鄭州市某簇LTE網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化研究

郭戰(zhàn)輝，穆曉敏

（1.鄭州大學(xué) 信息工程學(xué)院，河南　鄭州　450006；2.中國電信股份有限公司 鄭州分公司，河南　鄭州　450000）

鄭州市某簇LTE網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化研究

郭戰(zhàn)輝1，2，穆曉敏1

（1.鄭州大學(xué) 信息工程學(xué)院，河南鄭州450006；2.中國電信股份有限公司 鄭州分公司，河南鄭州450000）

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，LTE作為第三代合作伙伴計劃（3rd Generation Partnership Project ，3GPP）長期演進(jìn)技術(shù)目前已取得突破性進(jìn)展。長期演進(jìn)（Long Term Evolution ，LTE）以其低時延、高速率的特性，于2013年底正式用于商用。作為中原大都市以及主要文化經(jīng)濟(jì)交流中心，鄭州市目前的LTE網(wǎng)絡(luò)正處于前期建設(shè)和優(yōu)化部署階段。根據(jù)LTE網(wǎng)絡(luò)的特性和建設(shè)方式，如何做好網(wǎng)絡(luò)前期規(guī)劃、快速優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能是建設(shè)精品網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，同時也是提高用戶體驗度和感知度的關(guān)鍵。文章實現(xiàn)了鄭州某簇測試區(qū)域進(jìn)行問題點分析，將全市范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)劃分為多個不同的區(qū)域，并在完成單站優(yōu)化的基礎(chǔ)上，將這些基站組成的連續(xù)區(qū)域進(jìn)行簇優(yōu)化，雙調(diào)諧濾波器（Double Tuning，DT）測試指標(biāo)評價結(jié)果表明了優(yōu)化方案的有效性。

LTE網(wǎng)絡(luò)；優(yōu)化方案；RSRP；SINR

近年來，移動通信及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，第四代移動通信技術(shù)LTE（Long Term Evolution，長期演進(jìn)）已經(jīng)步入人們的生活之中，而在我國政府主管部門已經(jīng)將4G的TDDLTE牌照和FDD-LTE牌照發(fā)放給三大運營商：中國移動、中國聯(lián)通以及中國電信。對于三大運營商來說，市場份額的占比影響著企業(yè)發(fā)展，而4G網(wǎng)絡(luò)的用戶感知度則影響著市場份額，因此，其對于LTE網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化顯得至關(guān)重要［1］。鄭州4G網(wǎng)絡(luò)從2013年11月開始規(guī)模實驗建設(shè)，歷經(jīng)將近1年的建設(shè)和發(fā)展。從2014年7月份商用以來，4G用戶增長迅速，給4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展帶來了新的課題。在4G發(fā)展初年，有效地提高了4G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量、改善了用戶感知度，對4G市場發(fā)展有著重要意義。因此對鄭州4G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的研究開展，對全省其他地市后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化具有重要的借鑒意義。

1　發(fā)展概況

對于目前4G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。在基站發(fā)展方面，大唐移動的TD-SCDMA和TD-LTE雙?；荆梢灾С諸D平滑演進(jìn)。雙模基站可以充分利用TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)站點，共用天線及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實現(xiàn)向TD-LTE的平滑演進(jìn)，可節(jié)省站址空間及資源，縮短網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期。而在南京已完成TD-SCDMA在網(wǎng)基站雙模升級的小規(guī)模驗證。再者中國移動設(shè)計院去年正式發(fā)布的TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件（Advanced Network Planning& O Ptimizing Platform，ANPOP），該仿真軟件第一版本就實現(xiàn)了LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的主要功能，并于2013年應(yīng)用于LTE試驗網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真實踐中。該軟件可以實現(xiàn)包括業(yè)務(wù)分布模擬、傳播模型校正、鏈路預(yù)算、覆蓋分析、容量仿真、性能評估、頻率規(guī)劃等功能。在廠商中，中興通訊發(fā)布了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃仿真工具CNP，并已應(yīng)用于國內(nèi)外LTE項目中。大唐移動推出了業(yè)界首款TD-SCDMA/TD-LTE等多制式仿真規(guī)劃軟件SPAN eNPS，目前在國內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。這些公司采取的一切措施，對4G網(wǎng)絡(luò)后期的優(yōu)化都起到了重要作用。

本文通過對LTE系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)構(gòu)架的學(xué)習(xí)和分析，對LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初步了解。同時，重點闡述目前鄭州市某區(qū)域LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)方案，重點結(jié)合DT數(shù)據(jù)對其進(jìn)行單站優(yōu)化和簇優(yōu)化，涉及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的具體措施、方案及步驟，從而對本區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化進(jìn)行總結(jié)，對全市網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化提出指導(dǎo)性建議。

2　LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程

對于LTE網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，其優(yōu)化工作可分為單站驗收、簇優(yōu)化以及全網(wǎng)優(yōu)化如圖1所示。

圖1　LTE網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化其主要流程

網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化基本原則主要包括：最佳系統(tǒng)覆蓋、系統(tǒng)干擾最小化和容量均衡。

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化常用的方法有信令分析法、話務(wù)統(tǒng)計分析法、路測分析法等。通常在實際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中，會采取同時采取3種優(yōu)化方法。信令分析法主要是通過對接口的信令進(jìn)行跟蹤與分析找出問題的原因；話務(wù)統(tǒng)計分析法是通過分析話務(wù)統(tǒng)計報告數(shù)據(jù)中的各項指標(biāo)，根據(jù)各項數(shù)據(jù)的大小判斷系統(tǒng)參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)組織是否設(shè)置合理；路測分析法一般是通過地面移動測試來取得空中接口的各項數(shù)據(jù)，其測試內(nèi)容主要包括場強(qiáng)測試、干擾測試及呼叫測試。

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化內(nèi)容主要包括：覆蓋優(yōu)化、接入優(yōu)化、切換優(yōu)化、干擾優(yōu)化、擁塞優(yōu)化和下載速率優(yōu)化。本文將以鄭州市某測試區(qū)域為例，對其LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化和優(yōu)化性能評價［2，3］。

2.1測試區(qū)域概況及問題點分布情況

待測試區(qū)域?qū)?yīng)的簇位于鄭州市重要地段，簇區(qū)內(nèi)建筑物十分密集，建筑物高度差異較大，路況較為復(fù)雜，按地物特征劃分為密集城區(qū)。區(qū)域內(nèi)站點分布mapinfo如圖2（a）所示。由圖2（a）可發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域4G LTE站點分布較為合理，尚能滿足目前用戶的需求。

結(jié)合DT路測覆蓋分析，可以發(fā)現(xiàn)在該簇內(nèi)出現(xiàn)覆蓋差的問題點共7處，如圖2（b）所示。結(jié)合實際路況圖發(fā)現(xiàn)，問題點多位于十字路口及高樓覆蓋區(qū)域，因此估計是由于高層建筑阻擋信號或是發(fā)送相應(yīng)的散射和反射而引起。

結(jié)合DT路測下載速率分析，可以發(fā)現(xiàn)在該簇內(nèi)出現(xiàn)下載速率差的問題點共21處，如圖2（c）所示。根據(jù)移動話務(wù)量及實際情況，發(fā)現(xiàn)問題點多位于人口密集區(qū)域及高層建筑區(qū)域，可初步判斷是由于覆蓋問題和數(shù)據(jù)擁塞引起的。

圖2　測試區(qū)域內(nèi)站點分布mapinfo

2.2優(yōu)化前后DT測試指標(biāo)對比

采用平均RSRP，SINR，Throughput等指標(biāo)評價簇優(yōu)化的效果。參考信號接收功率（Reference Signal Receiving Power，RSRP）定義為考慮的測量頻率帶寬上承載參考信號的資源元素（RE）上的接收功率（以瓦為單位）的線性平均值［4］。信號與干擾加噪聲比（Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR），是指接收到的有用信號的強(qiáng)度與接收到的干擾信號（噪聲和干擾）的強(qiáng)度比值，可以簡單地理解為“信噪比”［5，6］。目前對于LTE系統(tǒng)尚未明確取值范圍。Throughput是網(wǎng)絡(luò)吞吐量，是指在某個時刻，在網(wǎng)絡(luò)中的兩個節(jié)點之間，能夠提供給網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的可用帶寬，即在沒有幀丟失的情況下，設(shè)備能夠接收的最大速率。網(wǎng)絡(luò)吞吐量可以幫組尋找網(wǎng)絡(luò)路徑中的瓶頸。

優(yōu)化前后DT測試指標(biāo)對比如表1—4所示。

由表1可知，在覆蓋類中平均RSRP從優(yōu)化前的-87.08dbm提升到了優(yōu)化后的-84.404dbm，并且在整個網(wǎng)絡(luò)中RSRP≥-105dbm區(qū)域覆蓋面積達(dá)到了99.78%。從這兩項指標(biāo)可知，在該區(qū)域中，覆蓋質(zhì)量從一般質(zhì)量提升到了較好的質(zhì)量，在室外能夠發(fā)起各種業(yè)務(wù)并可以獲得中等速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，室內(nèi)能發(fā)起各種業(yè)務(wù)，可獲得低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；平均SINR從優(yōu)化前的-12.159db提升到了優(yōu)化后的-14.47db，并且SINR≥-3dbm的區(qū)域覆蓋率達(dá)到了99.53%，較高的SINR可以使該區(qū)域獲得更好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和更高的下載速率。

由表2可知，優(yōu)化前RSRP大于-105dB路段占的比例為99.11%，優(yōu)化后RSRP大于-105dB路段占的比例為99.68%。

由表3可知，優(yōu)化前SINR大于-3dB路段占的比例為98.89%，優(yōu)化后SINR大于-3dB路段占的比例為99.78%。

由表4可知，優(yōu)化前PDCP DL Throughput大于12Mbps路段占的比例為91.51%，優(yōu)化后PDCP DL Throughput大于12Mbps路段占的比例為98.31%。

2.3測試優(yōu)化總結(jié)

鄭州該簇經(jīng)過RF優(yōu)化調(diào)整和DT復(fù)測數(shù)據(jù)分析評估后，該簇整體指標(biāo)達(dá)標(biāo)，整體覆蓋率從98.23%提升到99.34%，平均SINR覆蓋從12.159dB提升到14.47dB，PDCP層下行平均速率從33.48Mbps提升到50.18Mbps。該簇部分路段仍然存在若干導(dǎo)頻污染覆蓋區(qū)域，主要是由于部分站點開通后出現(xiàn)故障，或者天線方位角，下傾角受客觀原因無法調(diào)整、部分高站小區(qū)越區(qū)覆蓋難以徹底解決，后期仍然需要進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整。

表1　該簇優(yōu)化前后DT測試總指標(biāo)對比

表2　該簇Serving RSRP指標(biāo)優(yōu)化前后對比

表3　該簇Serving SINR指標(biāo)優(yōu)化前后對比

表4　該簇 PDCP DL Throughput指標(biāo)對比

3　結(jié)語

針對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的流程和基本原則，本文提出了針對LTE網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化措施并結(jié)合鄭州市該簇的DT測試數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出導(dǎo)致覆蓋原因以及下載速率低的13種末端原因。導(dǎo)致接收電平低的末端原因共有5個，包括：站點未規(guī)劃或未建設(shè)、基站長期故障、基站短期故障、話務(wù)過高、鄰區(qū)漏配。導(dǎo)致外部干擾的原因共有2種：城中村手機(jī)伴侶設(shè)備導(dǎo)致的干擾、非城中村其他設(shè)備的強(qiáng)干擾。導(dǎo)致信噪比SINR差的末端原因有6種，分別是：站點密度低、天饋參數(shù)設(shè)置問題、站間距過近、基站過高、切換參數(shù)問題、各類參數(shù)優(yōu)化。針對以上網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的原因，文中結(jié)合多個實際案例，對該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了一系列優(yōu)化，從而滿足現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)及用戶的需求。

［1］李高廣，呂廷杰. LTE發(fā)展現(xiàn)狀和前景分析［J］.移動通信，2008（9）：32-35.

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Optimization of a cluster LTE network in Zhengzhou

Guo Zhanhui1，2， Mu Xiaomin1
（1.Information Engineering College of Zhengzhou University， Zhengzhou 450006， China；
2.Zhengzhou Branch of China Telecom Co.， Ltd.， Zhengzhou 450000， China）

With the rapid development of mobile Internet， as 3GPP long term evolution technology， LTE has made breakthrough progress. LTE network was offcially used for business with the characteristics of low delay， high rate by the end of 2013.As the Central Plains city and main culture and economy exchange center， the LTE network of Zhengzhou is currently in pre- construction and optimization deployment phase. According to the LTE network characteristics and construction mode， how to do a good job in pre-planning of network and rapidly optimize network performance is not only the key of boutique network construction， but also the key to enhancing the user experience and perception.Problem point analysis of a cluster test area in Zhengzhou was realized in this paper， and the citywide network is divided into a plurality of different regions， and on the basis of optimization on completion of the single station， continuous regional composed of the base stations will be a cluster optimization and the DT test evaluation result showed that the effectiveness of optimization scheme.

LTE network； optimization scheme； RSRP； SINR

郭戰(zhàn)輝（1983— ），男，河南?？h，碩士，助理工程師，主任；研究方向：網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。