影響LTE—R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的原因分析及處理措施

楊惠新

摘 要 隨著4G無線技術(shù)的普及，無線寬帶化已經(jīng)成為企業(yè)技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢。4G寬帶無線系統(tǒng)采用了LTE、智能天線、空間零缺陷等先進(jìn)的無線通信技術(shù)，支持終端的快速移動，能夠提供語音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)接入，具有覆蓋廣、容量大、高速移動、易于擴(kuò)容等特點(diǎn)，迅速得到了社會的廣泛應(yīng)用。文章對朔黃鐵路原平分公司LTE-R運(yùn)行開通以來，影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋的原因進(jìn)行了分析、探討，同時對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的意義、目的及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方式進(jìn)行總結(jié)。結(jié)論對提高維護(hù)LTE網(wǎng)絡(luò)安全及故障處理具有一定的借鑒價值。

【關(guān)鍵詞】LTE-R系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)覆蓋 原因分析 處理措施

為滿足2萬噸列車應(yīng)用業(yè)務(wù)的需求，新型寬帶移動通信系統(tǒng)（LTE-R）于2014年9月份在朔黃鐵路公司順利開通。如何保障LTE-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋安全，給專業(yè)維護(hù)人員提出了更高的要求，要達(dá)到這一目的，就必須不間斷的對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，統(tǒng)計整理原平分公司管內(nèi)LTE-R系統(tǒng)開通運(yùn)行以來網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析、探討，提出相應(yīng)的解決措施，對于后期故障處理，提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行安全具有重要意義。

1 原平分公司管段內(nèi)LTE-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況分析

原平分公司管段內(nèi)LTE-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況復(fù)雜，無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維難度大，其主要表現(xiàn)在如下方面：

（1）無線場景復(fù)雜，既有平原場景覆蓋（四角落地塔搭配板狀天線覆蓋）也有隧道場景覆蓋（隧道內(nèi)漏纜覆蓋、隧道口尾巴天線覆蓋等）。

（2）地形多山區(qū)、丘陵，對無線信號阻擋嚴(yán)重，在實際網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化時既需要保證良好的信號覆蓋，又需要考慮強(qiáng)信號越區(qū)導(dǎo)致的網(wǎng)內(nèi)干擾，影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

（3）隧道眾多，絕大部分采用漏纜方式覆蓋，漏纜維護(hù)工作量大。尤其需重點(diǎn)防范高駐波比問題、浸水漏水問題造成的信號衰減。

（4）神池等地屬多風(fēng)地區(qū)且風(fēng)力大，四角落地塔天線、隧道口尾巴天線易受外力影響導(dǎo)致方位角、下傾角的變化，影響網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋，易多發(fā)越區(qū)覆蓋、弱覆蓋等問題。

2 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的意義及目的

（1）網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的意義：LTE-R系統(tǒng)承載了列控、機(jī)車調(diào)度及語音通話等重要業(yè)務(wù)，尤其是無線側(cè)作為業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)通道，其優(yōu)質(zhì)運(yùn)行是LTE-R系統(tǒng)業(yè)務(wù)高效承載的重要保證。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化作為LTE-R系統(tǒng)重要的運(yùn)維保障措施，意義重大。

（2）網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目的：保證無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋良好，通過測試獲取第一手網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)；

（3）排查處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題（覆蓋空洞、過覆蓋等），及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋波動，處理潛在風(fēng)險點(diǎn)。

（4）保證重點(diǎn)業(yè)務(wù)運(yùn)行正常。

3 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的主要工作模式

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的主要工作模式主要有以下幾點(diǎn)：

（1）建立軌道車（添乘）測試系統(tǒng)，充分模擬機(jī)車運(yùn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用，按周期進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)測試；

（2）測試數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)存在的問題點(diǎn)或潛在風(fēng)險點(diǎn)；

（3）針對問題點(diǎn)或潛在風(fēng)險點(diǎn)進(jìn)行整改調(diào)整。

4 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化主要運(yùn)行指標(biāo)

4.1 LTE無線覆蓋質(zhì)量

LTE無線場強(qiáng)覆蓋指標(biāo)用車載終端全向接收天線接收到的最小下行參考信號的功率RSRP（dBm）來描述，具體指標(biāo)參照表1，并滿足設(shè)計要求。

4.2 LTE無線重聯(lián)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量

如表2所示。

4.3 LTE 網(wǎng)絡(luò)切換質(zhì)量

如表3所示。

5 原平分公司管段內(nèi)LTE-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場景優(yōu)化分析及探討

原平分公司管段內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋場景復(fù)雜，主要包括平原場景覆蓋和隧道內(nèi)場景覆蓋。因此我們需要針對不同的場景進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋的原因分析及探討。

5.1 平原場景優(yōu)化

5.1.1 場景說明及優(yōu)化目標(biāo)

平原場景地勢平坦，無遮擋，無線傳播類似于自由空間傳播，站點(diǎn)間距相對較遠(yuǎn)，但基站天線方位角、下傾角如果設(shè)置不當(dāng)，會造成過遠(yuǎn)覆蓋、越區(qū)等問題，導(dǎo)致網(wǎng)內(nèi)干擾，引起切換失敗、接入失敗等網(wǎng)絡(luò)問題，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化可主要通過調(diào)整天線的方位角、下傾角等問題來對基站的覆蓋效果進(jìn)行控制，輔助調(diào)整切換參數(shù)，達(dá)到最優(yōu)覆蓋的效果。

基本概念：

方位角和下傾角是描述移動通信網(wǎng)絡(luò)中天線方位的兩個參數(shù)。在移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中，方位角和下傾角的調(diào)整是非常重要的兩種方法。

方位角可以理解為正北方向的平面順時針旋轉(zhuǎn)到和天線所在平面重合所經(jīng)歷的角度。在實際的天線放置中，方位角通常有0度，120度和240度。分別對應(yīng)于A小區(qū)、B小區(qū)、C小區(qū)。

為使波束指向朝向地面， 需要天線下傾。一般天線有兩種下傾：機(jī)械下傾和電下傾。機(jī)械下傾是利用天線系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)調(diào)整安裝螺母使天線不再垂直安裝，而是下傾指向地面。這種天線在調(diào)試下傾角時必須注意，因為這會干擾小區(qū)覆蓋形狀并且可能發(fā)生無法預(yù)計的反射；另一種電下傾是利用相控陣天線原理，采用賦形波束技術(shù)，調(diào)整天線各單元的相位，使綜合后的天線波形近似于余割平方函數(shù)而產(chǎn)生下傾的效果。這種天線的安裝是垂直的、但天線的波束是指向地面的。在現(xiàn)場使用中，這兩種天線都有，有些還是機(jī)械加電子下傾，所以一定要辨明天線型號，區(qū)別對待。

5.2 越區(qū)覆蓋問題分析及優(yōu)化手段

由于基站天線俯仰角設(shè)置過小引起的該小區(qū)覆蓋距離過遠(yuǎn)，從而越區(qū)覆蓋到其他站點(diǎn)覆蓋的區(qū)域，造成在該區(qū)域手機(jī)接收到非主覆蓋小區(qū)信號，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)干擾。

調(diào)整措施：一般通過調(diào)整天線下傾角來解決越區(qū)覆蓋問題。

案例：

優(yōu)化前：如下圖所示紅圈區(qū)域，主要為PCI=104、PCI=105小區(qū)主覆蓋范圍，由于PCI=106小區(qū)天線下傾角設(shè)置不合理，導(dǎo)致在該區(qū)域其信號較強(qiáng)，UE可占用PCI=106小區(qū)信號。如圖1所示。

調(diào)整手段：PCI=106小區(qū)神池方向下傾角下壓2度。

優(yōu)化后：復(fù)測問題區(qū)域未出現(xiàn)覆蓋異常。如圖2所示。

5.3 重疊覆蓋問題分析及優(yōu)化手段

在某一連續(xù)覆蓋區(qū)域內(nèi)，存在多個小區(qū)，最少2個的共同覆蓋，并且多個小區(qū)的覆蓋電平相當(dāng)，電平差小于6dB，這樣的區(qū)域即為重疊覆蓋區(qū)域，重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)通常SINR較差。

調(diào)整措施：一般通過調(diào)整天線方位角、下傾角，提升主覆蓋小區(qū)信號，控制非主覆蓋小區(qū)信號，解決重疊覆蓋的問題。

案例：

優(yōu)化前：在PCI=56與PCI=57的切換帶區(qū)域，兩個小區(qū)信號都比較強(qiáng)且信號隔離小于6dbm。如圖3所示。

調(diào)整手段：PCI=56小區(qū)黃驊港方向下傾角下壓2度

優(yōu)化后：復(fù)測問題區(qū)域PCI=57小區(qū)主覆蓋且與PCI=56小區(qū)RSRP隔離8dbm。如圖4所示。

5.4 頻繁切換問題分析及優(yōu)化手段

頻繁切換多指在某一特定區(qū)域內(nèi)，當(dāng)終端進(jìn)行移動時發(fā)生主用小區(qū)的頻繁更換，即在某兩個小區(qū)反復(fù)多次切換。造成區(qū)域內(nèi)SINR下降，影響網(wǎng)絡(luò)性能。通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)覆蓋或者切換參數(shù)來達(dá)到對切換的控制。其中通過網(wǎng)絡(luò)覆蓋的方式對其控制，方式手段可參考越區(qū)覆蓋、重疊覆蓋問題的處理。此處我們重點(diǎn)分析通過切換參數(shù)調(diào)整的方式進(jìn)行控制。

同頻切換A3事件的觸發(fā)機(jī)制說明：

同頻切換通過事件A3觸發(fā)，且事件上報方式采用事件轉(zhuǎn)周期的上報方式。

事件A3的觸發(fā)，即鄰區(qū)質(zhì)量高于服務(wù)小區(qū)一定偏置值。參照3GPP協(xié)議36.331（2011年3月發(fā)布的R10版本第5.5.4.4章節(jié)）規(guī)定事件A3的判決公式。

觸發(fā)條件：

Mn+Ofn+Ocn-Hys>Ms+Ofs+Ocs+Off；

取消條件：

Mn+Ofn+Ocn+Hys

公式中的變量有如下定義：

Mn是鄰區(qū)測量結(jié)果。

Ofn是鄰區(qū)頻率的特定頻率偏置，由參數(shù)QoffsetFreq決定，此參數(shù)在測量控制消息的測量對象中下發(fā)。

Ocn是鄰區(qū)的特定小區(qū)偏置，由參數(shù)CellIndividualOffset決定。當(dāng)該值不為零，此參數(shù)在測量控制消息中下發(fā)；否則當(dāng)該值為零時不下發(fā)，公式計算時默認(rèn)取值為0。eNodeB將根據(jù)小區(qū)負(fù)載情況臨時修改鄰區(qū)與服務(wù)小區(qū)的CIO，觸發(fā)基于負(fù)載的同頻切換。

Ms是服務(wù)小區(qū)的測量結(jié)果。

Ofs是服務(wù)小區(qū)的特定頻率偏置，由參數(shù)QoffsetFreq決定，此參數(shù)在測量控制消息的測量對象中下發(fā)。

Ocs是服務(wù)小區(qū)的特定小區(qū)偏置，由參數(shù)CellSpecificOffset決定。此參數(shù)在測量控制消息中下發(fā)。

Hys是事件A3遲滯參數(shù)，由參數(shù)IntraFreqHoA3Hyst決定，在測量控制消息中下發(fā)。

Off是事件A3偏置參數(shù)，由參數(shù)IntraFreqHoA3Offset決定。該參數(shù)針對事件A3設(shè)置，用于調(diào)節(jié)切換的難易程度，該值與測量值相加用于事件觸發(fā)和取消的評估。此參數(shù)在測量控制消息的測量對象中下發(fā)，可取正值或負(fù)值，當(dāng)取正值時，此時增加事件觸發(fā)的難度，延緩切換；當(dāng)取負(fù)值時，此時降低事件觸發(fā)的難度，提前進(jìn)行切換。

用于事件A3評估判決的Mn和Ms測量量類型，由參數(shù)IntraFreqHoA3TrigQuan決定，該值由3GPP協(xié)議36.331規(guī)定在測量控制中的報告配置中給出，可選類型為RSRP或RSRQ。如圖5所示。

主要參數(shù)調(diào)整說明：

IntraFreqHoA3Hyst：同頻切換幅度遲滯，該參數(shù)表示同頻切換測量事件的遲滯，可減少由于無線信號波動導(dǎo)致的同頻切換事件的觸發(fā)次數(shù)，降低乒乓切換以及誤判，該值越大越容易防止乒乓和誤判。增大遲滯Hys，將增加A3事件觸發(fā)的難度，延緩切換，影響用戶感受；減小該值，將使得A3事件更容易被觸發(fā)，容易導(dǎo)致誤判和乒乓切換。

IntraFreqHoA3Offset：同頻切換偏置，該參數(shù)表示同頻切換中鄰區(qū)質(zhì)量高于服務(wù)小區(qū)的偏置值。該值越大，表示需要目標(biāo)小區(qū)有更好的服務(wù)質(zhì)量才會發(fā)起切換。若為正，將增加A3事件觸發(fā)的難度，延緩切換；若為負(fù)，則降低A3事件觸發(fā)的難度，提前進(jìn)行切換。

IntraFreqHoA3TimeToTrig：同頻切換時間遲滯，該參數(shù)表示同頻切換測量事件的時間遲滯。

當(dāng)同頻切換事件滿足觸發(fā)條件時并不能立即上報，而是當(dāng)該事件在時間遲滯內(nèi)，一直滿足上報條件，才觸發(fā)上報該事件測量報告。該參數(shù)可以減少偶然性觸發(fā)的事件上報，并降低平均切換次數(shù)和誤切換次數(shù)，防止不必要切換的發(fā)生。延遲觸發(fā)時間的設(shè)置可以有效減少平均切換次數(shù)和誤切換次數(shù)，防止不必要切換的發(fā)生。延遲觸發(fā)時間越大，平均切換次數(shù)越小，但延遲觸發(fā)時間的增大會增加掉話的風(fēng)險。

案例：

優(yōu)化前：PCI=40和PCI=41，PCI=240和PCI=241之間頻繁切換。如圖6所示。

調(diào)整手段：將PCI=40/240的切換磁滯offset調(diào)整到4，TTT調(diào)整到640ms， PCI=41/241的切換磁滯offset調(diào)整到4，TTT調(diào)整到640ms。

優(yōu)化后：復(fù)測未出現(xiàn)頻繁切換的情況，如圖7所示。

5.5 隧道場景優(yōu)化

5.5.1 場景說明及優(yōu)化目標(biāo)

隧道覆蓋一般采用隧道內(nèi)架設(shè)泄漏電纜，在隧道口加裝尾巴天線的方式覆蓋，達(dá)到隧道內(nèi)外連續(xù)覆蓋，因此泄漏電纜的施工質(zhì)量、運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量決定了隧道內(nèi)覆蓋質(zhì)量，尾巴天線的合理安裝，如高度、方位角、下傾角等，決定了隧道外覆蓋效果及覆蓋接續(xù)效果。

泄漏電纜是一種專門用于泄漏通信的高頻電纜，電纜外導(dǎo)體不是全屏蔽的，開有泄漏槽或疏編織，因此在泄漏電纜內(nèi)部傳輸?shù)囊徊糠中?號就通過泄漏槽或稀疏編織的孔泄漏到電纜附近外部空間，提供給移動的接收機(jī)，達(dá)到將無線電信號送入封閉空間的目的；同樣，外部移動信號也可以通過泄漏槽或 稀松編織的孔穿過電纜外層導(dǎo)體進(jìn)入泄漏電纜內(nèi)部，加上必要的設(shè)備，可以與基臺組成泄漏通信系統(tǒng)，以滿足沿泄漏電纜在一定范圍內(nèi)的移動通信。

由此看來，“泄漏同軸電纜通信”就是以同軸電纜作無線電臺的天線，用它進(jìn)行通信，可在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的信號場強(qiáng)，而不受周圍環(huán)境的影響，通信可靠性高，也不存在通信盲區(qū)，接收電平穩(wěn)定，不容易受到外來信號干擾。

5.5.2 隧道內(nèi)信號衰落問題分析及優(yōu)化手段

在施工過程或外界因素導(dǎo)致漏纜連接處異常，造成信號傳播中斷、駐波比高等，導(dǎo)致隧道內(nèi)信號不穩(wěn)定。一般情況下需對特定誘因（駐波比增高、漏纜損壞進(jìn)水、直流阻斷器故障等）進(jìn)行現(xiàn)場處理。

案例：

優(yōu)化前：PCI=85/285與PCI=86/286切換前，電平陡降，速率下降；切換后，電平恢復(fù)陡升，速率提升。如圖8所示。

調(diào)整手段：通過現(xiàn)場檢測，隧道內(nèi)漏纜連接處的確存在強(qiáng)駐波，及時進(jìn)行了現(xiàn)場整改。

優(yōu)化后：復(fù)測電平陡降問題得到解決，速率也恢復(fù)正常。如圖9所示。

5.5.3 隧道口信號接續(xù)異常問題分析及優(yōu)化手段

隧道口尾巴天線安裝位置不合理、方位角不合理或傾角不合理造成信號接續(xù)不正常。調(diào)整措施一般需通過調(diào)整尾巴天線方位角、下傾角來解決弱覆蓋問題。

案例：

優(yōu)化前：PCI=40、240神池方向覆蓋弱，如圖10所示。

調(diào)整手段：經(jīng)現(xiàn)場勘查，PCI=40、240黃驊港方向天線安裝在隧道洞口前方100米處，此處恰為鐵路橋的橋頭，如圖11所示。

黃色圖標(biāo)是原來天線安裝的位置，可以看到黃色箭頭所指方向有一座鐵路橋。RRU機(jī)房位于隧道內(nèi)，由機(jī)房到天線采用饋線連接，饋線在圖中用藍(lán)色線表示。為此，洞口到橋頭100米內(nèi)的距離全部是由饋線信號覆蓋，所以機(jī)車行駛出隧道后，信號強(qiáng)度突降?，F(xiàn)場整改措施將天線安裝位置移至隧道洞口附近，如上圖天線位置所示。

優(yōu)化后：通過復(fù)測結(jié)果來看，當(dāng)機(jī)車行駛出洞口后，信號電平強(qiáng)度在-85dBm左右，較之前有明顯提升。如圖12所示。

5.6 目前原平分公司LTE-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況

通過長時間的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作，目前原平分公司LTE-R系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況良好，網(wǎng)絡(luò)各項應(yīng)用業(yè)務(wù)正常，重點(diǎn)監(jiān)控指標(biāo)良好。

網(wǎng)絡(luò)覆蓋率、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量及切換接續(xù)指標(biāo)良好，如表4所示。

網(wǎng)絡(luò)速率應(yīng)用指標(biāo)良好，如表5所示。

6 后續(xù)的工作措施

在后續(xù)的日常網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中，我們制定以下幾方面的措施：

6.1 設(shè)備日常告警監(jiān)控

BBU、RRU軟硬件告警，小區(qū)退服（不可用告警）、收發(fā)光功率、駐波比等

6.2 例行網(wǎng)絡(luò)測試

定期以模擬重載列車無線重聯(lián)、CIR臺的使用場景的方式進(jìn)行主要業(yè)務(wù)測試（UDP灌包、ATTACH接入、PING測試），對覆蓋率、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)建立成功率、切換成功率、切換時延、上下行吞吐率等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。

6.3 漏纜性能監(jiān)測

結(jié)合網(wǎng)管側(cè)駐波比監(jiān)控指標(biāo)及例行網(wǎng)絡(luò)測試數(shù)據(jù)，定期進(jìn)行漏纜性能監(jiān)測，重點(diǎn)關(guān)注駐波比、漏纜布放位置及漏纜物理損傷情況等。

6.4 業(yè)務(wù)運(yùn)行問題收集與分析

重點(diǎn)收集重載列車無線重聯(lián)、CIR臺業(yè)務(wù)運(yùn)行情況及手持終端的使用問題，進(jìn)行針對性分析，甄別和解決無線網(wǎng)絡(luò)問題；同時建立無線網(wǎng)絡(luò)問題數(shù)據(jù)庫，做到問題可追蹤、可回溯。

6.5 網(wǎng)絡(luò)工程參數(shù)數(shù)據(jù)庫維護(hù)

建立基站工程參數(shù)數(shù)據(jù)庫，定期更新和維護(hù)。硬件數(shù)據(jù)庫主要包括站址、天線掛高、方位角、下傾角；軟件數(shù)據(jù)庫主要包括小區(qū)發(fā)射功率、鄰區(qū)配置、切換參數(shù)等。

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作者單位

朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司 山西省原平市 034100