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基于数据分析的TD-LTE网络掉话优化方法研究*

更新时间:2009-03-28

引言

TDD(时分双工)和FDD(频分双工)是移动通信技术使用的双工技术,是LTE(Long Term Evolution,长期演进)的两种模式[1].TD-LTE是TDD版本的LTE的技术,是第四代移动通信技术之一.随着通信技术现代化和多元化的发展,作为当下主流的通信系统之一的TD-LTE,一方面无线电波的传输易受到多重因素的干扰而产生网络故障;另一方面TD-LTE必须面对通信业务量急剧增长而对网络质量产生负面影响的情况.因此,网络故障的处理与网络优化管理都是移动通信系统运行过程中面临的核心问题.据统计,运营商的网络工程师约有70%的时间花费在故障处理、网络管理和优化上.网络掉话率作为网络性能的重要指标,是评价考核网络优化工作的重点内容,也对提升用户感知起着重要作用.产生网络掉话的原因较多且不易定位,在不同场景下由于实际情况的不同,定位常常成为网络优化最大的挑战.为了解决这一问题,本文通过对移动通信网络系统特性的分析,结合TD-LTE网络特点,基于数据分析对TD-LTE的掉话原因进行归类并针对不同的场景归纳梳理出具体分析和优化方法,将对网络掉话的优化工作起到理论指导作用.

林地除草未进行彻底清除,致使杂草丛生;在整形修剪方面,未及时进行幼树的整形修剪,或修剪不达标,枝条横生、丛生,导致一些幼树透气性较差,影响正常生长。

1)柴油置换工作落实到位。引柴油置换时,流量控制不小于200 t/h,换热网络每路每台换热器进行逐个置换,现场专人负责,从换热器出口放空进行排查,出口放空见柴油后,开换热器跨线置换2~5 min,再进行下台换热器柴油置换,换热网络置换中一路一路进行置换,直至每路见柴油,再进行后续置换,确保每台换热器内柴油置换干净。整个柴油开路置换耗时13 h。

1 TD-LTE产生掉话的原因分析

1.1 LTE网络正常呼叫释放过程

当Normal Release、User inactivity作为TD-LTE ERAB或UE相关连接释放原因的值时,判定该过程为正常释放.正常的释放可以由eNodeB发起也可以由MME发起.如果是eNodeB发起的释放流程,则通过 LTE eNodeB与 EPC之间的S1接口发送3条释放信令,依次为:UE_Context_Rel_Req、UE_Context_Rel_Cmd、UE_Context_Rel_Cmp.如图1所示,如果是MME发起的释放流程,则在S1接口发送2条释放信令,依次为:UE_Context_Rel_Cmd、UE_Context_Rel_Cmp[2].

过春节时,家家户户都想把自己的家装饰得漂漂亮亮,富户人家在自家的窗户上贴上加工成各种造型的云母片,就像在窗户上演出一幕幕戏剧,煞是好看。穷人家没有钱买透明的云母,就用红纸剪成各色各样的窗花贴在窗上,也增添了喜庆气氛。王老赏在剪窗花的基础上,尝试用刻刀在宣纸上镂刻图样,再根据图样的形象、内容,点染出不同的颜色,这样,就由最初的单色剪纸,发展为绚丽多彩的刻染纸了,既有木板画的立体感,又有国画的晕染效果,在剪纸艺术中独树一帜,开宗立派。

  

图1 LTE网络正常呼叫释放过程示意图

RRC正常连接释放过程如图2所示,无线侧E-UTRAN将发送RRC Connection Release消息.

  

图2 RRC正常连接释放

1.2 掉话产生的几种常见原因

在TD-LTE网络中,掉话的原因通常来自于UE异常退出RRC_CONNECTED的状态而导致连接中断,在特定的情景下只要UE发起了RRC重建立,就可以判断RRC连接已断,即产生了掉话现象.

通过信令分析可知,重建立失败导致的掉话和空口信号变差导致的掉话是主要的两种掉话现象.重建立失败导致的掉话发生时,UE会接收SIB1广播消息直至发起下一次呼叫;空口信号变差导致的掉话发生时,可以看到UE在没有收到Release消息的情况下,直接从RRC-CONNECTED状态转到RRC-IDLE的不完整信令流程[3].

治疗前4组患者血液CD3+比例、CD4+比例、CD8+比例、CD4+/CD8+比值比较,差异均无统计学意义(P >0.05);治疗后4组患者CD3+比例、CD4+比例、CD8+比例、CD4+/CD8+比值均提高,B组及D组CD4+比例及CD4+/CD8+比值高于A组及C组,但两组的CD8+比例较低,差异具有统计学意义(P<0.05)。见表3。

3.3.1 数据的收集和分析

此外,谭凤明还积极配合优质厂家,打破小厂家请客吃饭、忽悠团走街宣传的模式,通过科学的示范试验观摩和农技推广知识讲座,用效果和服务打动并引导农民科学选肥,正确用肥,增产增收。通过差异竞争和服务发力,世纪农资赢得了转型升级的先发优势。

2)弱覆盖和不合理覆盖:弱覆盖和不合理的覆盖都会引起信号的频率干扰导致通话质量下降甚至掉话.处理此类问题可通过调整扇区天线方位角和俯仰角,并调整功率参数和切换参数等手段进行优化处理.

3)异常切换:若发现UE多次发起RRC连接重建立请求,说明越区切换失败.应确认切换数据配置是否正确,同时确认源小区和目标小区的工作状态,再进一步确认小区切换成功率以进行故障定位.

4)网络拥塞:网络资源不足、用户业务并发量超过阈值时将产生拥塞,此时小区发生功率接近饱和状态,接续成功率恶化.对于拥塞问题通常可通过资源扩容、合理调整资源,来避免此类掉话.

5)干扰问题:干扰会引起误码率升高,导致通话质量下降,造成掉话.常见的干扰有来自政府单位设置的干扰源、非法的宽频带、大功率无线直放站等外部干扰;还有因规划和配置不合理引起的同、邻频干扰、上下行链路干扰等.只要合理避开干扰源就可以减少干扰带来的掉话问题.

2 基于数据分析的掉话问题优化方法研究

2.1 基于数据分析的掉话问题优化总体流程

基于数据分析的掉话问题进行优化的总体流程如图3所示:

图3 基于数据分析的掉话问题优化总体流程图

2.2 具体实施过程

收集问题小区的忙时话务统计,关注是否有过载、随机接入成功率、是否有拥塞、掉话率、话务掉话比、切换成功率等指标.通常覆盖有问题可能会造成随机接入成功率偏低,其次会掉话的偏高,或者掉话原因以弱信号为主.

 

表1 掉话问题分析数据采集内容表

  

后台数据话统数据参数数据信令数据掉话类数据全局参数掉话信令基础KPI小区参数接入失败信令切换类数据工程参数切换失败信令接入失败类数据算法参数异常信令测量类数据前台数据性能数据物理层数据信令数据掉话率控制信道载波干扰比掉话信令接通率上下行时隙状态接入失败信令切换成功率SIP链路状态切换失败信令接收信号电平异常信令误码率

完成数据处理和初步分析工作.将采集到的数据按照不同的属性进行分类,如掉话KPI、目标小区与各个邻区间的切换数据、网络MR数据、路测物理层测量数据、掉话时的信令数据、投诉手机类型、投诉地点、投诉业务类型等等.并分析导致掉话的因素.图5是针对RRC连接失败的原因进行初步分析的结果.

  

图5 初步分析RRC连接失败原因

区域目标业务全网数据收集分析,找出掉话率高的TOP小区,通过告警排查可能存在的软硬件故障造成的影响.结合掉话原因、越区切换尝试次数、越区切换成功率、话务量、切出次数和成功率、不同业务类型的差异性、接入成功次数等数据来综合分析.

 

表2 相关参数配置优化取值参考表

  

参数类型参数归属参数名(英文)参数名(中文)建议值公共数据eNodeB硬件标识算法参数分局向的S1-U接口对象参数相邻关系参数S1-MMEl接口参数EnbIdeNodeB网络标识符填写本基站IDX2IpAddressListX2接口IP地址列表填写对端基站的IP地址X2HoBlackListX2接口切换eNodeB黑名单列表填写需要禁止x2切换的对端基站EnbIdIntegrityProtAlgorithm完整性保护算法参数填写支持的完整性保护算法CipheringAlgorithm加密算法填写支持的加密算法LocIpAddrList本端IP地址列表连接SGW的本地IP地址Tci目标小区标识填写目标小区的ECGIPci目标小区物理小区标识填写目标小区的PCIIsRemoveAllowed是否允许删除设置 noIsHoAllowed是否允许切换出设置 yesQOffsetCell小区偏置设置0dBIsLbAllowed负载均衡开关设置 yesCellIndividualOffset小区个体偏移量0dBLocIpAddrList本端网元IP地址基站IPFarEndIpAddrList远端网元IP地址取核心网IPAdministrativeState管理状态根据当前MME管理状态OperationalState运行状态根据当前MME链接状态GlobalUniqueMmeIdMME全局标识MME全局标识小区数据小区功率控制参数MbmsSwitch小区MBMS开关设置 noSfAssignment上下行子帧配置1或2SpecialSfPatterns特殊子帧模式7或5PeriodicPhrTimerPHR周期定时器时长sf1000ProhibitPhrTimerPHR禁止定时器时长sf200DlPathlossChange下行路损改变量3dbAlpha部分路损补偿系数al08P0NominalPucchPUCCH期望功率-100DeltaPreambleMsg3Msg3期望功率增量4dbDeltaFPucchFormat1PUCCH1调整量deltaF0DeltaFPucchFormat1bPUCCH1b调整量deltaF1DeltaFPucchFormat2PUCCH2调整量deltaF0DeltaFPucchFormat2aPUCCH2a调整量deltaF0DeltaFPucchFormat2bPUCCH2b调整量deltaF0

  

图6 分析掉话原因占比

优化方案按照分析结果针对不同场景的实际问题制定个性化的优化方案,方案制定应当遵循以下原则:先简后繁,最低风险,最低成本.

2项研究[16,19]比较了IPC治疗频次为每日3次或4次与每日6次对骨科大手术病人DVT发生率的影响。各研究间统计学异质性可以接受(P=0.27,I2=17%),采用固定效应模型进行分析。Meta分析结果显示:IPC治疗频次为每日6次的骨科大手术病人DVT发生率与治疗频次为每日3次或4次的病人相比,差异无统计学意义[OR=0.74,95%CI(0.16,3.41),P=0.70],见图5。

3 不同场景下的网络掉话优化方法

3.1 不同场景下网络掉话问题的优化流程

城区的人口集中、用户密度大,大部分地区信号已深度覆盖,但用户集中点分布不均匀.农村地区人口较少、用户少且分散,地区信号覆盖不足,多数地区属于弱信号覆盖甚至没有信号覆盖.虽然两种场景的具体情况不同,对于网络掉话问题的优化方法也有差异,但是优化流程是相同,都可按照如图7所示的优化流程进行.

图7 实际场景下网络掉话问题优化流程

3.2 城区人口密集地区网络掉话问题优化方法

进行数据分析的后台人员根据问题的具体描述,对所有采集的数据进行综合分析,结合网络的算法和表2的相关参数配置优化取值参考表,从参数配置、邻区配置、算法配置、天馈配置、功率配置、定时器配置等方面分析,并根据业务忙时呼叫情况和掉话原因分布情况得出如图6所示的掉话原因占比,来找出网络掉话问题的原因所在,提出优化调整建议.

进行路测来进一步获取无线环境的数据,在基于路测的分析基础上,结合之前的话统分析结论,可以得出掉话的原因.密集地区掉话问题常见原因归纳整理如下:切换不及时导致掉话;小区间的同频干扰导致掉话;无线信道深衰落导致掉话;针对各种接入失败原因.可采用的优化策略如下:通过调整RF工程参数来优化无线环境,改善覆盖;优化网络间互操作的参数及邻区关系,提高切换成功率;根据实际业务分布和无线环境,调整频点规划,降低同频干扰.

近几年,我国城市化水平得到了快速发展,城市中的给排水工程的规模也不断扩大。给排水工程是城市建设过程中一项基础工程,其质量,以及运行效果都会对人们的日常生活产生直接影响。因此,在给排水工程施工期间,要采取合理的措施,工程施工进行控制,从而使给排水工程的质量能够得到显著提高。

2)话务统计数据收集与分析

3.3 农村弱信号覆盖区域网络掉话问题优化方法

1) 硬件故障:例如通过监测若发现某小区掉话率突然升高,并且可以排除参数配置问题,则很有可能是射频部件产生了故障;再如若发现天馈系统天线驻波比升高也应及时定位单板故障.

1)弱信号覆盖区域信息收集分析

通过收集客户投诉资料,过滤并提取与深度覆盖相关的投诉,获得具体弱信号覆盖区域信息,同时结合MRR统计结果分析,尤其注意上下行是否平衡(通常情况下路径损耗下行比上行大约6~8dB,超出该范围可以认为存在上下行不平衡问题),过滤MRR中平均上下行信号强度较弱(弱于功控目标值3dB以上)的小区,常规做法是按信号强度的升序先对最差信号强度小区进行分析处理.

优化调整需要前后台人员与局方充分沟通后,根据优化调整建议,进行现场调整.现场调整之后,测试人员将在第一时间进行充分的测试验证.在确定问题已经解决后,提交最终的优化报告,否则将反复之前的工作流程继续进行优化.

收集准确的现网数据.定义好数据采集区域,如高话务量区域、覆盖死角区域、投诉区域、TOP小区区域、最坏小区集中区域等;测试人员从话统数据、投诉数据等后台数据对目标区域进行测试与数据的采集;同时结合工具进行路测采集前台数据.再根据TD-LTE网络特性形成数据采集模板,见表1.

通过实地测试和分析,掉话的影响因素主要有:

3)问题基站资料收集分析

胜利油田应该继续把寻找新的油气藏资源作为重点工作来做。在资金投入、人力资源配置、技术支持、工作设备供应等方面倾斜,尤其要关注地质学理论知识方面的更新,物质上精神上多方面鼓励专家开拓创新,给石油天然气的勘探开发工作提供新的思路。要充分利用现有资源和技术,最大限度地提高现有油气藏的可采程度,提高开采效率,对于规模过大的项目,可以选择与国内外有实力的石油企业进行合作。要加快西部地区、海上甚至非洲地区的油田开发节奏,多方面多角度的为企业创利。

根据弱信号覆盖区域信息,从现网上查找问题区域或基站,确认其地理位置及附近基站分布,了解地图上的地貌和地物信息;对于通过投诉和MRR获得的信息,可以结合数字地图的信息,初步确定问题区域的可能位置,拟定覆盖该区域的候选小区列表.

当前,国内外对观光采摘节庆的研究多集中在概念、客源市场、游憩设施、功能分区、宣传方式、效益等方面,对于观光采摘节庆的时空分布规律的研究相对较少[3],事实上,准确把握时空变化特征,不仅有助于正确认识节庆在某一区域的时空布局的发展规律,而且对于节庆与节庆旅游的布局优化与资源整合同样具有重要意义[2]。

4)天馈线配置信息收集分析

进一步核查问题基站(或候选列表中的基站)及其附近基站的天线配置信息,包括:挂高、方向角、机械下倾角、天线品牌型号、天线类型(单频或双频、单极化或双极化、是否含电子下倾角)、水平半功率角、垂直半功率角、天线增益等.通过分析天馈系统的信息,并结合该小区主服务区域上的地理/地物特征及周围邻小区的分布情况,初步判断弱信号问题是否由于没有主覆盖小区造成的.

由对称性可知:所以PA=P3A=P1A、PB=P1B=P2B、PC=P2C=P3C,所以∠P3AP1=2∠BAC、∠P1BP2=2∠ABC、∠P2CP3=2∠BCA.因为△ABC的三个内角分别为∠A=α、∠B=β、∠C=γ,所以∠P3AP1=2α、∠P1BP2=2β、∠P2CP3=2γ.连接P3P1、P1P2、P2P3,所以△P3AP1、△P1BP2、△P2CP3分别是顶角为2α、2β、2γ的等腰三角形.

5)基站告警信息收集分析

收集问题基站所有的eNodeB告警信息,特别关注驻波比告警、如发射饱和、发射机发射功率超限等告警信息.观察各种告警事件和原因,如切换前后、掉话前后的上下行电平、信号质量等,帮助定位问题.

3.3.2 现场勘查及TEMS测试

护士把我引到隔壁麻醉室,要过麻醉吸氧管,往里面注了些许麻醉剂,接好吸氧管,便交给我吸。吸了大约半个小时,吸的到嗓子都木了,护士才把我叫进手术室。

1)基站现场勘查

勘查内容应包括:记录基站铁塔经纬度、铁塔高度、天线方向、天线机械下倾角、基站是否运作正常、传输设备是否有告警、机房是否有温度、门禁、电源告警等.

2)TEMS测试

围绕问题区域使用TEMS Investigation进行拨打测试,记录下日志文件.如果测试过程发现明显问题的,如有信号但不能接入,干扰严重等,应当与OMC联系进行即时排障.对TEMS测试结果进行后台处理,统计下行信号覆盖率、通话质量、主服务小区、切换地点等信息,了解问题区域信号覆盖情况.

3.3.3 改善信号覆盖减少网络掉话的优化方法

简单、低风险、无需增加硬件、低成本的方法:关闭功率控制功能;增加基站发射功率;调整IDLE模式或其他无线参数,扩大主服务小区覆盖范围;减少天线下倾角,加强基站远端覆盖;增加天线下倾角,加强基站近端深度覆盖;调整天线方向,改变小区主服务方向,加强目标区域覆盖.

更复杂、有风险、需要更换或增加硬件、成本较高的方法:在容量许可的情况下,更换现有天线,如更换相同(或不同)水平半功率角但具有更高增益的天线,加强目标小区深度覆盖;在容量及链路预算许可情况下,修改基站天线配置,采用功分方式加大主服务小区覆盖范围;在容量与链路预算不足的地区,可以考虑增加第四小区,加强目标区域覆盖.

若无法通过上述方法改善的,需要增加新站或通过增加直放站来改善局部覆盖.

4 结语

基于TD-LTE现网运行过程产生的网络数据,获取具体网络环境和应用场景的数据和配置参数,通过本文研究的分析方法有效地对网络掉话进行定位,结合掉话产生的可能性原因制定网络优化方案,进而从根本上解决网络掉话问题.移动通信技术在不断演化和发展,伴随着第五代通信研究的推进,未来一个集成超密集异构网络且高度灵活的网络,会有更多不同类型的网元、信令、数据产生和引入[4].因此需要不断总结和创新创造出新的优化方法来解决网络掉话的问题.下一步将具体围绕第五代移动通信系统网络掉话的一些实验室场景展开研究.

参考文献

[1]刘杲. LTE移动通信网络动态TDD技术研究和发展应用探讨[J].电子制作, 2016, 14:77.

[2]赵鑫彦,张伯楠.LTE掉话原因及优化方法探究[J].电信快报,2015,11:15-18+48.

[3]3GPP Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource Control (RRC)[J]. Protocol specification. TS 36.331.2010.12.

[4]赵国锋,陈婧,韩远兵,等.5G 移动通信网络关键技术综述[J].重庆邮电大学学报(自然科学版),2015,10: 8-15.

 
张晨
《菏泽学院学报》 2018年第02期
《菏泽学院学报》2018年第02期文献

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