基于城市復雜環境的LTE無線網絡優化方法研究

邵 娜

（中國聯合網絡通信集團有限公司商丘市分公司，河南 商丘 476000）

0 引言

隨著我國城市移動互聯網用戶不斷增多，對LTE無線網絡的運行環境產生了巨大影響，導致其運營質量下降。因此，在城市復雜環境下，應積極尋找優化LTE無線網絡的措施，進而提高移動信息數據傳輸的安全性和穩定性。

1 LTE無線網絡概述

LTE技術是由3GPP組織制定的UMTS技術標準的長期演進[1]。相較于傳統的無線網絡交互方式，LTE技術是MIMO技術和OFDM技術整合之后的結果，能有效提高信息數據的傳輸速度、效率及整個技術方案的頻譜效率。簡單來說，LTE技術擴大了無線網絡系統所覆蓋的范圍以及該系統的容量。LTE無線網絡系統按照組成結構進行劃分，可分為兩個網絡單元，即EPC單元和eNode B單元，這兩個單元承擔著不同的任務和責任[2]。其中，EPC網絡單元主要是負責LTE無線網絡中的核心網絡部分，主要工作內容是處理無線網絡中大量的信息及各項數據。EPC網絡單元通過統一處理網絡相關數據，實現高效的網絡服務，并為LTE無線網絡的運行構建出高效、穩定的環境。eNode B網絡單元的主要作用是提高入網行為的安全穩定性。通過在較高效率下管控入網行為，進而實現入網管理。LTE無線網絡的具體組成如圖1所示。

圖1 LTE無線網絡具體組成

2 城市復雜環境下LTE無線網絡運行現狀

2.1 LTE無線網絡在大型公共場館的運行現狀

隨著我國社會經濟的快速發展，人們的生活質量逐步提高，對文化和物質的要求也在逐漸增多。在我國城市化進程快速推進下，為滿足人們日益增高的精神需求，建設了許多圖書館、體育館及會展中心等建筑。隨著科學技術的迅猛發展，移動網絡、智能手機的普及范圍越來越大，人們對無線網絡的需要量和要求在不斷提高。一般情況下，大型公共場館的LTE無線網絡覆蓋范圍是以全覆蓋為主，但網速較慢，主要只是滿足人們短期瀏覽的需求，無法下載影片或是其他文件。由于大型公共場館的活動較多，一旦舉行活動，人流量也會增加，導致同期使用LTE無線網絡的人數增加。而LTE無線網絡在此類場所中具有上下行鏈路不平衡的特點，下行流量低于上行流量。因此，在活動舉行過程中，人們使用LTE無線網絡上傳視頻或是圖片等數據時，會出現網絡繁忙的現象。大型公共場館在未舉辦活動期間，場館內人流量較少，業務量也就隨之降低。可見，大型公共場館的LTE無線網絡的業務量在不同時期存在較大差別。此外，因為大型公共場館空間較大，且較為開闊，而LTE無線網絡所采取同頻覆蓋。這就造成網絡運行極易受到干擾，且接通率和信息數據的傳輸效率較低，無法切實滿足用戶的使用需求。

2.2 LTE無線網絡在商業區的運行現狀

商業區又被稱為CBD，基本是一座城市最為繁華的地區，是城市的中心地帶。由于商業區的高端用戶較多，LTE無線網絡的運行質量直接影響各大網絡運營商的經濟收入與企業形象。目前，我國LTE無線網絡在商業區的運行質量較高。但是，由于商業區的建筑物較多且較為密集，建筑結構較為復雜，導致無線網絡傳播環境更為復雜。不僅如此，商業街建筑的內部結構變動較勤，導致LTE無線網絡的運行環境變動較大。雖然從整體看來，LTE無線網絡在商業街的覆蓋率和運行效率較高，但有關數據調查結果表明，商業街室內的LTE無線網絡覆蓋深度不足。

2.3 LTE無線網絡在校園的運行現狀

對于校園而言，學生數量龐大，是各大網絡運營商爭取的主要用戶群體。而且，學生因自身年齡特點，對新鮮事物接受的程度較高，對互聯網的接觸時間短，忠誠度較低，這也是運營商爭取學生的原因之一。LTE無線網絡在覆蓋校園時，由于用戶較為集中，因此，無線網絡的運營現狀可從時間上進行分析。在時間上，學生在上課時LTE無線網絡的運行較為平穩；在午休時，由于集中使用的人群過多，LTE無線網絡出現運行質量波動；在晚上，LTE無線網絡主要使用人群則是住校生，網絡運行環境較好。不僅如此，LTE無線網絡在學校運行具有一定的潮汐效應。這主要是因為學校的住校生生活作息一致，導致其使用的時間相同，進而出現潮汐效應。相關調查結果表明，LTE無線網絡出現峰值時是在晚上23:00—00:00以及早上 09:00—12:00[3]。

2.4 LTE無線網絡在沿江沿湖道路的運行現狀

由于我國部分地區的相關建筑會沿江而建，造成沿江沿湖道路聚集了大量的人流。我國此類型地區LTE無線網絡運行主要有兩個問題，分別是信號覆蓋的連續性較差以及信號干擾情況明顯。造成信號覆蓋連續性較差的原因主要是沿江沿湖道路的走勢較為曲折，無線傳播環境較為復雜。而且，由于此類型地區的高檔住宅建筑或是餐飲娛樂設施較多，這導致無線網絡的室內覆蓋和室外覆蓋差異性較大。無線信號干擾現象的出現主要是因為湖面和江面的發射性，從而導致信號雜亂。不僅如此，沿江沿湖道路的地勢不高，極易出現越區覆蓋的情況，導致難以進行網絡優化。

3 城市復雜環境下LTE無線網絡的優化方法

3.1 LTE無線網絡在大型公共場館的優化方法

由于大型公共場館的LTE無線網絡具有突發性業務多、網絡運行質量波動大等特點，因此，在優化該場所的無線網絡時，主要采取優化無線網絡覆蓋方式、優化網絡容量以及控制干擾情況等措施。

第一，優化LTE無線網絡的覆蓋方式。有關實驗數據表明，LTE無線網絡在覆蓋大型公共場館時，為了達到最佳性價比，需要采用縱向分區和橫向分區相結合的方式。縱向分區主要指的是使用室內分布系統，對場館內看臺上下區域進行覆蓋；橫向分區指的是在大型公共場館的四個方向角放置基站，進而以兩扇區的方式對看臺進行無線網絡覆蓋。通過將縱向分區與橫向分區相結合，能有效提高無線網絡的覆蓋率，提高網絡運行質量。

第二，優化LTE無線網絡容量。由于大型公共場館較常舉辦活動，使用網絡的用戶較多，因此，科學擴大LTE無線網絡容量，能有效解決網絡繁忙的情況。在大型公共場館運行的無線網絡流量具有突發性的特征，所以，在優化無線網絡容量時，需要在前期使用相關業務模型進行流量數據的預測。之后再根據具體的數據對流量進行科學配置，以達到合理擴充、調整無線網絡容量的目的。具體的優化步驟是：首先，通過調查該場館以往活動的歷史數據，進而確定業務模型，以提高未來用戶吞吐量預測工作的準確性；其次，根據各大網絡運營商占比以及該場館的用戶數量明確上下行業務模型以及需要優化的用戶數量，進而對小區容量進行計算；再次，對小區接納配置進行科學評估，查看是否能夠滿足之前計算的小區容量。若評估結果無法滿足小區容量，那么需要對小區容量進行優化；若評估結果發現小區需要接納用戶的數量超出了小區容量，那么則需要對容量和覆蓋進行協同優化。

第三，優化干擾。在優化網絡覆蓋和容量后，只有有效控制干擾，才能發揮出LTE無線網絡的真正價值。在優化、控制大型公共場館的LTE無線網絡干擾時，采取主要的措施是對網絡運行數據進行測試，根據測試結果對小區的重疊覆蓋區進行調整。例如，調整方向角或是下傾角等。除此之外，還可以加設相關硬件設計，如相關天線等。

3.2 LTE無線網絡在商業中心區的優化方法

商業街是高端用戶集中的區域，具有網絡傳播環境復雜、業務流量高及基站密度高等特點。因此，在該類型地區進行LTE無線網絡運行優化時，主要是提高對無線網絡覆蓋控制的精細化程度，提高網絡覆蓋的全面性。不僅如此，在此基礎上，還要對LTE無線網絡進行容量優化，針對商業中心區的容量優化，主要包括對多頻組網的協同優化以及對負載平衡的優化[4]。

第一，優化LTE無線網絡在商業中心區的網絡覆蓋。首先，優化該地區無線基站的站址。在LTE無線網絡建設前期，主要是在原本的站址基礎上進行LTE無線網絡的覆蓋分析；在網絡運行期間，主要測試網絡運行數據，進而優化站址。其次，在選定基站的站址后，對基站的站型、基站天線及基站天線的安裝位置進行選擇、調整。另外，協同優化室內分布系統，提高室內無線網絡的覆蓋深度。在該過程中，需要重點優化商業街中建筑的高層及地下商場的無線網絡覆蓋情況。再次，科學調整LTE無線網絡的配置參數，對發射功率及用戶接入門限進行優化，嚴格把控重疊覆蓋的情況。

第二，優化LTE無線網絡容量。由于商業街自身特點，LTE無線網絡在該地區的業務量極高，所以，各大網絡運營商所選擇的都是多頻組網的方式。因此，在優化網絡容量時，也需要采取協同優化的方式。通過均衡的互相操作措施，提高該地區網絡使用率的平衡性，提高網絡運行速率。對于不同頻率同時覆蓋的區域，需要在使用量較少的時間段對這兩種網絡形式進行平衡優化，使重選優先級和異頻測量啟動門限等設置保持一致。

3.3 LTE無線網絡在大、中規模校園的優化方法

由于LTE無線網絡在校園運營時具有用戶密度高且用戶集中、話務潮汐效應明顯等特點。因此，在對該類型地區環境的LTE無線網絡進行優化時，主要是加大對網絡容量的保障，使無線網絡容量能夠滿足流量峰值的需求。同時，還要協同優化校園建筑室內、室外的無線網絡覆蓋情況。

第一，優化校園無線網絡容量。LTE無線網絡在校園運營時，由于數據的業務流量較高且話務量較多，所以，在對無線網絡容量進行優化時，主要目標是為話務量及業務流量提供有效的容量保障。因此，具體的優化措施是對基站小區進行多頻段擴容，通過新建FDD基站使流量分流，提高網絡容量對較大流量峰值的保障性能。另外，可通過RRU分裂等對室內分布系統進行優化。

第二，優化校園無線網絡覆蓋。對于網絡覆蓋的優化，可根據LTE無線網絡建設的階段采取不同的手段。若LTE無線網絡處于建設初期，那么在進行網絡覆蓋優化時，主要內容是通過增添FDD宏基站等對有效擴大覆蓋面；若是LTE無線網絡處于建設成熟期，在優化網絡覆蓋時，可采用新建、外引室內分布系統等措施，拓展校園內的階梯教室及餐廳等業務流量的熱點區域的網絡覆蓋深度。

第三，校園基站多且密集，干擾對用戶感知影響較大。校園是在較少的地理面積上聚集較多的人，且活動時間主要在室內，復雜的建筑極易影響信號的傳播，導致用戶無法有效使用無線網絡。因此，為有效提高無線網絡的抗干擾能力，需要對校園內部話務量較高的區域加強深度覆蓋。尤其是在加強室內無線網絡覆蓋深度時，可以采取RRU拉遠以及合路3G等措施。

3.4 LTE無線網絡在沿江沿湖道路的優化方法

對于沿江沿湖道路的LTE無線網絡，由于道路往往是依山而建或是沿江而建，所以此類型區域的網絡傳播環境較為復雜，導致網絡信號的連續性較差。不僅如此，由于江面和湖面具有較強的發射性，道路上的無線網絡基站信號會受到極大的干擾，進而導致網絡運行質量差。因此，針對這種環境，優化重點是控制干擾，并減少無線信號越區覆蓋，從而避免湖面或河面對沿江道路網線網絡信號的干擾。

第一，優化沿江道路的無線網絡覆蓋情況。在對沿江道路的LTE無線網絡覆蓋進行優化時，需要分為兩個方面，分別是對信號覆蓋較弱的地區進行完善以及減少無線網絡覆蓋的重疊地區。對于信號覆蓋較弱的地區，可通過增設基站補點等方式增強信號。同時，小區方向盡量不要正對江面，以有效減少來自江面的鏡面反射帶來的干擾。在減少重疊覆蓋區域時，主要是優化LTE無線網絡的站點基站參數，對天線的角度進行調整，進而減少重疊區域。

第二，優化沿江道路網絡信號的干擾控制。在優化該方面時，具體的優化方法是對此類型的道路進行劃分。在劃分后的每段道路上設置主覆蓋的無線網絡信號，并設置切換區域。針對無線網絡信號雜亂的情況，可以采取控制基站高度及對控制參數進行設置等措施。

4 結 論

LTE無線網絡對于無線網絡運行的安全性以及穩定性具有重要的作用。因此，在城市環境逐漸復雜的背景下，應深入探究LTE無線網絡的優化方法，通過調整網絡覆蓋情況以及優化網絡容量等方法，提高無線網絡運行的速率和穩定性。