一種基于MR的LTE網(wǎng)絡(luò)需求識(shí)別方法

王雅紅　于仰源　王磊

摘 要

本文將MR數(shù)據(jù)分為室內(nèi)、室外兩種場(chǎng)景來分析，重點(diǎn)分析RSRP、SINR、用戶數(shù)、流量四個(gè)指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系。室外場(chǎng)景側(cè)重SINR與流量之間的關(guān)系，室內(nèi)場(chǎng)景側(cè)重RSRP與用戶數(shù)之間的關(guān)系，通過MR數(shù)據(jù)地理化等手段，得出一種LTE網(wǎng)絡(luò)問題及覆蓋需求的識(shí)別方法，并通過實(shí)例來驗(yàn)證方法的有效性。對(duì)MR（Measurement Report）測(cè)量報(bào)告的統(tǒng)計(jì)分析對(duì)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的評(píng)估有著非常重要的意義。對(duì)MR大數(shù)據(jù)的挖掘仍有很大的可研究空間。同時(shí)MR數(shù)據(jù)分析是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究的一個(gè)重要方向。

【關(guān)鍵詞】LTE MR 測(cè)量報(bào)告 深度覆蓋 識(shí)別方法 關(guān)聯(lián)性 MR地理化

1 引言

截止2015年底，中國(guó)已經(jīng)建成了世界最大的LTE網(wǎng)絡(luò)，三大運(yùn)營(yíng)商均已經(jīng)完成了縣級(jí)以上的4G網(wǎng)絡(luò)部署。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)由建設(shè)初期的廣覆蓋逐步向深度覆蓋轉(zhuǎn)變，深度覆蓋是無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的難點(diǎn)及重點(diǎn)，如何精準(zhǔn)的規(guī)劃建設(shè)深度覆蓋需求站點(diǎn)，提升用戶感知，將成為未來網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵點(diǎn)。傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估方法（測(cè)試、話務(wù)統(tǒng)計(jì)、投訴等）受限于環(huán)境、設(shè)備、終端等主觀因素，無法客觀全面精準(zhǔn)的發(fā)掘網(wǎng)絡(luò)存在的問題。

MR數(shù)據(jù)分析相對(duì)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估方法具有客觀、全面、真實(shí)、有效等特點(diǎn)，本文通過分析海量MR數(shù)據(jù)，提出一種準(zhǔn)確識(shí)別網(wǎng)絡(luò)問題及覆蓋需求的新方法，對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有一定的指導(dǎo)意義。

2 LTE網(wǎng)絡(luò)MR原理

測(cè)量是LTE系統(tǒng)的一個(gè)重要的功能，MR（Measurement Report，測(cè)量報(bào)告）是指基站或終端基于一定周期或事件觸發(fā)上報(bào)生成的報(bào)告文件。一般來說，事件觸發(fā)的測(cè)量報(bào)告用于LTE系統(tǒng)的切換策略；而周期性觸發(fā)的MR數(shù)據(jù)（需要手動(dòng)開啟，并配置上報(bào)的周期），是每個(gè)在網(wǎng)終端及基站以一定周期上報(bào)的數(shù)據(jù)，包含RSRP、RSRQ、用戶數(shù)等幾十種字段信息，可以真實(shí)全面的記錄網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀。

3 識(shí)別方法及實(shí)例

3.1 指標(biāo)關(guān)聯(lián)性分析

RSRP、SINR、速率均是LTE網(wǎng)絡(luò)評(píng)估的關(guān)鍵指標(biāo)。RSRP表示接收信號(hào)的強(qiáng)度；SINR值等于導(dǎo)頻信號(hào)與干擾和噪聲之和的比值，表示當(dāng)前信道的質(zhì)量，是LTE系統(tǒng)的編碼方式和資源調(diào)度策略的關(guān)鍵指標(biāo)。LTE系統(tǒng)資源調(diào)度時(shí)，高SINR值映射選用高階編碼方式；資源調(diào)度算法根據(jù)信道質(zhì)量的好壞來決定UE分配到的RB個(gè)數(shù)（LTE系統(tǒng)資源調(diào)度算法，各個(gè)廠家間不完全相同）。

選取LTE測(cè)試樣本數(shù)據(jù)，將三個(gè)指標(biāo)分為室內(nèi)、外不同場(chǎng)景對(duì)分析，三個(gè)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)關(guān)系如圖1所示。

由圖1可以看出，室外道路與室內(nèi)場(chǎng)景的速率與SINR值均成正比關(guān)系；室外道路，由于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)相對(duì)復(fù)雜，干擾隨機(jī)性大：相同的SINR值，RSRP值域范圍較廣。SINR值與速率存在一定的關(guān)聯(lián)性，SINR值是網(wǎng)絡(luò)速率能力指標(biāo)。因此可初步得出結(jié)論：室外場(chǎng)景應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注SINR指標(biāo)。

室內(nèi)場(chǎng)景下，由于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)簡(jiǎn)單、干擾相對(duì)收斂：RSRP、速率與SINR均呈線性關(guān)系。測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)評(píng)估室內(nèi)場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)情況存在有一定的局限性，本文選取北方某省會(huì)城市的室內(nèi)忙時(shí)MR數(shù)據(jù)進(jìn)行指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性分析。

室內(nèi)無線環(huán)境相對(duì)純凈，干擾及噪聲較少，RSRP與SINR呈線性相關(guān)關(guān)系。室內(nèi)場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)問題區(qū)域，一般為深度覆蓋不足造成的，RSRP信號(hào)較差導(dǎo)致的SINR值低。即RSRP指標(biāo)的高低決定了室內(nèi)用戶體驗(yàn)好壞。但室內(nèi)流量與RSRP并不一定呈現(xiàn)線性關(guān)系：原因是室內(nèi)為流量高發(fā)區(qū)，業(yè)務(wù)集中，但用戶的業(yè)務(wù)流量數(shù)據(jù)特征具有很大的隨機(jī)性，同時(shí)也存在切換至WIFI情況；而用戶數(shù)與RSRP指標(biāo)具有一定的關(guān)聯(lián)性，實(shí)際室內(nèi)用戶數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖2。

如圖2所示，室內(nèi)場(chǎng)景下，伴隨著RSRP的提高，平均用戶數(shù)在迅速增加，并呈現(xiàn)幾何級(jí)增長(zhǎng)，由此可以看出RSRP是室內(nèi)場(chǎng)景的最關(guān)鍵指標(biāo)。

3.2 需求識(shí)別方法

本方法是基于MR數(shù)據(jù)的分析方法，選定MR數(shù)據(jù)中的RSRP、SINR、速率、用戶數(shù)四個(gè)指標(biāo)，分析指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)性，具體步驟如下：

步驟1：通過用戶投訴數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)及仿真結(jié)果進(jìn)行篩選，初步選定網(wǎng)絡(luò)問題區(qū)域進(jìn)行分析；

步驟2：對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行場(chǎng)景分類，分為室外場(chǎng)景或室內(nèi)場(chǎng)景；

步驟3：分場(chǎng)景具體分析MR數(shù)據(jù)的RSRP、SINR、速率、用戶數(shù)四個(gè)指標(biāo)，指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)性分為以下幾種情況；

步驟4（室外場(chǎng)景）：室外場(chǎng)景重點(diǎn)關(guān)注SINR指標(biāo)，并通過分析RSRP等相關(guān)指標(biāo)，確定區(qū)域?yàn)楦蓴_問題或是覆蓋問題，以及確定區(qū)域優(yōu)先級(jí)高低：

（1）干擾問題：若SINR指標(biāo)較差，RSRP指標(biāo)較好，表明區(qū)域干擾較大，再分析流量與SINR的相關(guān)關(guān)系，若相關(guān)性較大，則此區(qū)域?yàn)闃I(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域，且優(yōu)先級(jí)高；

（2）覆蓋問題：室外場(chǎng)景若SINR指標(biāo)較差，RSRP指標(biāo)差，表明區(qū)域?yàn)槿醺采w區(qū)域，再分析RSRP與用戶數(shù)的相關(guān)關(guān)系，若相關(guān)性較大，則此區(qū)域?yàn)樾枨髤^(qū)域，且優(yōu)先級(jí)高；

步驟4（室內(nèi)場(chǎng)景）：室內(nèi)場(chǎng)景重點(diǎn)關(guān)注RSRP指標(biāo)，并通過分析用戶數(shù)及流量指標(biāo)，確定該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)權(quán)重的大?。?/p>

（1）權(quán)重高：若RSRP指標(biāo)差，同時(shí)區(qū)域內(nèi)用戶多、流量大，此區(qū)域?yàn)樾枨髤^(qū)域；

（2）權(quán)重低：若RSRP指標(biāo)差，但用戶數(shù)較少、業(yè)務(wù)密度小，此區(qū)域可暫緩實(shí)施。

網(wǎng)絡(luò)問題區(qū)域需求識(shí)別流程如圖3。

3.3 覆蓋需求實(shí)例

3.3.1 室外覆蓋需求實(shí)例

選取北方某省會(huì)城市的密集市區(qū)區(qū)域，該區(qū)域?qū)儆诔鞘猩虅?wù)辦公區(qū)，具有人流量大、業(yè)務(wù)密集、用戶集中等特點(diǎn)。區(qū)域內(nèi)已建設(shè)LTE基站4個(gè)，基站開通后持續(xù)接到用戶投訴，反映上網(wǎng)速率低、用戶體驗(yàn)較差。

通過路測(cè)結(jié)果顯示，該區(qū)域道路覆蓋良好，RSRP與SINR均滿足覆蓋指標(biāo)，如圖4所示。

該區(qū)域存在大量居民小區(qū)及高層建筑，路測(cè)的結(jié)果只反應(yīng)道路的覆蓋情況，缺乏道路以外區(qū)域的覆蓋信息；另外路測(cè)結(jié)果受終端類型、測(cè)試車輛、測(cè)試人員等主觀因素制約，不能客觀全面的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)存在的問題。

進(jìn)一步分析室外MR數(shù)據(jù)，首先關(guān)注RSRP和SINR指標(biāo)，由于該區(qū)域周圍宏站較多，區(qū)域內(nèi)多層住宅區(qū)域同時(shí)被多個(gè)基站覆蓋，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)干擾嚴(yán)重，SINR值覆蓋較差，如圖5所示。

得出結(jié)論如下：

（1）由于高層遮擋問題，此區(qū)域RSRP水平明顯下降，下降約10db；

（2）RSRP仍維持在-100dbm左右，基本滿足覆蓋指標(biāo)；

（3）SINR區(qū)域內(nèi)指標(biāo)較差，區(qū)域內(nèi)干擾較嚴(yán)重；

（4）用戶數(shù)維持較高水平，表明RSRP滿足駐留條件（未達(dá)到切換門限，用戶仍駐留在4G網(wǎng)絡(luò)）；

（5）區(qū)域內(nèi)流量低：SINR值較低，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的用戶體驗(yàn)不佳，速率過低。

通過MR數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)問題后，通過調(diào)整“水利機(jī)械”基站的1扇區(qū)方位角和下壓下傾角優(yōu)化調(diào)整解決，并對(duì)區(qū)域周邊宏基站做聯(lián)合優(yōu)化調(diào)整，盡量減少現(xiàn)網(wǎng)干擾。調(diào)整后路測(cè)結(jié)果如圖6。

路測(cè)結(jié)果表明，區(qū)域內(nèi)SINR值分布明顯改善，符合優(yōu)化方案預(yù)期。調(diào)整后投訴減少，回訪用戶反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)問題基本解決。

3.3.2 室內(nèi)覆蓋需求實(shí)例

選取中心城區(qū)某高層商住小區(qū)，該商住小區(qū)外圍是高層商務(wù)樓宇，多為塔式結(jié)構(gòu)，對(duì)無線信號(hào)衰減大；內(nèi)部為三排板式高層。小區(qū)東北角建有金洋會(huì)館宏站，天線掛高為27米，小區(qū)內(nèi)樓宇高層部分可能存在覆蓋不足。近期該小區(qū)陸續(xù)接到大量投訴，反映4G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較差，甚至個(gè)別區(qū)域存在脫網(wǎng)現(xiàn)象。

通過分析室內(nèi)MR數(shù)據(jù)，區(qū)域內(nèi)RSRP與SINR指標(biāo)分布存在強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，說明了高層樓宇存在弱覆蓋，同樣導(dǎo)致SINR值偏低，如圖7所示。

得出結(jié)論如下：

（1）整體RSRP覆蓋水平低，說明區(qū)域內(nèi)高層樓宇室內(nèi)覆蓋不理想；

（2）存在部分網(wǎng)格的RSRP值低于切換門限，導(dǎo)致用戶切換回落至3G；

（3）區(qū)域內(nèi)SINR值低，用戶體驗(yàn)差，同時(shí)SINR值與RSRP存在強(qiáng)相關(guān)關(guān)系；

（4）用戶數(shù)分布與RSRP存在相關(guān)關(guān)系，說明區(qū)域內(nèi)用戶數(shù)確實(shí)存在切換的情況，4G用戶進(jìn)入高層樓宇后由于電平過低無法駐留回落至3G；

（5）此區(qū)域室內(nèi)場(chǎng)景是流量高發(fā)區(qū)、業(yè)務(wù)高發(fā)區(qū)，說明此區(qū)域價(jià)值高；

通過MR數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)問題后，決定優(yōu)先新建室內(nèi)分布系統(tǒng)解決。分布系統(tǒng)開通后，該小區(qū)用戶及流量持續(xù)增加，表明室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)保證了室內(nèi)用戶駐留4G并分流周圍宏站的業(yè)務(wù)壓力。圖8是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化平臺(tái)提取的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了室分開通前后該區(qū)域宏站和室分的用戶數(shù)及吞吐量的數(shù)據(jù)對(duì)比。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)海量MR數(shù)據(jù)的分析，提出了一種識(shí)別深度覆蓋需求的方法，并通過測(cè)試、統(tǒng)計(jì)等手段進(jìn)行了驗(yàn)證；MR的數(shù)據(jù)分析在挖掘網(wǎng)絡(luò)問題、多手段優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)等課題上仍有巨大的研究潛力，是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究的一個(gè)重要方向。

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作者簡(jiǎn)介

王雅紅（1977-），男，山西省臨汾市人。碩士研究生學(xué)歷?，F(xiàn)為中國(guó)電信山西省分公司工程主管、通信工程師，從事2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及建設(shè)工作。研究方向?yàn)橐苿?dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。

于仰源，碩士學(xué)位。曾畢業(yè)與西安電子科技大學(xué)?，F(xiàn)為中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司第四分公司工程師，從事2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。主要研究方向無線接入網(wǎng)。

王磊，現(xiàn)任職于中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司第四分公司工程師，從事2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。主要研究方向無線接入網(wǎng)。

作者單位

1.中國(guó)電信山西省分公司 山西省太原市 030000

2.中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司第四分公司 河南省鄭州市 450000