LTE網(wǎng)絡鄰區(qū)自優(yōu)化功能探索及應用

劉建民+張明臣+田永超

【摘 要】為了解決LTE移動通信網(wǎng)絡中鄰區(qū)關系的配置及優(yōu)化問題，對不同廠家鄰區(qū)自優(yōu)化功能進行了探索，并在不同場景下進行了應用推廣。通過對試驗數(shù)據(jù)的分析，驗證了LTE網(wǎng)絡中鄰區(qū)關系自配置、自優(yōu)化和自操作的可行性，合理應用可減少鄰區(qū)核查和優(yōu)化工作量，同時給出了在實際工作中鄰區(qū)自優(yōu)化配置的應用方法和建議。

【關鍵詞】LTE ANR 自優(yōu)化

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.24.003 中圖分類號：TN929.53 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2016）24-0012-05

1 引言

隨著4G LTE網(wǎng)絡的建設和運營，帶來了大量網(wǎng)絡參數(shù)的調(diào)整以及海量用戶數(shù)據(jù)分析，工作量越來越大?；诖耍ㄐ胚\營商提出了SON（Self-Organizing Network，自組織網(wǎng)絡）的概念，旨在通過自動發(fā)現(xiàn)、自動配置、自動組織等功能來減少運營成本，提高操作效率，從而提升網(wǎng)絡性能和穩(wěn)定性。

本文對華為和中興4G設備的ANR（Automatic Neighbor Relation，自動鄰區(qū)關系優(yōu)化）功能進行了分析及驗證，研究了ANR功能在實際的網(wǎng)絡操作中如何根據(jù)現(xiàn)場情況進行合理設置，并對效果進行了驗證，分析了自動配置后出現(xiàn)的問題，對ANR功能需要完善的地方提出了建議，希望能為今后LTE網(wǎng)絡ANR鄰區(qū)優(yōu)化提供參考。

2 ANR原理及流程

目前4G設備廠家實現(xiàn)的SON功能中，針對鄰區(qū)提出了ANR功能，目的是希望實現(xiàn)鄰區(qū)的自配置（Self-configuration）、自優(yōu)化（Self-optimization）和自操作（Self-operation）。

ANR功能開啟后，在終端切換過程中可以自動發(fā)現(xiàn)漏配鄰區(qū)，并配合基站自動在鄰區(qū)列表中添加漏配鄰區(qū)，從而順利切換至該目標鄰區(qū)。結合X2鏈路的自建立功能，實現(xiàn)X2鏈路的建立，同時ANR能識別和刪除錯配、冗余鄰區(qū)。通過鄰區(qū)的自動管理，可以解決網(wǎng)絡中由于鄰區(qū)關系導致的KPI（Key Performance Indicator，關鍵績效指標）問題。

例如，ANR功控開啟后，添加一個鄰區(qū)的流程如圖1所示：

具體流程如下：

（1）服務小區(qū)啟動UE（User Equipment，用戶設備）測量服務小區(qū)和鄰區(qū)的信道質(zhì)量；

（2）UE檢測到服務小區(qū)和鄰區(qū)的信道質(zhì)量滿足切換條件，上報鄰區(qū)的PCI（Physical Cell Identity，物理小區(qū)標識）；

（3）服務eNodeB檢測到該PCI不在鄰區(qū)列表中，啟動ANR流程，下發(fā)CGI讀取命令，指示UE讀取該PCI所對應的鄰區(qū)的CGI信息；

（4）UE通過監(jiān)聽鄰區(qū)的系統(tǒng)消息，讀取鄰區(qū)的CGI和TAC；

（5）UE將讀取到的CGI上報給服務eNodeB，服務eNodeB即可添加到NCL和tempNRT中，然后完成切換。

當觸發(fā)ANR鄰區(qū)添加流程后，如果本端eNodeB與鄰區(qū)所在eNodeB之間沒有X2接口，本端eNodeB獲取到對端eNodeB的信息，并根據(jù)X2接口自建立條件設置來建立X2接口，實現(xiàn)后續(xù)的X2接口切換。

3 ANR功能設置方法及功能驗證

3.1 ANR鄰區(qū)自優(yōu)化功能網(wǎng)管設置

一般可以通過網(wǎng)管設置自動添加鄰區(qū)的切換次數(shù)及周期條件，實現(xiàn)未知目標PCI鄰區(qū)的自動添加；也可以設置自動刪除鄰區(qū)的統(tǒng)計周期、鄰區(qū)數(shù)量以及切換次數(shù)、切換成功率等條件，實現(xiàn)冗余鄰區(qū)的自動刪除。不同廠家不同版本的設置策略或條件選擇可能有所不同，應結合網(wǎng)絡具體情況適當設置。

3.2 ANR鄰區(qū)添加功能驗證

在試點評估之前，通過路測信令跟蹤，驗證4G設備可以實現(xiàn)ANR鄰區(qū)自添加功能。

下面的案例驗證了A基站-2扇區(qū)和B基站-1扇區(qū)的自動鄰區(qū)添加過程。這兩個基站間由于其他扇區(qū)有鄰區(qū)關系，已有X2接口。

（1）終端占用A基站-2扇區(qū)，上報ANR檢測到的小區(qū)信息（PCI=93），信號比服務小區(qū)高于門限；

（2）服務eNodeB下發(fā)測量配置，啟動UE測量該PCI=93小區(qū)的CGI；

（3）UE進行CGI上報，目標小區(qū)為B基站-1扇區(qū)（見圖2）；

（4）X2切換的源側(cè)eNodeB和目標eNodeB進行切換信息交互，空口下發(fā)切換執(zhí)行命令的RRC（Radio Resource Control，無線資源控制）連接重配消息給終端，完成切換。

至此，通過ANR自動鄰區(qū)添加功能完成了向目標小區(qū)的切換，同時補充了相應鄰區(qū)關系。經(jīng)過測試驗證，4G設備（華為、中興）均能實現(xiàn)ANR自動鄰區(qū)添加功能，可以進一步開展ANR試點應用評估。

4 ANR功能試點評估

4.1 ANR鄰區(qū)調(diào)整數(shù)量及切換性能統(tǒng)計分析

2015年10月底，在北辰區(qū)開展ANR試點評估。該區(qū)域4G設備廠家為中興，設置ANR鄰區(qū)自優(yōu)化規(guī)則為：自動添加條件為1小時內(nèi)有1次切換嘗試（次數(shù)不可調(diào)），自動刪除條件為24小時周期內(nèi)無切換嘗試且鄰區(qū)數(shù)量已滿64條（64條不可調(diào)）。

以北辰區(qū)開啟ANR后一周鄰區(qū)調(diào)整情況及鄰區(qū)切換情況分析為例，評估ANR功能對鄰區(qū)關系及切換性能的影響。

（1）ANR鄰區(qū)影響數(shù)量分析

北辰區(qū)開啟ANR試點一周以來，通過ANR自動添加鄰區(qū)關系18 553條（次），自動刪除鄰區(qū)5 393條（次）。各檔距離自動添加及刪除鄰區(qū)數(shù)量如圖3所示：

通過分析可知，北辰區(qū)開啟ANR功能一周以來，自動添加的鄰區(qū)主要集中在5 km以內(nèi)，5 km以上較少，10 km以上也有零星添加。而自動刪除的距離也集中在5 km以內(nèi)，經(jīng)核實，大多數(shù)與斷站故障、扇區(qū)同PN調(diào)整等因素有關。

（2）各檔距離ANR添加鄰區(qū)的切換數(shù)量及成功率分析

北辰區(qū)開啟ANR試點一周以來，通過ANR自動調(diào)整的鄰區(qū)關系中，各檔距離切換請求數(shù)量及成功率如圖4所示：

通過分析可知，北辰區(qū)開啟ANR功能一周以來，絕大多數(shù)切換請求集中在5 km以內(nèi)的鄰區(qū)對，成功率一般在95%以上。5 km以上的切換次數(shù)較少，切換成功率整體偏低，波動較大。后續(xù)需要進行覆蓋范圍調(diào)整或鄰區(qū)優(yōu)化，減少越區(qū)覆蓋、超遠鄰區(qū)及PCI混淆。

4.2 鄰區(qū)完善及覆蓋評估

通過ANR鄰區(qū)自動添加，能夠發(fā)現(xiàn)并解決鄰區(qū)漏配問題。此外，根據(jù)鄰區(qū)數(shù)量及切換統(tǒng)計，可以對小區(qū)覆蓋及鄰區(qū)配置合理性進行核查評估。

（1）漏配鄰區(qū)自動添加

案例1：云錦世家-0扇區(qū)添加漏配鄰區(qū)

云錦世家基站打開ANR自動鄰區(qū)檢測，其0小區(qū)檢測到楓橋園-2扇區(qū)有切換請求。該小區(qū)鄰區(qū)配置及ANR添加鄰區(qū)如圖5所示。

經(jīng)確認，通過ANR添加的鄰區(qū)屬于鄰區(qū)漏配，鄰區(qū)配置得到完善。

（2）越區(qū)覆蓋問題輔助定位

打開ANR自動鄰區(qū)功能以后，除解決了確實屬于鄰區(qū)漏配的問題之外，也能通過對添加后的鄰區(qū)分析，發(fā)現(xiàn)越區(qū)覆蓋的問題。

通過篩選鄰區(qū)距離，再根據(jù)所處是城區(qū)還是農(nóng)村環(huán)境以及周邊基站距離的遠近，設定距離判斷范圍，找出添加的過遠鄰區(qū)。

案例2：浯水道基站越區(qū)覆蓋問題分析及優(yōu)化

打開浯水道-0扇區(qū)ANR開關，通過鄰區(qū)添加檢測到3個小區(qū)（柳林賓館-2、毛織廠-1和暢水園-1），中間均已經(jīng)相隔5層以上基站，而本小區(qū)覆蓋范圍基本正常，屬對方小區(qū)越區(qū)覆蓋過來導致，如圖6所示：

通過核查這3個扇區(qū)工參，發(fā)現(xiàn)電傾角均為0°，存在越區(qū)可能。加大電傾角并刪除鄰區(qū)后，未再次添加該鄰區(qū)。

4.3 性能指標改善

提取試驗站點前一周忙時指標與開啟兩周后指標進行對比可知，各項指標平穩(wěn)，大部分有所改善。RRC連接成功率改善0.08個百分點，E-RAB（Evolved Radio Access Bearer，演進的無線接入承載）建立成功率改善0.04個百分點，系統(tǒng)內(nèi)切換成功率改善0.3個百分點。

通過對比可知，開啟ANR功能后，系統(tǒng)內(nèi)切換成功率改善明顯，連接成功率、掉線率均保持平穩(wěn)或有所改善。分析表明，通過ANR功能可以及時、按需完善鄰區(qū)配置，提高移動保持性能。

4.4 鄰區(qū)自刪除設置的影響分析

ANR鄰區(qū)自刪除的設置是否合理，會對鄰區(qū)關系的有效性及合理性產(chǎn)生明顯的影響。

鄰區(qū)自刪除判決周期時間設置長短會對自刪除效果產(chǎn)生影響。若設置周期時間短，則統(tǒng)計的準確性不是很高，會導致頻繁添加，但對冗余鄰區(qū)刪除較快；設置周期時間越長，刪除判決越準確，自刪除優(yōu)化效果會越好，但會導致鄰區(qū)冗余。通過試驗，一般設置為1天較為合理。

5 實際工作中的配置建議

ANR功能的開啟，可以自動添加漏配的關鍵鄰區(qū)，提高鄰區(qū)切換及保持性能。同時，通過ANR自動添加的鄰區(qū)關系，也能發(fā)現(xiàn)覆蓋越區(qū)的情況，可以據(jù)此進行越區(qū)天線的調(diào)整，確保網(wǎng)絡結構的合理性。但由于ANR自動添加鄰區(qū)較為容易，而自動刪除的條件限制較多，可能帶來超遠鄰區(qū)、鄰區(qū)冗余、目標PCI混淆等問題，需要進行有針對性地分析排查，以解決越區(qū)覆蓋及鄰區(qū)誤配、PCI規(guī)劃復用等問題。

5.1 ANR功能的優(yōu)點及負面影響

根據(jù)以上分析評估，確認開啟ANR功能后有以下益處：

（1）打開ANR自添加和自刪除開關，能實現(xiàn)及時添加漏配鄰區(qū)，提高鄰區(qū)切換性能；

（2）對鄰區(qū)優(yōu)化維護工作有所幫助，提升工作效率；

（3）通過自動添加的鄰區(qū)關系列表，根據(jù)基站密集程度，設置距離過遠的門限，對超過門限的扇區(qū)進行功率、天線傾角核查，從而進行過遠覆蓋扇區(qū)的調(diào)整，以解決越區(qū)造成的MOD3干擾等問題。

如果偶然添加了較遠處的扇區(qū)，在新開站有同PCI扇區(qū)的情況下，附近鄰區(qū)不會通過ANR流程自動加入鄰區(qū)之中，鄰區(qū)切換目標會出現(xiàn)混淆，導致切換失敗增多。因此，在新開站時注意核查周邊小區(qū)的鄰區(qū)關系及PCI配置，通過調(diào)整較遠扇區(qū)的覆蓋、PCI或者刪除較遠鄰區(qū)等措施，確保近處鄰區(qū)的合理添加。

5.2 ANR功能的配置策略建議

在配置ANR策略時應注意如下：

（1）需要注意設置合理的判決周期門限等參數(shù)設置，尤其是鄰區(qū)自刪除周期的設置要兼顧鄰區(qū)切換的需求以及鄰區(qū)操作的效率；

（2）建議對關鍵鄰區(qū)進行手動添加，關鍵鄰區(qū)包括本站扇區(qū)、正對扇區(qū)第一層基站的所有扇區(qū)，建議新開站每個扇區(qū)至少為15條，其余扇區(qū)可通過ANR實現(xiàn)；

（3）省際之間若已配置切換鏈路，可在邊界打開ANR功能并定期核查鄰區(qū)切換性能，如果與外省沒有切換鏈路，則鄰近外省的基站不能打開該功能，鄰區(qū)需要手動添加和刪除。

6 結束語

綜上所述，通過對不同廠家、不同場景下ANR鄰區(qū)自優(yōu)化的評估分析，該功能在合理配置的情況下行之有效，建議在鄰區(qū)優(yōu)化人員不足的場景，根據(jù)不同廠家設備的ANR配置能力，適當設置鄰區(qū)自動添加、自動刪除的條件，啟用ANR鄰區(qū)自優(yōu)化功能。同時，在配置該功能后，需要定期開展相關鄰區(qū)分析和切換性能分析，以減少越區(qū)覆蓋、鄰區(qū)誤配、PCI混淆、冗余鄰區(qū)等問題，從而保障并提升網(wǎng)絡性能。

參考文獻：

[1] 中國電信集團有限公司. 中國電信LTE混合組網(wǎng)試驗網(wǎng)工程設計規(guī)范[Z]. 2013.

[2] 戴源，朱晨鳴，王強，等. TD-LTE無線網(wǎng)絡規(guī)劃與設計[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2012.

[3] 易睿得. LTE系統(tǒng)原理及應用[M]. 北京： 電子工業(yè)出版社， 2012.

[4] 王映民，孫韶輝. TD-LTE技術原理與系統(tǒng)設計[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2010.

[5] 華為技術有限公司. LTE網(wǎng)絡規(guī)劃優(yōu)化技術[Z]. 2014.

[6] 程鴻雁，朱晨鳴，王太峰，等. LTE FDD網(wǎng)絡規(guī)劃與設計[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[7] 華為技術有限公司. 390系列基站參數(shù)參考（V100R 008C00_02， eNodeB）（CHM）-CN[Z]. 2013.

[8] 華為技術有限公司. 390系列基站性能指標參考（V100R 008C00_02， eNodeB）（CHM）-CN[Z]. 2013.

[9] 3GPP TS 36.331. Radio Resource Control （RRC）[S]. 2014.

[10] 3GPP TS 36.214. Physical layer Measurements[S]. 2014.