2019年度“嘉環(huán)杯”獲獎(jiǎng)?wù)撐娜泉?jiǎng)利用柵格數(shù)據(jù)優(yōu)化VoLTE覆蓋策略

程長春

中國電信股份有限公司連云港分公司

0 引言

隨著中國電信不限流量套餐的深入和VoLTE的商用，LTE網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)分層策略也在不斷的嘗試和應(yīng)用。由于L1.8G和L800M的站點(diǎn)規(guī)模、無線路徑損耗、頻寬等存在差異，使得二者的覆蓋存在較大差異。本文在如何利用L1.8G的容量優(yōu)勢和L800M的覆蓋優(yōu)勢，避開L1.8G的覆蓋劣勢和L800M的容量不足上，進(jìn)行了一些嘗試；并根據(jù)MDT柵格數(shù)據(jù)，分析L1.8G和L800M的弱覆蓋區(qū)域的分布，提出相應(yīng)的優(yōu)化策略，在沙河、楊集、浦南等鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行驗(yàn)證比較。

1 柵格數(shù)據(jù)

柵格數(shù)據(jù)就是將無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域，按照一定的大小將網(wǎng)絡(luò)分割成有規(guī)律的網(wǎng)格，每一個(gè)網(wǎng)格稱為一個(gè)柵格，并通過相應(yīng)的無線性能參數(shù)來表征柵格的屬性。

RSRP連片差柵格定義：在Ave_mr_ltescrsrp <-105dBm的柵格中，差柵格內(nèi)的總采樣點(diǎn)數(shù)≥200，RSRP連片差柵格城鎮(zhèn)和郊農(nóng)的連片數(shù)分別是3和10。

CQI連片差柵格定義：在Ave_mr_ltescrsrp >-105dBm且CQI<-3的柵格中，CQI連片差柵格城鎮(zhèn)和郊農(nóng)的連片數(shù)分別是5和10。

2 LTE切換的基本原理

切換：當(dāng)移動(dòng)終端UE在無線連接態(tài)RRC Connected時(shí)，從一個(gè)小區(qū)移向另一個(gè)小區(qū)，源小區(qū)的信號(hào)越來越弱，為使業(yè)務(wù)連續(xù)不中斷，需要將終端從源小區(qū)切換到目標(biāo)小區(qū)，繼續(xù)享受網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)。在UE第一次進(jìn)入RRC Connected狀態(tài)時(shí)，基站側(cè)下發(fā)第一條RRC Recon figuration消息中給UE配置切換測量事件。當(dāng)UE移向鄰小區(qū)時(shí)，UE測得鄰小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度與服務(wù)小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)滿足測量事件的上報(bào)條件時(shí)，UE就發(fā)送測量報(bào)告給服務(wù)小區(qū)；服務(wù)小區(qū)向最強(qiáng)鄰區(qū)請求切換資源，最強(qiáng)鄰區(qū)啟動(dòng)接納控制，允許進(jìn)入則切換，否則服務(wù)小區(qū)詢問次強(qiáng)鄰區(qū)；當(dāng)UE收到服務(wù)小區(qū)攜帶移動(dòng)控制信息的RRC Recon figuration消息，開始切換。

而UE在RRC Idle態(tài)從一個(gè)小區(qū)移向另一個(gè)小區(qū)所進(jìn)行的過程叫做小區(qū)重選。

EUTRA系統(tǒng)內(nèi)移動(dòng)性管理測量的事件描述：

（1）A1事件：服務(wù)小區(qū)質(zhì)量高于一個(gè)絕對門限,用于關(guān)閉正在進(jìn)行的頻間測量和去激活gap；

進(jìn) 入 條 件A1-1：Ms-Hys>Thresh； 離 開 條 件A1-2：Ms+Hys

（2）A2事件：服務(wù)小區(qū)質(zhì)量低于一個(gè)絕對門限,用于打開頻間測量和激活gap；

進(jìn)入條件A2-1：Ms+HysThresh。

（3）A3事件：鄰區(qū)質(zhì)量比服務(wù)小區(qū)高于一個(gè)門限，用于頻內(nèi)/頻間的基于覆蓋的切換；進(jìn)入條件A3-1：Mn+Ofn+Ocn-Hys>Ms+Ofs+Ocs+Off；

退出條件A3-2：Mn+Ofn+Ocn+Hys

（4）A4 事件：鄰區(qū)質(zhì)量高于一個(gè)絕對門限，用于基于負(fù)荷的切換；

進(jìn)入條件A4-1：Mn+Ofn+Ocn-Hys>Thresh,n；

離開條件A4-2：Mn+Ofn+Ocn+Hys

（5）A5 事件：服務(wù)小區(qū)質(zhì)量低于一個(gè)絕對門限1（Servingthreshold2）。用于頻內(nèi)/頻間的基于覆蓋的切換。

進(jìn)入條件A5-1：Ms+HysThresh2；

離開條件A5-2：Ms-Hys>Thresh1,sMn+Ofn+Ocn+Hys

3 L1.8G和L800M的網(wǎng)絡(luò)覆蓋與負(fù)荷比較

3.1 L1.8G和L800M 覆蓋比較

根據(jù)COST 231-Hata模型，800MHz頻段相比1.8GHz頻段，路徑損耗更小，傳播能力更強(qiáng)。在相同的無線環(huán)境下，800M的路徑損耗比1.8G少約12dB，從而使得同樣的站點(diǎn)L800M的覆蓋范圍遠(yuǎn)大于L1.8G。表1是浦南、沙河、楊集三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的L1.8G和L800M的站間距比較，L800M的站間距大約是L1.8G的兩倍左右。

表1 三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)L1.8G與L800M20站間距比較

現(xiàn)網(wǎng)L1.8G與L800M同站址站點(diǎn)實(shí)際的MDT柵格覆蓋圖如圖1所示。左圖為L1.8G的柵格圖，右圖為L800M的柵格圖，在同樣電平值下，右圖L800M的覆蓋范圍遠(yuǎn)大于L1.8G的覆蓋，證明了L800M覆蓋上的優(yōu)勢。

圖1 L1.8G與 L800M MDT覆蓋柵格比較

根據(jù)MDT柵格數(shù)據(jù)分析，以圖2中沙河（左）、浦南（中）、楊集（右）三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為例，圖中藍(lán)色扇區(qū)圖標(biāo)為L1.8G基站（應(yīng)該是彩色出版），紅色扇區(qū)圖標(biāo)為L800M基站，棕色點(diǎn)為L800M RSRP低于-110dBm的20米柵格，紅色點(diǎn)為L800M RSRP低于-114dBm的20米柵格。在藍(lán)色純L1.8G站點(diǎn)附近存在較多的L800M的差柵格。

圖2 沙河（左）、浦南（中）、楊集（右）三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)RSRP連片差柵格

三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的L1.8G和L800M的20米柵格的覆蓋統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表2所示，可以看出L800M RSRP大于-105dBm的比例低于L1.8G。

表2 三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)L1.8G與L800M20米柵格覆蓋比較

由于實(shí)際無線環(huán)境的差異，建筑物高度、密度的不同，站點(diǎn)的密度、分布位置的不同，用戶使用業(yè)務(wù)的不同等，使得L1.8G和L800M在三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋中的MDT差柵格區(qū)域不完全重合。從圖2和表2可以看出三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的L800M的整體覆蓋弱于L1.8G，同時(shí)純L1.8G站點(diǎn)附近存在L800M的弱覆蓋柵格，說明UE由L800M切向L1.8G的切換門限值低，不能及時(shí)切向L1.8G。

3.2 L1.8G和L800M 負(fù)荷比較

現(xiàn)網(wǎng)L1.8G的帶寬配置為15M，L800M的帶寬配置為5M。表3為三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)兩個(gè)頻點(diǎn)的RRU忙時(shí)的下行流量和下行PRB資源利用率的比較。可以看出L800M承載話務(wù)的能力較L1.8G弱，隨著流量的上升，PRB資源利用率急劇上升。

表3 三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)L1.8G與L800M負(fù)荷比較

4 VoLTE語音分層策略及優(yōu)化

4.1 現(xiàn)網(wǎng)VoLTE語音分層策略

（1）UE在1.8G發(fā)起VoLTE業(yè)務(wù)，建立QCI1；

（2）eNB給UE下發(fā)針對L800M的測量，如果主服務(wù)小區(qū)L1.8G信號(hào)低于-43dBm，鄰區(qū)L800M信號(hào)高于-109dBm，eNB下發(fā)RRC重配置指示UE通過A5事件切往L800M；

（3）如果不滿足門限，UE留在原頻點(diǎn)繼續(xù)VoLTE業(yè)務(wù)；

（4）現(xiàn)網(wǎng)的策略配置參數(shù)如表4所示。

表4 現(xiàn)網(wǎng)VoLTE語音分層配置參數(shù)

參數(shù)大類 參數(shù)名 英文名 1.8 G/2.1 G/2.6 G 800 M 備注A 1(測量配置號(hào)(12) A 1 -105 -105 基于語音業(yè)務(wù)關(guān)閉頻間測量A 2(測量配置號(hào)(22) A 2 -109 -109 基于語音業(yè)務(wù)打開頻間測量A 1(測量配置號(hào)(10) A 1 -105 ü 1.8 G，G R O U P 1關(guān)閉異頻測量門限A 2(測量配置號(hào)(20) A 2 -109 ü 1.8 G，G R O U P 1打開異頻測量門限A 5-1(測量配置號(hào)(80) A 5-1 -50 ü 1.8 G切往800 M服務(wù)小區(qū)門限A 5-2(測量配置號(hào)(80) A 5-2 -114 ü 1.8 G切往800 M鄰小區(qū)門限A 1(測量配置號(hào)(18) A 1 ü -50 800 M，G R O U P 1關(guān)閉異頻測量門限A 2(測量配置號(hào)(28) A 2 ü -114 800 M，G R O U P 1打開異頻測量門限A 5-1(測量配置號(hào)(88) A 5-1 ü -50 L 800切出服務(wù)小區(qū)門限A 5-2(測量配置號(hào)(88) A 5-2 ü -109 L 800切出鄰小區(qū)門限U E系統(tǒng)內(nèi)測量參數(shù)

按照現(xiàn)有覆蓋策略，VoLTE業(yè)務(wù)采用分層覆蓋，即VoLTE起呼后啟動(dòng)測量。只要L800M的信號(hào)強(qiáng)度好于-109dBm，QCI1將切換到L800M上，不考慮L1.8G的信號(hào)是否好于L800M。而實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中L1.8G的站點(diǎn)數(shù)量大于L800M，同樣RSRP門限值下，L1.8G的覆蓋在三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)好于L800M。按現(xiàn)有策略，三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)純L1.8G站點(diǎn)附近存在較多的L800M的弱覆蓋區(qū)域。

圖3圖4是沙河鎮(zhèn)VoLTE路測時(shí)UE占用的頻點(diǎn)分布和RSRP接收信號(hào)強(qiáng)度分布。紅圈內(nèi)為L1.8G和L800M共站，其余為純L1.8G站點(diǎn)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)按照L1.8G信號(hào)強(qiáng)度小于-109dBm，L800M大于-114 dBm，完成L1.8G向L800M的切換。L800M信號(hào)強(qiáng)度小于-114dBm，L1.8G大于-109 dBm，完成L800M向L1.8G的切換。整個(gè)測試主要占用L800M，在純1.8G站點(diǎn)附近沒有及時(shí)切換，形成L800M的弱覆蓋。

圖3 沙河VoLTE測試占用頻點(diǎn)分布

圖4 沙河VoLTE測試RSRP信號(hào)強(qiáng)度

根據(jù)現(xiàn)有的覆蓋策略，VoLTE語音業(yè)務(wù)基于業(yè)務(wù)分配的切換存在切換失敗問題。表5為三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)基于業(yè)務(wù)策略的切換統(tǒng)計(jì)結(jié)果，存在切換失敗。

表5 三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)基于業(yè)務(wù)的切換請求統(tǒng)計(jì)

L800M的覆蓋范圍大、弱覆蓋區(qū)域較L1.8G多，帶寬配置只有5M，還要承載一部分的其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，PRB資源利用率高于L1.8G。從表6中可以看出三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)網(wǎng)L800M的底噪、QCI1的上下行的丟包率均高于L1.8G，業(yè)務(wù)質(zhì)量低于L1.8G。

表6 三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)L1.8G與L800M CQI與丟包率比較

4.2 VoLTE覆蓋策略優(yōu)化

（1）優(yōu)化思路

·繼續(xù)充分利用L800M的覆蓋范圍大的優(yōu)勢。

·充分考慮L800M的帶寬只有5M、容量小、話務(wù)承載能力弱、話務(wù)負(fù)荷變化幅度大、底噪容易抬升等不足，降低L800M的負(fù)荷。

·充分考慮現(xiàn)網(wǎng)L1.8G站點(diǎn)數(shù)量多、容量大、話務(wù)承載能力強(qiáng)等優(yōu)勢。

·以差柵格RSRP-105dBm的標(biāo)準(zhǔn)要求作為相應(yīng)的判決門限。

（2）優(yōu)化策略

·采用基于覆蓋的VoLTE語音分層，降低A5-1判決門限，在L1.8G信號(hào)強(qiáng)度好的覆蓋區(qū)域選用L1.8G信號(hào)，在L1.8G信號(hào)較弱的區(qū)域?qū)CI1切換到L800M。

·優(yōu)化、提升L800M切往L1.8G的判決門限，使得L1.8G信號(hào)強(qiáng)度好的區(qū)域， L800M提前發(fā)起切換，降低L800M的基站負(fù)荷。

·由原先L1.8G和L800M分別覆蓋整個(gè)區(qū)域改為L1.8G和L800M互為補(bǔ)充覆蓋。

模擬示意見圖5，黃色區(qū)域?yàn)長1.8G基站的覆蓋，藍(lán)色區(qū)域?yàn)長800M的覆蓋范圍。

圖5 優(yōu)化策略示意圖

4.3 優(yōu)化效果比較

參數(shù)優(yōu)化前后，分別對三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行VoLTE語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的拉網(wǎng)測試，測試指標(biāo)有RSRP（接收信號(hào)強(qiáng)度）和SINR（信噪比）。其中覆蓋率統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按RSRP＞=-105dBm&& SINR＞=-3dB進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，相關(guān)比對結(jié)果如表7所示。通過相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化，使得UE在VoLTE語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的覆蓋率、RSRP、SINR等指標(biāo)均有不同程度地提升。

表7 參數(shù)優(yōu)化前后測試指標(biāo)比對

表7中沙河鎮(zhèn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)測試的RSRP、SINR優(yōu)化前比優(yōu)化后好，原因是優(yōu)化前的測試在好點(diǎn)路線重復(fù)較多，導(dǎo)致采樣點(diǎn)RSRP、SINR均值統(tǒng)計(jì)高。

5 總結(jié)

通過對VoLTE分層策略的優(yōu)化調(diào)整，使得原先由L1.8G和L800M分別覆蓋整個(gè)區(qū)域改為由L1.8G和L800M補(bǔ)充覆蓋，使終端UE盡可能地使用信號(hào)強(qiáng)度好的頻點(diǎn)。在不增加基站資源的情況下，有效改善了覆蓋區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，對后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和提升設(shè)備的資源利用有借鑒意義。