基于軟硬采信令的高鐵LTE模擬路測應用研究

周國志　趙旺飛

為了對基于軟硬采信令的高鐵LTE模擬路測應用進行研究，首先分析了高鐵路線及高鐵用戶快速發(fā)展給運營商通信保障帶來的挑戰(zhàn)，重點闡述了基于覆蓋、質(zhì)量、干擾、切換、容量的高鐵五維分析體系，隨后通過搭建軟硬采信令平臺實現(xiàn)高鐵的模擬路測算法，創(chuàng)新高鐵小區(qū)識別過濾方法、高鐵用戶識別過濾方法、高鐵用戶位置定位和切點位置的判斷方法，制定高鐵LTE模擬路測及優(yōu)化策略，快速發(fā)現(xiàn)天線方位角不準確、切換掉話、干擾等復雜的無線側隱患問題，并可以有效減少人工路測的成本，具有一定的應用價值。

網(wǎng)絡信令 高鐵LTE 模擬路測 通信質(zhì)量

1 引言

中國移動的4G用戶數(shù)已經(jīng)超過5億，為確保中國移動4G用戶在乘坐高鐵的同時享受到中國移動優(yōu)質(zhì)的4G網(wǎng)絡服務，中國移動針對高鐵的通信保障，在傳統(tǒng)人工路測的基礎上探索建立LTE軟硬采信令的模擬路測解決方案，改變了傳統(tǒng)路測缺乏海量大數(shù)據(jù)的測試條件、線路單一且覆蓋范圍不全、問題端到端定界困難和測量路段局限等問題。

隨著廣東移動全省LTE網(wǎng)絡的成熟發(fā)展，目前各LTE接口信令采集條件已具備，包括軟采（Uu、X2）、硬采（S1-MME、S1-U、S11、S6a）等?，F(xiàn)階段，廣東移動已實現(xiàn)LTE軟采信令采集以及核心側共享平臺的搭建，具備了信令分析的基礎條件。

本文研究的LTE軟硬采信令的模擬路測通過對高鐵用戶移動場景下的快速識別和精準定位，實現(xiàn)線路用戶剝離與位置定位，實現(xiàn)對輕軌鐵路的無線性能整體評估與分析。利用網(wǎng)絡側的大數(shù)據(jù)對用戶行為的通信網(wǎng)絡日志進行綜合利用，結合定位手段實現(xiàn)對LTE網(wǎng)絡的“點、線、面”全網(wǎng)多場景的模擬測試，減少LTE日常測試工作量，并根據(jù)模擬測試反映的網(wǎng)絡真實情況進行多個維度的分析優(yōu)化，提升LTE用戶感知。

2 建立高鐵五維分析體系

建立五維分析體系，對海量線路用戶數(shù)據(jù)進行分析，輸出覆蓋、質(zhì)量、干擾、切換、容量等方面的問題。

維度一：覆蓋，分析RSRP、LTE覆蓋率和重疊覆蓋度，評估高鐵LTE無線覆蓋性能；

維度二：質(zhì)量，分析CQI、上線SINR等指標，評估高鐵LTE無線質(zhì)量性能；

維度三：切換，分析切換成功率、專網(wǎng)切出次數(shù)，評估高鐵無線持續(xù)性能；

維度四：干擾，分析上行干擾強度、模三干擾強度，評估高鐵無線干擾情況；

維度五：容量，分析公網(wǎng)用戶占比，評估高鐵LTE無線容量。

基于五維分析體系的網(wǎng)絡問題精準定位流程如圖1所示：

3 模擬路測算法與工作流程

3.1 基于軟硬采信令的模擬路測算法

基于軟硬采信令的高鐵LTE模擬路測通過利用LTE信令特征，無需人工測試，在信令接口上，通過抓取用戶通信過程信令，將高鐵線路上的用戶挖掘出來，并在GIS地圖上呈現(xiàn)其軌跡位置，從而實現(xiàn)高鐵路面覆蓋、質(zhì)量等的網(wǎng)絡呈現(xiàn)與路面問題定位。

（1）高鐵小區(qū)識別模型：首先根據(jù)輕軌路線圖層，將輕軌線路柵格化，得到每個柵格的中心經(jīng)緯度。然后基于每個中心點找距離最近的小區(qū)，將這個小區(qū)列表作為高鐵的小區(qū)列表。

（2）高鐵用戶識別模型：高鐵用戶具有移動性強、移動方向與軌跡固定、移動速度相對恒定等特點。信令具備用戶標識、信令時間點、占用站點小區(qū)標識等特性。物體移動相對論表明，用戶移動過程相對于基站是移動的，相對于本身車輛是靜止的。根據(jù)高鐵用戶在移動通信網(wǎng)絡中的移動特征，基于用戶、時間、登記的小區(qū)等維度建立高鐵用戶識別模型，精準區(qū)分高鐵用戶和路面用戶。

（3）高鐵用戶位置定位：路面屬于線狀物，用戶位置定位重點在于確定切點位置，再根據(jù)高鐵的速度特性，根據(jù)切換點與時間換算用戶不斷移動的位置。

（4）切點位置的判斷：切換前后占用小區(qū)的方向角等工參信息以及RSRP值，結合LTE傳播特性，通過線狀與切換前后小區(qū)的信息來進行切點位置的判斷。

3.2 基于LTE信令軟硬采的高鐵日常優(yōu)化流程

通過采集全量的信令數(shù)據(jù)，并導入輕軌沿線周邊工參、地理信息以及參數(shù)配置等數(shù)據(jù)，運用核心的識別、定位算法，結合本地化的偏置修正方案，在輕軌集中化分析平臺上輸出和呈現(xiàn)網(wǎng)絡評估和問題點，并通過優(yōu)化調(diào)整及驗證實現(xiàn)問題閉環(huán)。基于LTE信令軟硬采的高鐵日常優(yōu)化流程如圖2所示。

基于LTE信令軟采的日常優(yōu)化流程，實現(xiàn)全天候的日常優(yōu)化處理及提升日常工作效率：

（1）全天候處理：實現(xiàn)7×24小時的全天候輕軌網(wǎng)絡監(jiān)控，并可對歷史問題進行追溯分析；

（2）效率提升：數(shù)據(jù)采集、分析、優(yōu)化方案輸出，均由平臺一鍵式處理完成，縮減了運營商日常測試、分析的資源配置。

4 高鐵LTE模擬路測網(wǎng)絡性能與質(zhì)量評估

以廣珠城際軌道路線為例：廣珠城際軌于2005年12月18日正式動工，工程全線總長143 km，其中廣州至珠海主線長117 km，珠海站到珠海北站23 km，途經(jīng)廣州、番禺、順德、江門、中山、珠海。根據(jù)計劃方案，廣珠輕軌每天營業(yè)時間將從早上6時至深夜12時，設計日客運量55.7萬人。廣珠城軌珠海范圍經(jīng)停站包括：珠海北站、唐家灣站、明珠站、前山站、珠海站，途經(jīng)場景有郊區(qū)、高新區(qū)、高校、賽車場、隧道、城中村、密集城區(qū)、工業(yè)區(qū)。珠海站到明珠站車速為75 km/h，明珠站之后車速最高為200 km/h。

4.1 覆蓋評估

根據(jù)廣珠輕軌3個月的軟硬采數(shù)據(jù)，廣珠輕軌珠海段的LTE覆蓋率為85.02%，RSRP均值是-99.11 dBm，共發(fā)現(xiàn)有4個較為嚴重的弱信號覆蓋問題路段，分別是：珠海山前站附近、鳳凰隧道南路段、珠海北師大輕軌路段和珠海金鳳排洪渠路段。

基于LTE信令軟硬采的覆蓋評估分析呈現(xiàn)如圖3所示，通過分析得出結論：廣珠輕軌雙向平均接收電平為-99.11 dBm，覆蓋率為85.02%。

4.2 干擾評估

廣珠輕軌珠海段的整體模三干擾強度為23.01%，共發(fā)現(xiàn)有4個較為嚴重的模三干擾嚴重覆蓋問題路段，分別是：珠海東發(fā)大廈基站附近、珠海港昌路四附近、珠海東坑輕軌附近和珠海鳳凰山隧道南附近。

基于LTE信令軟硬采的干擾評估分析呈現(xiàn)如圖4所示，通過分析得出結論：廣珠輕軌雙向平均接收電平模三干擾強度為23.01%。

4.3 質(zhì)量評估

廣珠輕軌珠海段平均上行SINR為16.94 dB，整體上行質(zhì)量良好，極小部分路段上行SINR偏低?；贚TE信令軟硬采的覆蓋評質(zhì)量分析呈現(xiàn)如圖5所示。

4.4 切換評估

廣珠輕軌珠海段的整體切換成功率為96.89%，在珠海梅溪路交梅界路路口附近、珠海東坑工業(yè)區(qū)附近，切換成功率較低。

4.5 整體分析

廣珠輕軌的主要問題還是存在較多的弱覆蓋路段，主要存在于珠海山前站附近、鳳凰隧道南路段、珠海北師大輕軌路段、珠海金鳳排洪渠路段，干擾路段主要為珠海東發(fā)大廈基站附近、珠海港昌路四附近、珠海東坑輕軌附近、珠海鳳凰山隧道南附近，輸出具體問題點如表1所示。

5 結論

本文對基于軟硬采信令的高鐵LTE模擬路測進行了研究，并優(yōu)化基于運營商自主研發(fā)的軟硬采信令平臺，建立了覆蓋、質(zhì)量、干擾、切換、容量的高鐵五維分析體系，創(chuàng)新高鐵小區(qū)識別模型、高鐵用戶識別模型、高鐵用戶位置定位和切點位置的判斷方法，制定了基于軟硬采信令的高鐵LTE模擬路測及優(yōu)化策略，該策略僅需要在基站側開啟軟采功能，即可在高鐵集中化分析平臺上快速實現(xiàn)對高鐵、城軌、高速公路等重要區(qū)域場景的模擬路測，快速發(fā)現(xiàn)天線方位角不準確、切換掉話、干擾等復雜的無線側隱患問題，同時可以有效減少人工路測的成本，具有較高的應用價值。

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