態分布的置信概率

綜合考慮 99%以上的置信概率和工作量，認為最遠覆蓋距離處于±3σ 范 圍外的小 區為異常 樣 本， 即 GSM 小區覆 蓋 距 離 異 常 標 準 為 1 103.3 m。

3.2 CSFB 回落 GSM 目標小區篩選

CSFB 終 端 在 回 落 2G 網 絡 時 ， 會 對 RRC connection release 消 息 中 攜 帶 的 2G 目 標 小 區 的 BCCH 頻 點 進 行 測量，并選擇電平最強的小區回落。因此，道路采樣點上信號最 強 的 4G 小 區 和 2G 小 區 即 CSFB 終 端 最 有可 能 駐 留 及回落的小區，利用掃頻數據可將每一對大概率的 4G 駐留小區與 2G 回落小區挖掘出來。

（1）采樣點柵格平均

將 杭 州 按 經 緯 度 坐 標 劃 分 成 50 m×50 m 的 正 方 形 柵格，再將掃頻儀測試的所有采樣點根據經緯度歸結到杭州核心城區柵格中，并在柵格中對同一小區不同采樣點上的信號強度進行平均以降低信號的波動。

（2）設定信號波動門限

設 定 ［0，3 dB］為 信 號 波 動 范 圍 ，將 每 個 柵 格 內 每 個 制式 每 個 頻 段 最 強 信 號 3 dB 范 圍 內 的 信 號 所 在 小 區 均 列 為可能駐留的小區。

（3）剔除無效信號

根 據 經 驗 ，當 2G 掃 頻 電 平 小 于-90 dBm、4G 掃 頻 電平 小 于-110 dBm 時 ，終 端 將 無 法 正 常 駐 留 相 應 的 網 絡 ，因此剔除每個柵格內滿足上述條件的小區。

（4）整理 4G／2G 回落對應關系

根據前述 3 步整理出 每 個 柵格 4G 駐留小區 與 2G 回落小區，將每個 4G 小區與每 個 2G 小區單 向 配 對，刪除重復項。 配對關系表中的每一對 4G 小 區和 2G 小 區均為 不考 慮 網絡參 數設置 時 CSFB 終端 最有可能駐 留及回 落的小區。

3.3 “影子鄰區”提取方法

對 第 3.2 節 得 到 的 4G／2G 配 對 關 系 表 做 篩 選 ，提 取 出“影子鄰區”。

（1）篩選 4G 到過覆蓋 2G 配對關系

計算配對關系表中每個柵格中心經緯度到表中覆蓋該柵 格 的 2G 小 區 的 距 離 ， 篩 選 出 所 有 距 離 大 于 1 103.3 m 的2G 小區及對應柵格內所有與其相關的 4G／2G 配對關系。

（2）剔除現網已配置的鄰區關系

認為現網 已 配置的 4G 到 2G 鄰 區關系均 已 優 化且均為必要的 ，篩 選 出步驟（1）得 到 的 4G／2G 配 對 關 系 表 中 現網不存在鄰區關系的配對關系。

（3）根據頻點配置篩選“影子鄰區”

進一步核查每一對配對關系中 2G 小區的 BCCH 頻點是否 與 4G 小 區 的某 2G 鄰 區 BCCH 頻點 相 同， 提取 出 存在 同 頻 的 4G／2G 配 對 關 系 ，配 對 關 系 中 的 2G 小 區 即 為“影子鄰區”。

3.4 “影子鄰區”優化方法

由于“影子鄰區”的危害需依靠距離和頻點兩個條件共同作用，優化方法如下。

（1）當“影子鄰區”確為 4G 小區的必要鄰區時，添加該漏配 鄰 區 ，同 時檢查該 “影 子 鄰區”與回落柵 格 附近 2G 小區的 鄰區是否完 善，確保 CSFB 回 落后不 會 因 2G 鄰 區 缺失導致質差或掉話。

（2）當“影子鄰區”為應當避免的回落風險小區時，分如下兩種情況進行優化：

· “影子鄰區”在回落風險柵格內屬于 2G 最強小區，則進行天饋調整，限制覆蓋范圍并修改 BCCH 頻點；

· “影子鄰 區 ”在回落風 險 柵 格內 不 屬 于 2G 最強 小區，則進行天饋調整控制覆蓋。

表2 天饋和頻點調整實施前后性能指標對比

4 實驗結果

采用 2 輪杭 州主城 區 的 掃頻和 ATU 測 試數據對 本 文提 出 的 算 法 進 行 2 次 驗 證 ，共 涉 及 掃 頻 測 試 的 10 329 010 條有 效 記 錄 和 ATU 測 試 的 4 422 382 個 采 樣 點 ，同 時 采 用 郊縣（蕭山城區，網絡結構與杭州主城區類似）問題樣本同時期的網管指標進行對照。2次試驗共發現試驗組杭州主城區 153 個“影子鄰區 ”和 對 照組 郊 縣 84 個 “影 子 鄰區 ”，并對 試 驗 組 130 個 小 區 進 行 天 饋 調 整 和 54 個 小 區 進 行BCCH 頻點修改。分別取優化方案實施前后各 7 天及實施期間的主要網管性能指標進行對比，結果見表 2。本次涉及調 整的 2G 和 4G 小區的 相 關 指標均有 所 提升，對 照 組指標則相對穩定。

由于影子鄰區優化主要針對 GSM 小 區 ，故主 要 選 取GSM 小區相關的性能統計指標做效果對比。

參數調整的效果能立即顯現，而天饋調整則逐步影響指標。 從下述各指標的詳細變化趨勢可以看出，參數調整后各項指標逐步改善，并在天饋調整完成后趨于穩定。

4.1 GSM 語音質量 0～5 級占比

試驗 1 優化后，上、下行 語音質量 0～5 級 占比分別提 升了 0.17 pp 和 0.05 pp。 試驗 2 優化后，上、下行語音質量 0～5 級占 比 分 別 提 升 0.09 pp 和 0.04 pp，如 圖 4、圖 5 所 示 。兩 輪 試驗語音質量均有明顯改善，而對照組樣本指標則基本穩定。

圖4 GSM 上 行語音質量 0～5 級占比變化趨勢

圖5 GSM 下 行語音質量 0～5 級占比變化趨勢

4.2 GSM 掉話率

試 驗 1 優 化 后 GSM 掉 話 率 改 善 了 0.02 pp，試 驗 2 優化 后 GSM 掉 話 率 改 善 了 0.03 pp，提 升 明 顯 ，如 圖 6 所 示 。而對照組樣本指標則基本穩定。

圖6 GSM 掉話率變化趨 勢

4.3 GSM 過覆蓋

據 前 述 杭 州 主 城 區 GSM 小 區 覆 蓋 距 離 超 過 1 103.3 m即過 遠覆蓋，故評估優化 效果時對 TA 按 0～2 和 3～15 進行 區 間 劃 分 。試驗 1 優化后，GSM 小 區 TA0～2 區間的測量報 告 占 比 提 升 了 0.76 pp，試 驗 2 優 化 后 則 提 升 了 1.3 pp，如圖 7所示。兩輪試驗影子鄰區過覆蓋改善明顯，而對照組樣本指標則基本穩定。

圖7 TA測量報告占比變化趨勢

4.4 LTE CSFB 性 能 評 估

試驗 1 優化后對應 4G 小區的 CSFB 回落成功率提升了0.21 pp，試 驗 2 優 化 之 后 則 提 升 了 0.37 pp。兩 輪 優 化 后 由于誤回落的情況減少，試驗組 4G 小區的 CSFB 回落成功率有明顯改善，如圖 8 所示，而對照組樣本指標則基本穩定。

5 結束語

在 VoLTE 技術及終端成熟之 前，CSFB 用戶的 每一次語音通話都是一次對回落參數設置是否可靠的考驗，網絡優 化 工程師需 重 點 優 化 LTE 側 到 GSM 側 的 鄰 區 和 頻 點 。本文受到杭州移動 VIP 用戶投 訴分析的啟 發，提出了基于柵 格化 掃 頻 和 ATU 測 試 大 數 據 的 TD-LTE 影 子 鄰 區 優 化方法，規避了從基站拓撲關系去規劃鄰區的弊端，真正從信號實際覆蓋的角度解決了網絡優化工程師無法發現和解決的網絡隱患問題。從杭州移動現網的實驗效果可以看出，優化后 GSM 和 LTE 試驗小區的相 關指標都得到一定程度的改善。

圖8 CSFB 回落成功率變化趨勢

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Optimization of TD-LTE shadow neighbor cells based on big data of road test

ZHANG Zhechao1，CHEN Keke1，LUO Maojian2
1.Hangzhou Branch of China Mobile Group Zhejiang Co.，Ltd.，Hangzhou 310015，China 2.Zhejiang MingXun Network Technology Co.，Ltd.，Hangzhou 310007，China

CSFB has been adopted by many terminal manufacturers as one of the LTE voice solution.Restricted by CSFB mechanism，there exists one kind of GSM neighbor cell which is referred as shadow neighbor cell.Even without neighbor relations configured，shadow neighbor could lead UE （user equipment）to fall back successfully due to itsultra-long coverage and strong Rx level，and that would probably causes problems like dropped calls.Based on large data of road test and network of China Mobile Hangzhou Branch，the existence of shadow neighbor cell was pointed out，an optimization method of TD-LTE shadow neighbor cell was proposed，the hidden shadow neighbor cells were dug out，and they were eliminated by adjustments of antenna and frequency.Experimental results show that the method proposedis practical，effective and also worthy promotion.

CSFB，shadow neighbor cell，ultra-long coverage，same frequency

TN929.5

：A

10.11959／j.issn.1000-0801.2016133

張哲超（1984-），男，中國移動通信集團浙江有限公司杭州分公司無線網絡優化中心工程師，主要研究方向為無線網絡路測優化、網絡結構優化、頻率優化及大數據分析。

陳科科（1987-），男，中國移動通信集團浙江有限公司杭州分公司無線網絡優化中心助理工程師，主要研究方向為無線網絡測試及優化和高鐵專網優化。

羅茂堅（1985-），男，浙江明訊網絡技術有限公司網絡優化工程師，主要研究方向為路測優化、網絡結構優化、頻率優化及大數據分析。

2015-07-24；

2015-12-15