LTE無線網絡優化思路探討

【摘 要】網絡質量成為影響用戶感知的關鍵因素，通過列舉無線網絡優化面臨的挑戰，詳細分析了影響無線網絡質量的主要原因，并提出了針對各項原因的實際網絡優化方法和手段，為隨之而來的大規模LTE網絡總結了無線網絡優化工作思路。

【關鍵詞】LTE 網絡優化 切換 掉線

中圖分類號：TN915.02 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2014）-20-

Discussion on LTE Wireless Network Optimization

JIN Zhi-jian

（China Telecom Co.， Ltd.， Guangxi Branch， Nanning 530028， China）

[Abstract] The network quality is the key factor to affect user perception. By listing the challenges of wireless network optimization， the main factors affecting wireless network quality are analyzed in detail. The actual network optimization methods aiming at various reasons are proposed. The wireless network optimization ideas are concluded for the future large-scale LTE network.

[Key words]LTE network optimization handover drop

1 引言

2014年是我國LTE網絡通信元年，隨著TDD LTE商用牌照及FDD LTE試商用牌照的發放，國內三大運營商開始了如火如荼的LTE網絡建設。中國移動計劃在2014年建設50萬個LTE基站，覆蓋區域擴大到鄉鎮，迅速搶占4G運營的制高點；中國聯通則繼續推行“3G+4G一體化”的建設目標，計劃新增4G和3G基站8.4萬個，總數達到49.1萬個，網絡下載峰值速率在LTE覆蓋區域最高達到150Mbps，多載波區域達到42Mbps，全網達到21Mbps；中國電信在獲得16個城市的FDD LTE試商用牌照后，為了給用戶提供優質的4G體驗，僅在2014年計劃投入的資金就將超過400億元，未來兩三年還將持續投入建設資金，打造一張無處不在的天翼4G網絡。

從技術規范上來看，三家運營商的4G LTE網絡技術差別很小，在移動互聯網時代，運營商拼的是網絡實際體驗和用戶使用滿意度。因此，如何在4G網絡達到一定規模后有效地開展無線網絡優化，提升用戶使用感知，是擺在運營商面前急需解決的問題。

2 LTE網絡優化面臨的挑戰

由于國內LTE網絡所用的頻率處于高頻段，傳播損耗更大，相對于2G、3G網絡需要規劃建設更多的基站來滿足覆蓋，網絡規模勢必越來越大。另一方面，4G網絡架構趨于扁平化，形成多制式、多廠商、多層網絡并存的局面，同時LTE網絡的性能對系統內外干擾高度敏感。因此，4G LTE網絡優化面臨不小的困難與挑戰。

首先，在無線參數規劃方面，多網共存互操作相關參數設置比較復雜；其次，在射頻優化方面，由于LTE網絡存在模三干擾，因此要求工程信息更加嚴格準確，天饋調整的手段更少；再次，需要建立準確的用戶感知評估體系，用好SON功能，以減少日常維護工作量和難度，其用戶話單數據量更大，海量數據處理的效率需要得到有效提升；最后，在參數優化方面，切換參數調整更加細膩，個性化要求更多，功率參數設置更加復雜，在無線側無法獲取用戶IMSI，影響投訴處理和問題分析。

雖然4G LTE無線網絡優化的挑戰客觀存在，但是理清工作思路，仍然有相應的技術手段予以解決。

3 LTE無線網絡優化思路

3.1 建立網絡質量評估體系

無論是當前LTE建網初期，還是網絡建設完成之后的正式的網絡維護過程中，均需要對全網站點的健康狀況做整體的監控。健康狀態可以定義為日常的站點告警檢查、傳輸質量、KPI分析與監控分析。通過建立LTE網絡的質量評估體系，加強對網絡健康度的監控，可以快速發現網絡問題，提升網絡質量，改善用戶滿意度。

如何建立評估體系，首先是告警信息收集。LTE網絡的告警信息眾多，哪些告警信息是對網絡性能直接產生影響的？影響的范圍有多大？這些都需要在網絡優化中不斷積累和總結。告警信息可以按等級進行梳理，一般分為嚴重影響網絡性能的告警、對網絡性能有影響的告警、對網絡性能影響不大的告警這3個等級。同時，不同站點的業務負荷和傳輸配置也對網絡產生影響，針對不同業務站點進行分級管理，對于業務負荷大的核心站點優先處理，將對用戶使用感知有明顯的益處。

其次，網絡運行狀況是由KPI指標來反映的。對于新建的LTE網絡，哪些是對業務有關鍵影響的KPI？該如何去甄別和監控這些KPI指標？是評估體系需要關注和解決的問題。建議從覆蓋、接入、保持、移動以及容量等方面對網絡性能進行監控。在評估體系中，需要明確監控指標以及監控的粒度，總結評判KPI指標優劣的評判標準。通過網管工具實現對覆蓋、性能指標等方面的全面監控，減輕工作強度，提升工作效率。通常將性能指標分為網絡覆蓋性能、網絡接入性能、網絡保持性能、網絡移動性能及網絡容量。其中，覆蓋性能主要從DT、CQT、測量報告等數據來分析；接入性能主要從接入成功率、接入時延等方面進行分析；保持性能主要從全網掉線指標、掉線TOPN小區、掉線TOPN用戶等方面進行分析；移動性能主要從X2切換、S1切換、3G/4G切換等相關指標進行分析；同時，還要對網絡的空口容量、傳輸容量、CPU負荷等進行監控和分析。endprint

3.2 網絡性能提升

（1）覆蓋性能優化

什么樣的網絡覆蓋是優良的？該如何去衡量網絡覆蓋質量呢？從網絡規劃層面來看，影響覆蓋質量的主要因素有組網形態、頻率使用策略、站點分布、高站比例等；網絡優化層面影響網絡覆蓋的主要因素有天線選型、天線掛高、天線方位角、天線下傾角、參考信號功率等。國內三大運營商的室外覆蓋優化目標差別不大，以城區覆蓋為例，一般要求在城區覆蓋區域內LTE無線網絡覆蓋率應滿足采樣點RSRP> -105dBm，且RS-SINR>-3dB（空載測試）的比例不小于95%。

LTE網絡覆蓋優化的兩大關鍵任務是：消除弱覆蓋（保證RSRP覆蓋）；消除非必要的交叉覆蓋（即交叉覆蓋滿足切換帶需求即可，否則會對鄰小區造成干擾）。覆蓋優化手段通常有：天饋調整（天線方位角、天線下傾角和天線掛高的調整）；參數優化（功率參數優化、鄰區優化、切換參數）；網絡結構調整（增加站點、站點位置調整）。

LTE網絡覆蓋優化原則：

◆先優化RSRP，后優化RS-SINR。

◆先優化弱覆蓋、越區覆蓋，再優化導頻污染。

◆先調整天線的下傾角、方位角和天線掛高，再調整RS的發射功率和波瓣寬度，最后考慮遷站及加站。

LTE網絡建網初期，首先要合理規劃基站站高，基站高度規劃特別注意避免越區覆蓋?；驹礁?，需要越大的下傾角控制覆蓋和干擾。在城區，建議站高控制在30～40m，郊區控制在50m以內。

以圖1為例，PCI 152小區（站高45m，周圍站點在20～30m）最遠覆蓋至約1.5km的區域。在打開和關閉PCI 152小區時，路測發現RSRP基本無變化。但在打開152小區時，平均下載速率為21.6Mbps；而關閉152小區后，平均下載速率提升至36.06Mbps。由此可知，PCI 152小區由于站址高，從而形成了主干擾小區，影響周邊區域的網絡質量。

圖1 高站址對LTE網絡的干擾

在LTE網絡覆蓋優化過程中，天饋的射頻調整是主要手段，因此天饋調整中必須注意如下：

◆做實簇優化，連片建設保證覆蓋優化調整，奠定網絡性能基礎。

◆要選擇合適的天線型號，機械下傾超過8°的天線，需要降低站高或更換更大電下傾天線。同時，注意美化天線罩要保證足夠空間，以便天線可調。

◆天線方位角夾角要控制在90°以上，天線主波瓣方向必須無明顯阻擋，規避阻攔物，以保證信號傳播路徑可靠。

◆嚴格控制下傾角，理想情況下天線上3dB的重疊區域寬度僅滿足最高車速要求的切換帶大小，實現干擾和移動性能之間的最佳平衡。

（2）接入性能優化

接入性能優化主要關注隨機接入成功率和接入時延這2個方面。隨機接入是接入問題產生的高發區，與隨機接入成功率相關主要有上行干擾、下行覆蓋、PRACH功率設置、PDCCH聚合度、DCI格式、MSG3功率設置等原因。

接入失敗常見原因及優化思路如表1所示：

表1 接入失敗常見原因及優化思路

常見原因 優化思路

弱覆蓋區域起呼 進行RF優化消除覆蓋空洞、過覆蓋等。

在TAU過程導致的

尋呼失敗 優化TA邊界以減少不必要的頻繁位置更新，如果可能盡量將邊界規劃在低密度區域。

小區重選不及時 優化問題小區的小區重選參數，保證UE能盡快選擇較優小區起呼。

接入功率不足 優化隨機接入參數以及功率分配參數，如PRACH、PCCH、PDCCH、PDSCH、MSG3的功率偏置等。

擁塞問題 優化PUCCH相關資源參數。

來自UE側的拒絕 UE異常導致的拒絕，升級HW/SW版本。

來自MME側的拒絕 MME側的接入拒絕，排除無線信號覆蓋質量問題和S1鏈路失敗等問題后，由核心網團隊進行故障排查。

與接入時延相關的問題分析，需要從無線側和核心側這2方面入手。通常無線側影響接入時延主要有上行干擾、下行覆蓋、PRACH功率設置、PRACH發送間隔、PDCCH聚合度等原因。接入時延問題一般需要同時關注與核心網交互過程，核心網側影響接入時延的主要原因有傳輸時延、核心網處理時延等。

（3）切換性能優化

切換性能是無線網絡基礎接續性能的體現，關系到用戶業務的持續性，直接影響用戶使用感知。出現切換異常時，首先需要檢查基站、傳輸、終端等狀態是否異常，排查基站、傳輸、終端等問題；然后再從下行覆蓋、上行干擾、鄰區漏配、切換參數、目標小區接入參數等方面進行分析。一般來說，LTE網絡切換優化流程如圖2所示：

圖2 LTE網絡切換優化流程

切換優化工作中，鄰區分析是重中之重，LTE與2G/3G的鄰區并無差異，都是基于網絡拓撲結構和扇區朝向進行鄰區配置。LTE網絡的鄰區優化原則是：室外鄰區的優先級要高于室分鄰區；由于鄰區數目有限，故不建議“無條件地互配鄰區”；鄰區關系會影響到X2口的配置。LTE網絡具有SON ANR的功能，可以根據UE上報的實際MR，自動發現漏配鄰區，當達到一定次數門限后，自動添加到正式鄰區列表中，刪除冗余鄰區，以達到鄰區關系自動優化的目標。ANR能夠自動維護鄰區關系的完整性和有效性，可提高UE在移動中的切換成功率，降低掉話率，同時還減少了人工操作，節約了網優運維成本。

由于LTE網絡采用硬切換，所以對鏈路健壯性和速率影響都較大，需要精細優化切換參數。LTE網絡切換涉及到的參數較多，建網初期可采用默認值，后期優化時再做精細化、個性化調整。LTE網絡能夠做到對每個鄰區的切換門限進行特色優化，每個鄰區可設置切換偏置，以適應城市內復雜的傳播環境。例如，發現切換過晚問題，則降低切換門限；反之，發現切換過早或者乒乓切換的問題，則可以相應地升高切換門限。endprint

（4）掉線優化

LTE網絡掉線是指在UE完成“RRC Connection Reconfiguration Complete”，處于連接態后，由于干擾、弱覆蓋或其他原因導致的UE上下行失步，觸發重建未果或者被拒的過程。只要不是終端主動發起的釋放，都統稱為掉線。

LTE網絡掉線的主要原因有定時器設置不合理、上行干擾、下行干擾、切換異常等。針對LTE網絡掉線原因，其優化分析思路如下：

◆檢查定時器設置是否合理，通常涉及到的定時器如表2所示：

表2 LTE網絡掉線相關定時器

字段名稱 優化建議值 字段含義

byT310_Ue 2 000ms UE監測無線鏈路失敗的定時器

byT311_Ue 30 000ms UE監測無線鏈路失敗后轉入idle態的時長

byT300 2 000ms UE等待RRC連接響應的定時器

byT301 2 000ms UE等待RRC重建響應的定時器

byT302 1s UE收到RRC連接拒絕后等待RRC請求重試時長

byT304 1 000ms UE等待切換成功的定時器

byT320 5min 小區重選優先級定時器

byN310 6 UE接收下行失步指示的最大個數

byN311 1 UE接收下行同步指示的最大個數

◆核查是否存在上行干擾，上行干擾包括用戶間的上行干擾、設備自身異常處理的上行干擾以及頻段的干擾導致。通常上行干擾主要表現為切換失敗、重建失敗，發生掉線?？赏ㄟ^檢查RRU的上行RSSI來確定干擾程度。

◆系統內的下行干擾也是產生掉線原因之一，通常表現為無主覆蓋小區。服務小區及鄰區RSRP較好，數值基本接近，但SINR較差，導致解調信號變弱，易失步、產生掉線。建議按“先天饋調整，再調整覆蓋和切換類參數，最后調整功率”的步驟進行優化。

◆切換準備不足也容易導致掉線。如UE上報MR時機不佳，伴隨著服務小區信號衰減抖動過快，導致掉線。這類原因需合理設置A3_offset、TTT、Hysteresis等切換參數。

◆有MR上報但無重配消息，是指未配置合理正確的鄰區關系時，信令表現在UE上報多個MR后，但無切換命令，無線鏈路超時導致掉線。這種情況應檢查鄰區關系的合理性。

4 結束語

據GSA統計，截止2014年5月，全球已經建設完成了288個LTE網絡，LTE用戶數已達2.4億。目前中國移動計劃建成全球最大的TDD LTE網絡，中國電信和中國聯通的LTE網絡也正在建設中。基于此，LTE無線網絡優化工作已經提上日程，同時對網絡優化技術的要求也會越來越高，需要在后續的實踐運用中不斷摸索和完善。

參考文獻：

[1] 陳宇恒，肖竹，王洪. LTE協議棧與信令分析[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[2] 易睿得. LTE系統原理及應用[M]. 北京： 電子工業出版社， 2012.

[3] 程鴻雁，朱晨鳴，王太峰，等. LTE FDD網絡規劃與設計[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[4] 華為技術有限公司. LTE網絡規劃優化技術[Z]. 2014.

[5] 3GPP TS 36.201 V11.1.0. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）； LTE physical layer； General description（Release 11）[S]. 2012.

作者簡介

金志堅：工程師，學士畢業于西安電子科技大學，碩士畢業于武漢大學經濟與管理學院，現任中國電信股份有限公司廣西分公司無線網絡優化中心高級主管，主要負責無線網絡優化和維護技術管理工作以及新技術的研究。endprint

（4）掉線優化

LTE網絡掉線是指在UE完成“RRC Connection Reconfiguration Complete”，處于連接態后，由于干擾、弱覆蓋或其他原因導致的UE上下行失步，觸發重建未果或者被拒的過程。只要不是終端主動發起的釋放，都統稱為掉線。

LTE網絡掉線的主要原因有定時器設置不合理、上行干擾、下行干擾、切換異常等。針對LTE網絡掉線原因，其優化分析思路如下：

◆檢查定時器設置是否合理，通常涉及到的定時器如表2所示：

表2 LTE網絡掉線相關定時器

字段名稱 優化建議值 字段含義

byT310_Ue 2 000ms UE監測無線鏈路失敗的定時器

byT311_Ue 30 000ms UE監測無線鏈路失敗后轉入idle態的時長

byT300 2 000ms UE等待RRC連接響應的定時器

byT301 2 000ms UE等待RRC重建響應的定時器

byT302 1s UE收到RRC連接拒絕后等待RRC請求重試時長

byT304 1 000ms UE等待切換成功的定時器

byT320 5min 小區重選優先級定時器

byN310 6 UE接收下行失步指示的最大個數

byN311 1 UE接收下行同步指示的最大個數

◆核查是否存在上行干擾，上行干擾包括用戶間的上行干擾、設備自身異常處理的上行干擾以及頻段的干擾導致。通常上行干擾主要表現為切換失敗、重建失敗，發生掉線。可通過檢查RRU的上行RSSI來確定干擾程度。

◆系統內的下行干擾也是產生掉線原因之一，通常表現為無主覆蓋小區。服務小區及鄰區RSRP較好，數值基本接近，但SINR較差，導致解調信號變弱，易失步、產生掉線。建議按“先天饋調整，再調整覆蓋和切換類參數，最后調整功率”的步驟進行優化。

◆切換準備不足也容易導致掉線。如UE上報MR時機不佳，伴隨著服務小區信號衰減抖動過快，導致掉線。這類原因需合理設置A3_offset、TTT、Hysteresis等切換參數。

◆有MR上報但無重配消息，是指未配置合理正確的鄰區關系時，信令表現在UE上報多個MR后，但無切換命令，無線鏈路超時導致掉線。這種情況應檢查鄰區關系的合理性。

4 結束語

據GSA統計，截止2014年5月，全球已經建設完成了288個LTE網絡，LTE用戶數已達2.4億。目前中國移動計劃建成全球最大的TDD LTE網絡，中國電信和中國聯通的LTE網絡也正在建設中?；诖?，LTE無線網絡優化工作已經提上日程，同時對網絡優化技術的要求也會越來越高，需要在后續的實踐運用中不斷摸索和完善。

參考文獻：

[1] 陳宇恒，肖竹，王洪. LTE協議棧與信令分析[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[2] 易睿得. LTE系統原理及應用[M]. 北京： 電子工業出版社， 2012.

[3] 程鴻雁，朱晨鳴，王太峰，等. LTE FDD網絡規劃與設計[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[4] 華為技術有限公司. LTE網絡規劃優化技術[Z]. 2014.

[5] 3GPP TS 36.201 V11.1.0. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）； LTE physical layer； General description（Release 11）[S]. 2012.

作者簡介

金志堅：工程師，學士畢業于西安電子科技大學，碩士畢業于武漢大學經濟與管理學院，現任中國電信股份有限公司廣西分公司無線網絡優化中心高級主管，主要負責無線網絡優化和維護技術管理工作以及新技術的研究。endprint

（4）掉線優化

LTE網絡掉線是指在UE完成“RRC Connection Reconfiguration Complete”，處于連接態后，由于干擾、弱覆蓋或其他原因導致的UE上下行失步，觸發重建未果或者被拒的過程。只要不是終端主動發起的釋放，都統稱為掉線。

LTE網絡掉線的主要原因有定時器設置不合理、上行干擾、下行干擾、切換異常等。針對LTE網絡掉線原因，其優化分析思路如下：

◆檢查定時器設置是否合理，通常涉及到的定時器如表2所示：

表2 LTE網絡掉線相關定時器

字段名稱 優化建議值 字段含義

byT310_Ue 2 000ms UE監測無線鏈路失敗的定時器

byT311_Ue 30 000ms UE監測無線鏈路失敗后轉入idle態的時長

byT300 2 000ms UE等待RRC連接響應的定時器

byT301 2 000ms UE等待RRC重建響應的定時器

byT302 1s UE收到RRC連接拒絕后等待RRC請求重試時長

byT304 1 000ms UE等待切換成功的定時器

byT320 5min 小區重選優先級定時器

byN310 6 UE接收下行失步指示的最大個數

byN311 1 UE接收下行同步指示的最大個數

◆核查是否存在上行干擾，上行干擾包括用戶間的上行干擾、設備自身異常處理的上行干擾以及頻段的干擾導致。通常上行干擾主要表現為切換失敗、重建失敗，發生掉線。可通過檢查RRU的上行RSSI來確定干擾程度。

◆系統內的下行干擾也是產生掉線原因之一，通常表現為無主覆蓋小區。服務小區及鄰區RSRP較好，數值基本接近，但SINR較差，導致解調信號變弱，易失步、產生掉線。建議按“先天饋調整，再調整覆蓋和切換類參數，最后調整功率”的步驟進行優化。

◆切換準備不足也容易導致掉線。如UE上報MR時機不佳，伴隨著服務小區信號衰減抖動過快，導致掉線。這類原因需合理設置A3_offset、TTT、Hysteresis等切換參數。

◆有MR上報但無重配消息，是指未配置合理正確的鄰區關系時，信令表現在UE上報多個MR后，但無切換命令，無線鏈路超時導致掉線。這種情況應檢查鄰區關系的合理性。

4 結束語

據GSA統計，截止2014年5月，全球已經建設完成了288個LTE網絡，LTE用戶數已達2.4億。目前中國移動計劃建成全球最大的TDD LTE網絡，中國電信和中國聯通的LTE網絡也正在建設中?；诖?，LTE無線網絡優化工作已經提上日程，同時對網絡優化技術的要求也會越來越高，需要在后續的實踐運用中不斷摸索和完善。

參考文獻：

[1] 陳宇恒，肖竹，王洪. LTE協議棧與信令分析[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[2] 易睿得. LTE系統原理及應用[M]. 北京： 電子工業出版社， 2012.

[3] 程鴻雁，朱晨鳴，王太峰，等. LTE FDD網絡規劃與設計[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2013.

[4] 華為技術有限公司. LTE網絡規劃優化技術[Z]. 2014.

[5] 3GPP TS 36.201 V11.1.0. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）； LTE physical layer； General description（Release 11）[S]. 2012.

作者簡介

金志堅：工程師，學士畢業于西安電子科技大學，碩士畢業于武漢大學經濟與管理學院，現任中國電信股份有限公司廣西分公司無線網絡優化中心高級主管，主要負責無線網絡優化和維護技術管理工作以及新技術的研究。endprint