影響LTE—R系統網絡覆蓋的原因分析及處理措施

楊惠新

摘 要 隨著4G無線技術的普及，無線寬帶化已經成為企業技術進步的必然趨勢。4G寬帶無線系統采用了LTE、智能天線、空間零缺陷等先進的無線通信技術，支持終端的快速移動，能夠提供語音、數據、視頻等多種業務接入，具有覆蓋廣、容量大、高速移動、易于擴容等特點，迅速得到了社會的廣泛應用。文章對朔黃鐵路原平分公司LTE-R運行開通以來，影響網絡覆蓋的原因進行了分析、探討，同時對網絡優化的意義、目的及網絡優化的方式進行總結。結論對提高維護LTE網絡安全及故障處理具有一定的借鑒價值。

【關鍵詞】LTE-R系統 網絡覆蓋 原因分析 處理措施

為滿足2萬噸列車應用業務的需求，新型寬帶移動通信系統（LTE-R）于2014年9月份在朔黃鐵路公司順利開通。如何保障LTE-R系統網絡覆蓋安全，給專業維護人員提出了更高的要求，要達到這一目的，就必須不間斷的對網絡進行優化，統計整理原平分公司管內LTE-R系統開通運行以來網絡優化的數據，并進行分析、探討，提出相應的解決措施，對于后期故障處理，提高網絡的運行安全具有重要意義。

1 原平分公司管段內LTE-R網絡覆蓋情況分析

原平分公司管段內LTE-R網絡覆蓋情況復雜，無線網絡運維難度大，其主要表現在如下方面：

（1）無線場景復雜，既有平原場景覆蓋（四角落地塔搭配板狀天線覆蓋）也有隧道場景覆蓋（隧道內漏纜覆蓋、隧道口尾巴天線覆蓋等）。

（2）地形多山區、丘陵，對無線信號阻擋嚴重，在實際網絡覆蓋優化時既需要保證良好的信號覆蓋，又需要考慮強信號越區導致的網內干擾，影響網絡質量。

（3）隧道眾多，絕大部分采用漏纜方式覆蓋，漏纜維護工作量大。尤其需重點防范高駐波比問題、浸水漏水問題造成的信號衰減。

（4）神池等地屬多風地區且風力大，四角落地塔天線、隧道口尾巴天線易受外力影響導致方位角、下傾角的變化，影響網絡信號覆蓋，易多發越區覆蓋、弱覆蓋等問題。

2 網絡優化的意義及目的

（1）網絡優化的意義：LTE-R系統承載了列控、機車調度及語音通話等重要業務，尤其是無線側作為業務應用的基礎通道，其優質運行是LTE-R系統業務高效承載的重要保證。網絡優化作為LTE-R系統重要的運維保障措施，意義重大。

（2）網絡優化的目的：保證無線網絡覆蓋良好，通過測試獲取第一手網絡運行數據；

（3）排查處理網絡覆蓋問題（覆蓋空洞、過覆蓋等），及時發現網絡覆蓋波動，處理潛在風險點。

（4）保證重點業務運行正常。

3 網絡優化的主要工作模式

網絡優化的主要工作模式主要有以下幾點：

（1）建立軌道車（添乘）測試系統，充分模擬機車運行業務應用，按周期進行無線網絡測試；

（2）測試數據分析，發現無線網絡存在的問題點或潛在風險點；

（3）針對問題點或潛在風險點進行整改調整。

4 網絡優化主要運行指標

4.1 LTE無線覆蓋質量

LTE無線場強覆蓋指標用車載終端全向接收天線接收到的最小下行參考信號的功率RSRP（dBm）來描述，具體指標參照表1，并滿足設計要求。

4.2 LTE無線重聯業務網絡服務質量

如表2所示。

4.3 LTE 網絡切換質量

如表3所示。

5 原平分公司管段內LTE-R網絡覆蓋的場景優化分析及探討

原平分公司管段內無線網絡覆蓋場景復雜，主要包括平原場景覆蓋和隧道內場景覆蓋。因此我們需要針對不同的場景進行網絡覆蓋的原因分析及探討。

5.1 平原場景優化

5.1.1 場景說明及優化目標

平原場景地勢平坦，無遮擋，無線傳播類似于自由空間傳播，站點間距相對較遠，但基站天線方位角、下傾角如果設置不當，會造成過遠覆蓋、越區等問題，導致網內干擾，引起切換失敗、接入失敗等網絡問題，網絡優化可主要通過調整天線的方位角、下傾角等問題來對基站的覆蓋效果進行控制，輔助調整切換參數，達到最優覆蓋的效果。

基本概念：

方位角和下傾角是描述移動通信網絡中天線方位的兩個參數。在移動通信系統的網絡優化過程中，方位角和下傾角的調整是非常重要的兩種方法。

方位角可以理解為正北方向的平面順時針旋轉到和天線所在平面重合所經歷的角度。在實際的天線放置中，方位角通常有0度，120度和240度。分別對應于A小區、B小區、C小區。

為使波束指向朝向地面， 需要天線下傾。一般天線有兩種下傾：機械下傾和電下傾。機械下傾是利用天線系統的硬件結構調整安裝螺母使天線不再垂直安裝，而是下傾指向地面。這種天線在調試下傾角時必須注意，因為這會干擾小區覆蓋形狀并且可能發生無法預計的反射；另一種電下傾是利用相控陣天線原理，采用賦形波束技術，調整天線各單元的相位，使綜合后的天線波形近似于余割平方函數而產生下傾的效果。這種天線的安裝是垂直的、但天線的波束是指向地面的。在現場使用中，這兩種天線都有，有些還是機械加電子下傾，所以一定要辨明天線型號，區別對待。

5.2 越區覆蓋問題分析及優化手段

由于基站天線俯仰角設置過小引起的該小區覆蓋距離過遠，從而越區覆蓋到其他站點覆蓋的區域，造成在該區域手機接收到非主覆蓋小區信號，導致網絡內干擾。

調整措施：一般通過調整天線下傾角來解決越區覆蓋問題。

案例：

優化前：如下圖所示紅圈區域，主要為PCI=104、PCI=105小區主覆蓋范圍，由于PCI=106小區天線下傾角設置不合理，導致在該區域其信號較強，UE可占用PCI=106小區信號。如圖1所示。

調整手段：PCI=106小區神池方向下傾角下壓2度。

優化后：復測問題區域未出現覆蓋異常。如圖2所示。

5.3 重疊覆蓋問題分析及優化手段

在某一連續覆蓋區域內，存在多個小區，最少2個的共同覆蓋，并且多個小區的覆蓋電平相當，電平差小于6dB，這樣的區域即為重疊覆蓋區域，重疊覆蓋區域內通常SINR較差。

調整措施：一般通過調整天線方位角、下傾角，提升主覆蓋小區信號，控制非主覆蓋小區信號，解決重疊覆蓋的問題。

案例：

優化前：在PCI=56與PCI=57的切換帶區域，兩個小區信號都比較強且信號隔離小于6dbm。如圖3所示。

調整手段：PCI=56小區黃驊港方向下傾角下壓2度

優化后：復測問題區域PCI=57小區主覆蓋且與PCI=56小區RSRP隔離8dbm。如圖4所示。

5.4 頻繁切換問題分析及優化手段

頻繁切換多指在某一特定區域內，當終端進行移動時發生主用小區的頻繁更換，即在某兩個小區反復多次切換。造成區域內SINR下降，影響網絡性能。通過調整網絡覆蓋或者切換參數來達到對切換的控制。其中通過網絡覆蓋的方式對其控制，方式手段可參考越區覆蓋、重疊覆蓋問題的處理。此處我們重點分析通過切換參數調整的方式進行控制。

同頻切換A3事件的觸發機制說明：

同頻切換通過事件A3觸發，且事件上報方式采用事件轉周期的上報方式。

事件A3的觸發，即鄰區質量高于服務小區一定偏置值。參照3GPP協議36.331（2011年3月發布的R10版本第5.5.4.4章節）規定事件A3的判決公式。

觸發條件：

Mn+Ofn+Ocn-Hys>Ms+Ofs+Ocs+Off；

取消條件：

Mn+Ofn+Ocn+Hys

公式中的變量有如下定義：

Mn是鄰區測量結果。

Ofn是鄰區頻率的特定頻率偏置，由參數QoffsetFreq決定，此參數在測量控制消息的測量對象中下發。

Ocn是鄰區的特定小區偏置，由參數CellIndividualOffset決定。當該值不為零，此參數在測量控制消息中下發；否則當該值為零時不下發，公式計算時默認取值為0。eNodeB將根據小區負載情況臨時修改鄰區與服務小區的CIO，觸發基于負載的同頻切換。

Ms是服務小區的測量結果。

Ofs是服務小區的特定頻率偏置，由參數QoffsetFreq決定，此參數在測量控制消息的測量對象中下發。

Ocs是服務小區的特定小區偏置，由參數CellSpecificOffset決定。此參數在測量控制消息中下發。

Hys是事件A3遲滯參數，由參數IntraFreqHoA3Hyst決定，在測量控制消息中下發。

Off是事件A3偏置參數，由參數IntraFreqHoA3Offset決定。該參數針對事件A3設置，用于調節切換的難易程度，該值與測量值相加用于事件觸發和取消的評估。此參數在測量控制消息的測量對象中下發，可取正值或負值，當取正值時，此時增加事件觸發的難度，延緩切換；當取負值時，此時降低事件觸發的難度，提前進行切換。

用于事件A3評估判決的Mn和Ms測量量類型，由參數IntraFreqHoA3TrigQuan決定，該值由3GPP協議36.331規定在測量控制中的報告配置中給出，可選類型為RSRP或RSRQ。如圖5所示。

主要參數調整說明：

IntraFreqHoA3Hyst：同頻切換幅度遲滯，該參數表示同頻切換測量事件的遲滯，可減少由于無線信號波動導致的同頻切換事件的觸發次數，降低乒乓切換以及誤判，該值越大越容易防止乒乓和誤判。增大遲滯Hys，將增加A3事件觸發的難度，延緩切換，影響用戶感受；減小該值，將使得A3事件更容易被觸發，容易導致誤判和乒乓切換。

IntraFreqHoA3Offset：同頻切換偏置，該參數表示同頻切換中鄰區質量高于服務小區的偏置值。該值越大，表示需要目標小區有更好的服務質量才會發起切換。若為正，將增加A3事件觸發的難度，延緩切換；若為負，則降低A3事件觸發的難度，提前進行切換。

IntraFreqHoA3TimeToTrig：同頻切換時間遲滯，該參數表示同頻切換測量事件的時間遲滯。

當同頻切換事件滿足觸發條件時并不能立即上報，而是當該事件在時間遲滯內，一直滿足上報條件，才觸發上報該事件測量報告。該參數可以減少偶然性觸發的事件上報，并降低平均切換次數和誤切換次數，防止不必要切換的發生。延遲觸發時間的設置可以有效減少平均切換次數和誤切換次數，防止不必要切換的發生。延遲觸發時間越大，平均切換次數越小，但延遲觸發時間的增大會增加掉話的風險。

案例：

優化前：PCI=40和PCI=41，PCI=240和PCI=241之間頻繁切換。如圖6所示。

調整手段：將PCI=40/240的切換磁滯offset調整到4，TTT調整到640ms， PCI=41/241的切換磁滯offset調整到4，TTT調整到640ms。

優化后：復測未出現頻繁切換的情況，如圖7所示。

5.5 隧道場景優化

5.5.1 場景說明及優化目標

隧道覆蓋一般采用隧道內架設泄漏電纜，在隧道口加裝尾巴天線的方式覆蓋，達到隧道內外連續覆蓋，因此泄漏電纜的施工質量、運行維護質量決定了隧道內覆蓋質量，尾巴天線的合理安裝，如高度、方位角、下傾角等，決定了隧道外覆蓋效果及覆蓋接續效果。

泄漏電纜是一種專門用于泄漏通信的高頻電纜，電纜外導體不是全屏蔽的，開有泄漏槽或疏編織，因此在泄漏電纜內部傳輸的一部分信 號就通過泄漏槽或稀疏編織的孔泄漏到電纜附近外部空間，提供給移動的接收機，達到將無線電信號送入封閉空間的目的；同樣，外部移動信號也可以通過泄漏槽或 稀松編織的孔穿過電纜外層導體進入泄漏電纜內部，加上必要的設備，可以與基臺組成泄漏通信系統，以滿足沿泄漏電纜在一定范圍內的移動通信。

由此看來，“泄漏同軸電纜通信”就是以同軸電纜作無線電臺的天線，用它進行通信，可在一定范圍內產生均勻的信號場強，而不受周圍環境的影響，通信可靠性高，也不存在通信盲區，接收電平穩定，不容易受到外來信號干擾。

5.5.2 隧道內信號衰落問題分析及優化手段

在施工過程或外界因素導致漏纜連接處異常，造成信號傳播中斷、駐波比高等，導致隧道內信號不穩定。一般情況下需對特定誘因（駐波比增高、漏纜損壞進水、直流阻斷器故障等）進行現場處理。

案例：

優化前：PCI=85/285與PCI=86/286切換前，電平陡降，速率下降；切換后，電平恢復陡升，速率提升。如圖8所示。

調整手段：通過現場檢測，隧道內漏纜連接處的確存在強駐波，及時進行了現場整改。

優化后：復測電平陡降問題得到解決，速率也恢復正常。如圖9所示。

5.5.3 隧道口信號接續異常問題分析及優化手段

隧道口尾巴天線安裝位置不合理、方位角不合理或傾角不合理造成信號接續不正常。調整措施一般需通過調整尾巴天線方位角、下傾角來解決弱覆蓋問題。

案例：

優化前：PCI=40、240神池方向覆蓋弱，如圖10所示。

調整手段：經現場勘查，PCI=40、240黃驊港方向天線安裝在隧道洞口前方100米處，此處恰為鐵路橋的橋頭，如圖11所示。

黃色圖標是原來天線安裝的位置，可以看到黃色箭頭所指方向有一座鐵路橋。RRU機房位于隧道內，由機房到天線采用饋線連接，饋線在圖中用藍色線表示。為此，洞口到橋頭100米內的距離全部是由饋線信號覆蓋，所以機車行駛出隧道后，信號強度突降。現場整改措施將天線安裝位置移至隧道洞口附近，如上圖天線位置所示。

優化后：通過復測結果來看，當機車行駛出洞口后，信號電平強度在-85dBm左右，較之前有明顯提升。如圖12所示。

5.6 目前原平分公司LTE-R系統網絡覆蓋情況

通過長時間的網絡優化工作，目前原平分公司LTE-R系統網絡覆蓋情況良好，網絡各項應用業務正常，重點監控指標良好。

網絡覆蓋率、網絡質量及切換接續指標良好，如表4所示。

網絡速率應用指標良好，如表5所示。

6 后續的工作措施

在后續的日常網絡優化工作中，我們制定以下幾方面的措施：

6.1 設備日常告警監控

BBU、RRU軟硬件告警，小區退服（不可用告警）、收發光功率、駐波比等

6.2 例行網絡測試

定期以模擬重載列車無線重聯、CIR臺的使用場景的方式進行主要業務測試（UDP灌包、ATTACH接入、PING測試），對覆蓋率、數據業務建立成功率、切換成功率、切換時延、上下行吞吐率等指標進行監控。

6.3 漏纜性能監測

結合網管側駐波比監控指標及例行網絡測試數據，定期進行漏纜性能監測，重點關注駐波比、漏纜布放位置及漏纜物理損傷情況等。

6.4 業務運行問題收集與分析

重點收集重載列車無線重聯、CIR臺業務運行情況及手持終端的使用問題，進行針對性分析，甄別和解決無線網絡問題；同時建立無線網絡問題數據庫，做到問題可追蹤、可回溯。

6.5 網絡工程參數數據庫維護

建立基站工程參數數據庫，定期更新和維護。硬件數據庫主要包括站址、天線掛高、方位角、下傾角；軟件數據庫主要包括小區發射功率、鄰區配置、切換參數等。

參考文獻

[1]朔黃鐵路鐵路寬帶移動通信系統（LTE-R）維護管理辦法（試行）.

[2]華為技術有限公司.eRAN TDD 連接態移動性管理特性參數描述.

[3]華為技術有限公司.eRAN TDD連接管理特性參數描述.

[4]郭寶，張陽，李冶文.TD-LTE無線網絡優化與應用[M].北京：機械工業出版社，2014.

[5]肖清華、汪丁鼎.TD-LTE網絡規劃設計與優化[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[6]3GPP TS 36.331 Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）；Radio Resource Control （RRC）；Protocol specification（Release 10）.

作者單位

朔黃鐵路發展有限責任公司原平分公司 山西省原平市 034100