一種基于家庭寬帶與MR數據的室內無線測量方法

龐 宇,汪 洋

(中國工業互聯網研究院安徽分院,安徽 合肥 230093)

0 引言

隨著移動網絡的快速建設,移動4/5G網絡早已在各地實現了廣泛覆蓋。但隨著城市建設的進行,城區樓宇大量增加。無線網絡環境和人群分布持續發生改變,各地補點和優化需求持續存在。室內無線覆蓋成了當前城區網絡建設和優化工作的難點,為了獲得室內無線覆蓋的真實情況,電信運營商進行了多種方案的研究。目前主要采取以下方法進行室內信號測量:一是在樓宇附近進行道路測試,推斷樓內信號質量;二是CQT室內測試,無線工程師攜帶專用設備進入樓宇,在樓道內對各個樓層進行信號抽測;三是指紋庫法,利用MR數據、工參建立起無線覆蓋指紋庫,通過MR上報的主鄰小區覆蓋場強與指紋庫的主鄰小區場強進行匹配,獲得室內覆蓋信息。

以上3種主流方法具有明顯的不足。方法一中,道路測試只能測試地面附近的信號強度,與高層無線環境有著巨大的差異;方法二中CQT測試僅在樓道中進行[1],樓道內的信號與用戶室內信號強度RSRP有著30～60 dB的差距[2],測試結果不夠精準;同時CQT樓宇測試的工作量極大,效率很低。方法三是近期移動集團的課題創新,利用MR定位技術,根據工參(經緯度、天線指標、方向角、掛高等)、傳播模型、地物信息建模仿真,得到整個地理區域內RSRP信號覆蓋指標,建立覆蓋指標指紋庫,然后通過MR上報的主鄰小區覆蓋場強與指紋庫的主鄰小區場強,按照余弦匹配算法進行匹配[3],各MR點通過余弦匹配算法匹配到指紋庫,該指紋對應的柵格位置即可認為是該用戶MR的定位位置。該方案在效率和準確率上較前兩種方法均有不小的提升,目前的定位精度可達100×100 m范圍。

本文提出一種基于移動家庭寬帶、MR數據關聯獲得居民室內無線覆蓋指標的方法,用戶MR定位完全依靠用戶通過Wi-Fi接入移動寬帶后上報的有效IMSI或MSISDN與MR匹配得到的結果,極大提升了定位的精確性。

1 關鍵技術介紹

1.1 主要概念

1.1.1 硬采集

硬采集是指在通信網絡的物理傳輸上采取特定硬件完成信令數據的采集收斂,如分光器、TAP(測試接入端口)、高阻頭搭接、交換機鏡像等實施復制分流。本次硬采位置為移動寬帶接入BAS口位置及S1-MME口位置,移動寬帶口用戶面數據及S1-MME口數據由硬采獲得。

1.1.2 軟采集

軟采集是指主設備廠家主動輸出信令數據,采集方只需通過軟件接收就能完成采集收斂工作。軟采集比硬采集的優勢在于采集的工作量小,理論上所有信令都可以由軟采實現,但是涉及主設備的改造,目前只有eNB以下側的信令由軟采實現,因此軟采信令包含了豐富的無線側信息。軟采主要能夠獲取Uu接口、X2接口及Uu-EXTEND(Uu口其他測量參數)信息[4],軟采信令包含了無線鏈路、測量參數和測量報告等豐富的無線信息。

1.2 實現思路

家庭寬帶數據獲取流程如圖1所示。室內用戶的手機終端UE通過Wi-Fi信號接入移動家庭寬帶。移動寬帶接入服務器BAS發出控制信息,在接入層使用硬采集方式獲取移動寬帶入口側的用戶面數據。解析采集到的上網數據,獲取其中的IMSI號或者MSISDN號。

圖1 家庭寬帶數據獲取流程

對MSISDN有效性進行篩選,此MSISDN號為實時使用移動寬帶業務的用戶號碼:硬采移動寬帶BAS口用戶面海量數據,篩選、甄別出有效MSISDN(此MSISDN號為實時使用移動寬帶業務的用戶號碼),形成Time、寬帶賬戶、MSISDN等數據表格。

甄別后的MSISDN通過Time、IMSI或者MSISDN關鍵字段和終端與LTE網絡交互的S1-MME口數據進行匹配,匹配后數據包括Time、IMSI、MSISDN、MmeC、MmeUeS1apId等信息。將匹配后數據與終端同時間段上報的MR數據通過Time、MmeC、MmeUeS1apId進行匹配。從而達到用戶LTE-MR數據(主要包括主服小區、測量鄰區覆蓋信息)精確定位到某戶家庭寬帶賬戶,而移動家庭寬帶賬戶與家庭住址綁定,最終得到移動寬帶用戶家庭LTE室內覆蓋情況。

2 詳細流程

2.1 MSISDN有效性篩選

MSISDN有效性篩選的主要目的是獲取UE用戶真實MSISDN信息,而不是用戶終端無線網上報的非真實(臨時)MSISDN,主要甄別方法有以下幾種:

(1)用戶注冊使用的MSISDN。

(2)用戶購物、訂場時候上報的MSISDN。

(3)用戶繳費時候上報的MSISDN。

硬采BAS口用戶面登錄寬帶賬戶業務面數據,具體數據如表1所示,表中寬帶賬戶指的為用戶家庭寬帶融合賬戶登錄用戶名;MSISDN為用戶通過Wi-Fi登錄家庭寬帶發生業務過程中上報的終端MSISDN號,實際采集數據為完整MSISDN數據。

表1 BAS口寬帶賬戶信息

2.2 獲得精確定位信息

收集移動寬帶融合賬戶登錄用戶名對應的家庭住址,如表2所示。

表2 寬帶登記信息

匹配2.1、2.2小節中的數據,得到MSISDN手機號與用戶家庭位置的匹配信息,如表3所示。用戶家庭寬帶登記的位置信息準確度高,可以直接作為終端位置信息。

表3 BAS口獲取與寬帶登記信息匹配

2.3 硬采集數據獲取

硬采S1-MME控制面海量數據,數據主要包括Time、IMSI、MSISDN、MmeC 、MmeUeS1apId,具體硬采S1-MME控制面數據如表4所示。

表4 S1-MME控制面數據

2.4 家庭寬帶數據與硬采數據關聯匹配

將2.2小節中數據與2.3小節中的數據通過字段Time和MSISDN關聯匹配,匹配后的表格包含了手機號碼(MSISDN)和用戶詳細地址等關鍵信息,如表5所示。

表5 寬帶數據與MME數據

2.5 MR(測量報告)數據關聯

通過軟采的方式獲得MR數據。MR數據是基于ms顆粒級的控制面信令數據,因此具有海量的特性[5],可反映用戶在業務態時主服務小區及鄰區的網絡質量及網絡覆蓋水平。3GPP TS 25.331定義了同頻測量、異頻測量、質量測量、UE內部測量、UE位置測量、業務量測量等各種測量報告的格式要求。

測量是LTE系統的一項重要功能。物理層上報的測量結果可以用于系統中無線資源控制子層完成諸如小區選擇/重選及切換等事件的觸發,也可以用于系統操作維護,觀察系統的運行狀態。網絡設備應具有測量所規定測量報告數據的能力。測量方式采用周期測量時,可在測量任務定制時對上報周期進行配置。LTE-MR按照測量數據分類可以分為MRO、MRE、MRS。其中MRO是周期性觸發,需要配置上報周期[6],在設備側進行定義(本算法依據MRO數據);MRE是事件觸發,利用網絡開啟的時間測量,無需另外開啟測量;MRS是基于運營商定義的統計級數據,包括一維統計和二維統計。

MRO源數據主要包括以下字段:reportTime、eNBid、MmeCode、MmeGroupId、MmeUeS1apId、MR.LteScRSRP、MR.LteNcRSRP、MR.LteScRSRQ、 MR.LteNcRSRQ、MR.LteScEarfcn、MR.LteScPci、MR.LteNcEarfcn、MR.LteNcPci、 MR.LteScRTTD、MR.LteScPHR、MR.LteScRIP、MR.LteScAOA、MR.LteScPlrULQci1～9、MR.LteScPlrDLQci1～9、MR.LteScSinrUL、MR.GsmNcellBcch、MR.GsmNcellCarrier RSSI、MR.GsmNcellNcc、MR.GsmNcellBcc、MR.TdsPccpchRSCP、MR.TdsNcellUarfcn、MR.TdsCell ParameterId。其中MR_LteScRSRP字段代表無線信號的電平值,通常將其作為信號強度的度量值。將MR的數據進行簡化處理,保留所需部分,得到如表6所示數據。其中,MR.LteScRSRP樣本數據與具體場強的對應關系如表7所示。

表6 MRO數據

表7 RSRP電平值映射

通過Time、MmeC、MmeUeS1apId 3個字段匹配2.4、2.5小節中的數據表格,得到最終數據表,此表包含了詳細室內地址與實時無線信號強度,可以準確反映室內無線信號的強度,如表8所示。

表8 室內精確定位電平值

以上5個小節步驟可以歸納為如下流程:通過關聯用戶寬帶BAS口、S1-MME口、Uu口MR數據,最終獲得移動寬帶住宅內部LTE覆蓋信息。最終數據主要包含以下覆蓋信息:具體小區名、樓棟號、戶號、時間點、主服小區覆蓋質量(小區號、主服小區RSRP/RSRQ)、鄰區信息(鄰區PCI、頻點、鄰區RSRP/RSRQ)等。具體方法流程如圖2所示。

圖2 室內覆蓋測量流程

3 結語

綜上所述,在通信運營IT化的趨勢下,運營商更容易獲得網絡各維度數據,相關專業的數據匹配能夠幫助網絡工程師開拓思路,解決更多難題。本文將網絡部MR數據和政企家寬數據相結合,利用移動家寬經緯度準確的優勢成功獲取室內覆蓋指標,大大提升了室分覆蓋的精確性,為深度覆蓋問題解決提供了準確的數據。此方法從LTE室分測試進行了舉例,可對5G網絡的室分測量提供參考,為5G深度覆蓋規劃提供依據。