NB-IoT 網絡質差小區分析與優化方案

任 強

（中國聯通遼寧省分公司，沈陽 110008）

1 NB-IoT 網絡

三大運營商從2017 年開始大規模建設NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）網絡。在NB-IoT 網絡日常的維護和優化工作中，用戶投訴當前物聯網設備發生網絡連接不成功。為了解決此類問題，在某地市NBIoT 網絡中劃定一部分基站進行優化整改測試工作，分類修改參數，以確定不同參數對RRC 連接指標的影響。

2 質差小區定義與原因分析

2.1 質差小區定義

當RRC 連接建立成功率小于90%或者小區覆蓋等級0比例要小于30%時，定義為質差小區。在實際的優化中，需要重點關注兩類質差小區：一是RRC 連接成功率低且覆蓋等級0的比例也低的小區，這類小區的覆蓋和指標都差，需要重點關注；二是覆蓋等級0比例低但RRC 連接成功率高的小區，這類雖然RRC 連接成功率高，但是可能是集中在覆蓋質量好的區域；三是覆蓋等級0比較高但RRC 連接成功率差的小區。

質差小區部分是由NB-IoT 網絡覆蓋質量差引起的。在NB-IoT 網絡中，覆蓋質量差的原因大致分為三種：一是缺少基站引起的弱覆蓋；二是相關參數設置不合理；三是物聯網終端的靈敏度不足。另外一部分小區覆蓋好但是RRC 連接成率比較差，其原因包括：一是參數設置不合理；二是物聯網終端靈敏度不足。

2.2 質差指標原因分析

（1）RRC 連接成功率低原因分析。RRC 連接成功率低的常見原因包括RSRP 差、SINR 差、參數設置不合理、終端靈敏度不足等。其中，RSRP 差是覆蓋原因，SINR差一般是覆蓋原因，但不排除干擾問題。參數設置不合理主要是接入參數和定時器設置。終端靈敏度不足一般是由接入終端質量引起的，還有部分原因是接入參數設置的問題。

（2）覆蓋等級0比例低原因分析。覆蓋等級0比例低的常見原因包括基站覆蓋問題、覆蓋等級參數設置不合理、終端上報錯誤等。

3 質差小區參數對比方案

在NB-IoT 網絡中，影響覆蓋等級0比例和RRC 連接成功率的主要參數包括RSRP 的一級門限和二級門限、沖突解決定時器、NB-IoT 的定時器T300、前導最大傳輸次數、前導最大嘗試次數、下行初始MCS 等。本次測試一共驗證了5類參數。

2 沖突解決定時器 PP_32 PP_8 3 NB-IoT定時器T300 MS10000_t300ForNb（10000ms）MS10000_t300ForNb（15000ms）前導最大傳輸次數 N6_PREMB_TRANS_MAX（6times）NO_PREMB_TRANS_MAX（10times）4前導最大嘗試次數 Coverage level=0，REP_4 Coverage level=0，REP_10 Coverage level=1，REP_4組合修改Coverage level=1，REP_6 Coverage level=2，REP_4 Coverage level=2，REP_4 5下行初始MCS Coverage0：4 Coverage0：10 Coverage1：1 Coverage1：1 Coverage2：0 Coverage2：0

3.1 參數調整驗證測試

3.1.1 修改前導最大傳輸次數和前導最大嘗試次數

12月6日，網優人員修改質差小區LN_SY105小區，小區前導最大傳輸次數、前導最大嘗試次數由6次修改為20次，修改后RRC 連接建立成功率無明顯變化，可以認為參數無效果。

圖1 傳輸次數修改對比圖

分析原因，大多數物聯網終端接入網絡時處于靜止狀態，無線環境變化比較小，此時前導最大嘗試次數由6次改為20次，對接入成功率影響不大，說明最大嘗試次數6次已經滿足終端的重發要求。

3.1.2 修改NB-IoT 定時器T300

在12月8日，網優人員修改質差小區LN_SY 93小區NB-IoT 定時器T300，參數由10 ，000 ms 修改為15，000 ms，修改后RRC 連接建立成功率提升幅度明顯，參數效果顯著。

圖2 定時器T300修改對比圖

T300 定 時 器 表 示UE 側 控 制RRC connectionestablishment 過程的定時器。在UE 發送RRCConnection-Request 后啟動。修改T300 參數改善連接成功率表明連接鏈路時延相對較大，單純增加接入次數不能改變連接成功率。

3.1.3 修改下行初始MCS

12月3日，網優人員修改質差小區LN_SY 87小區NB-IoT 下行初始MCS 參數，coverage0 由4 修改為10，修改后RRC 連接建立請求次數增加明顯，RRC 連接建立成功率提升幅度明顯，參數效果顯著。

圖3 初始MCS修改對比圖

分析其原因，coverage0由4修改為10，擴大的小區的覆蓋范圍，從而提高了小區內覆蓋終端的數量，提高了RRC 連接建立請求次數。連接成功率的提高與請求次數變多并無關系，但是擴大小區的覆蓋范圍后，減少小區間的覆蓋空洞，從而提高了連接成功率。

3.1.4 修改RSRP 一、二級門限

12 月6 日，網優人員修改質差小區LN_SY 61 小區NB-IoT RSRP 一級門限由-108 修改為-98，NB-IoT RSRP 二級門限由-118修改為108，修改后RRC 連接建立成功率無明顯變化，該參數無效果。

圖4 RSRP一、二級門限修改對比圖

分析其原因，修改一級門限與二級門限值，并不能從實質上解決覆蓋范圍的問題，所以接入次數與接入成功率無明顯變化。

3.1.5 修改沖突解決定時器

12月6日，網優人員修改質差小區LN_SY 75小區沖突解決定時器，參數ContentionResolutionTimer 由PP_32修改為PP_8，修改后RRC 連接建立成功率有所惡化，該參數無效果。

圖5 沖突解決定時器修改對比圖

Contention Resolution Timer 為競爭解決定時器時長，把競爭解決的市場變短后，競爭裁決速度變快，當隨機接入有沖突時，終端等不到系統的競爭裁決消息就重新發起隨機接入，尤其對距離遠的終端影響更大。所以接入成功率指標惡化，需要修改為原來的值。

3.2 RSRP、SINR 對質差影響分析

大量研究表明，利用Dongle 進行測試，RSRP 在-110 dBm，-120 dBm，SINR 值在0 dB，-5 dB 時對RRC 連接成功率有影響。RSRP-120 dBm 以下或者SINR 值在-5 dB 以下RRC 連接成功率較低，當RSRP-120dBm 以下&SINR 值在-5dB 以下RRC 連接成功率極低甚至無法發起RRC 連接請求。

表2 具體門限研究表

根據上述指標定量測試表明，雖然決定終端能否接入的指標是SINR，當SINR 差的時候，極大的影響網絡的接入質量，但是RSRP 對終端的行為也有很大的影響。當SINR≤-5 dB、RSRP≥-110 dBm 時，連 接 成 功 次 數還是要大于RSRP≤-120 dBm、SINR≥0 dB 的場景。

3.3 過遠覆蓋導致的質差小區

根據指標“NB-IoT 小區用戶隨機接入時TA 值在區間X 范圍內的接入次數”估計用戶接入距離，識別過遠覆蓋導致的質差。

用戶在接入時發起隨機接入過程，當eNodeB 接收到Random Access Preamble，并向用戶發送了隨機接入響應（RAR）然后收到第1條CRC 正確的上行數據時，根據RAR 中TA 不同的取值統計相應的指標。

根據TA 值就可以通過換算得到每個小區中用戶隨機接入距離的次數，一個TA 的時長為0.52 微秒，1 個TA 時間內傳播的距離等于時長與光速的乘積。因為信令流程包括上行和下行，所以最后在計算距離的時候需要除以2，即1個TA 內對應的UE 和基站之間的距離就為78米。

M2000上共有12個指標表示用戶隨機接入TA 值范圍，TA 以及接入距離對應關系如表3所示。

表3 TA及接入距離對應關系表

存在過遠覆蓋時，當功率設置正常，可以根據網絡的覆蓋情況適當的調整電子傾角；當功率設置過大時可適當調整功率，從而控制覆蓋，避免過遠覆蓋。

4 結束語

在優化過程中，主要關注兩類質差小區：“RRC

連接成功率質差”、“覆蓋等級0比例質差”的小區。覆蓋等級0比例低的常見原因包括RSRP 低、SINR 低、覆蓋等級參數設置不合理、終端靈敏度不足等。RRC 連接成功率低的常見原因包括RSRP 低、SINR 低、參數設置不合理、終端靈敏度不足、并發機制不合理等。

對現網分析發現RRC 連接成功率質差可以根據覆蓋情況結合參數優化進行相應的優化調整，效果較為明顯。而對于覆蓋等級0比例質差小區往往受終端影響較大，優化過程中需詳細分析，并做相應的優化調整。