鐵路-高鐵特殊場景下的LTE網(wǎng)絡優(yōu)化創(chuàng)新案例

2017年場景化最優(yōu)方案創(chuàng)新--高鐵特殊場景下的LTE網(wǎng)絡優(yōu)化創(chuàng)新案例一整體簡介二現(xiàn)狀描述三解決方案目錄四效果及推廣建議整體簡介總體概況：

高鐵為典型線性覆蓋場景，具有速度快（時速達300Km/h），建有專網(wǎng)（除火車站外，與公網(wǎng)不設鄰區(qū)）,列車屏蔽性高(列車損耗15-30dB)，小區(qū)用戶集中等特點，在這種特殊覆蓋場景下，帶來了5大問題：1、速度快，小區(qū)重選與切換頻繁；2、速度快，多普勒頻偏嚴重；3、建有專網(wǎng)，專網(wǎng)與公網(wǎng)之間頻率有重疊，相互之間存在干擾；

4、建有專網(wǎng)，存在高鐵用戶與公網(wǎng)用戶相互串網(wǎng)后引發(fā)的問題；5、車體損耗大，用戶集中，KPI指標受影響，引起弱覆蓋和易擁塞等問題。本方案通過采用窄波瓣天線，小區(qū)合并，開啟頻偏糾正，

ECO公專網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化，低速遷出高速遷入，網(wǎng)絡分層和負荷調(diào)整等多種措施對以上問題予以優(yōu)化和解決。關鍵信息：場景類型室內(nèi)外問題類型設備類型鐵路室外廣/優(yōu)宏/微寧杭高鐵湖州段全長77公里，隧道外長度57公里，隧道總長度20公里（共有10個隧道），經(jīng)過長興、吳興、德清3個縣區(qū)，沿途有3個高鐵站。全天往返發(fā)車次數(shù)153次，日均用戶約6萬人次?，F(xiàn)狀描述場景描述：網(wǎng)絡現(xiàn)狀：全路段總站點數(shù)162個，宏站108個，隧道口及隧道內(nèi)站點54個，紅線外站間距平均在650m左右。整個路段共有32個LTEeNodeB覆蓋，每個eNodeB采用三小區(qū)組網(wǎng)，頻段以F+D2+D3的疊加方式，同時每個eNodeB下掛有10臺左右的RRU，RRU型號為3172或3182現(xiàn)狀描述網(wǎng)絡現(xiàn)狀（續(xù)）：5、弱覆蓋和擁塞公專網(wǎng)用戶相互串網(wǎng)：專網(wǎng)與公網(wǎng)分開組網(wǎng)，且不設鄰區(qū)，高鐵用戶一旦脫離專網(wǎng)后很難返回專網(wǎng)；而公網(wǎng)用戶進入專網(wǎng)后又難回到公網(wǎng),易引起投訴4、公專網(wǎng)用戶相互串網(wǎng)由于高鐵的特性，帶來了小區(qū)重選與切換頻繁；多普勒頻偏嚴重；公專網(wǎng)相互干擾；高鐵用戶與公網(wǎng)用戶相互間串網(wǎng)；弱覆蓋和易擁塞等一系列問題。1、重選與切換頻繁2、多普勒頻偏嚴重小區(qū)重選與切換頻繁：

由于高鐵時速可達300km/h，而單個基站覆蓋距離短，造成小區(qū)間的頻繁重選和切換，影響網(wǎng)絡性能公專網(wǎng)之間相互干擾：在帶寬20M情況下，專網(wǎng)F頻段采用的38500頻點與公網(wǎng)有5M或10M頻率重疊，相互之間存在干擾問題3、公專網(wǎng)相互干擾弱覆蓋和擁塞問題：車體損耗大，高頻段覆蓋差，影響語音用戶的通話質(zhì)量；小區(qū)用戶集中，節(jié)假日話務突增，引發(fā)F頻段小區(qū)擁塞，影響4G用戶體驗多普勒頻偏嚴重：

運動速度越快頻偏越大，而高鐵速度快，頻偏嚴重，易引起專網(wǎng)用戶脫離專解決方案技術特點：從工程建設，參數(shù)調(diào)整，新增設備等多方面進行著手調(diào)整，應用窄波瓣天線，小區(qū)合并，開啟頻偏糾正，ECO公專網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化，低速遷出高速遷入，網(wǎng)絡分層和負載均衡等多種技術措施5、網(wǎng)絡分層和負載均衡低速遷出高速遷入：將脫離專網(wǎng)的用戶及時返回專網(wǎng)，將周邊的公網(wǎng)用戶返回至公網(wǎng)4、低速遷出高速遷入1、小區(qū)合并與窄波瓣技術2、開啟高速模式和頻率糾偏小區(qū)合并與窄波瓣技術：采用高增益窄波瓣天線和將多個基站RRU進行合并，延長小區(qū)的覆蓋距離ECO公專網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化：在小區(qū)有高鐵駛入時，限制周邊公網(wǎng)站點的PRB調(diào)度，駛離后恢復PRB調(diào)度3、ECO公專網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化開啟高速模式和頻率糾偏：通過開啟高速小區(qū)指示和采取下行頻率糾偏網(wǎng)絡分層和負載均衡：將覆蓋連續(xù)性較好的F頻段用于VOLTE，同時數(shù)據(jù)業(yè)務實現(xiàn)F+D2+D3負載均衡解決方案建設方案：針對切換和重選頻繁，采用高增益天線和小區(qū)合并技術cell2cell2cell1切換切換cell3cell2cell2cell2cell2無需切換無需切換無需切換無需切換無需切換多RRU小區(qū)合并組網(wǎng)高鐵場景下，LTE最大可支持12個RRU進行小區(qū)合并。

多個子站合并為一個小區(qū)，列車經(jīng)過無需進行小區(qū)切換提高性能采用高增益天線:由于高鐵是線性組網(wǎng)場景，為增加基站覆蓋距離，減少重選和切換，天線采用水平波瓣32°增益21dB的高增益窄波瓣天線。

小區(qū)合并技術:若在沒有RRU小區(qū)合并的情況下，假設列車以300km/h速度運行，則列車每10秒左右將進行一次小區(qū)間切換，頻繁的小區(qū)切換將極大降低網(wǎng)絡的性能采用高增益窄波瓣天線后，可以使基站覆蓋距離更遠，從而減少基站數(shù)量，減少了切換和重選的次數(shù)解決方案建設方案：針對針對多普勒頻偏嚴重，開啟高速小區(qū)指示和采取下行頻率糾偏

芯片類型終端類型脫網(wǎng)次數(shù)測試總里程（km）百公里脫網(wǎng)比海思芯片華為MATE7421120.1次高通芯片iphone5s11421125.39次三星NOTE312221125.77次HTC8921124.21次開啟高速小區(qū)指示:在高鐵沿線的各個小區(qū)靜態(tài)參數(shù)中開啟高速小區(qū)指示從測試統(tǒng)計情況來看，高通芯片對頻偏支持度不好，脫網(wǎng)次數(shù)較多。列車在高速狀態(tài)下，會導致接收端接收信號頻率發(fā)生變化，解調(diào)性能下降。多普勒頻移計算公式為：fd=f/c*v*cosθ。因此速度越快，站軌距越近，夾角越小，頻率越高，多普勒頻偏越大。站軌距低于50米時頻偏大，D頻偏較F頻段大。解決方案下行預糾偏開啟前后分別進行拉網(wǎng)測試，選擇特性開啟小區(qū)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計SINR-RSRP曲線如上(黑色-開啟前，黃色-開啟后)，可以看到相同RSRP下，糾偏打開后，SINR明顯增益，信道條件改善，VOLTE平均MOS分提升明顯(開啟前均值3.04，開啟后均值3.42)。上圖：下行頻率糾偏各抱桿糾偏量統(tǒng)計建議開啟場景：鐵路沿線列車運行階段不建議開啟的場景：

⑴

列車站臺，及列車進出站速度較低的場景；

⑵非背靠背雙拼組網(wǎng)等一個抱桿上同方向有多于一個扇區(qū)場景；

⑶跨抱桿RRU級聯(lián)的組網(wǎng)場景；

⑷小區(qū)合并的跨板應用場景；

⑸不同RRU鏈上的RRU雙拼為同一個扇區(qū)時；⑹

小區(qū)未綁定在RRU直連基帶板設備的載波場景開啟下行預糾偏功能:小區(qū)合并下，不同扇區(qū)的交疊重合區(qū)域，UE接收到的兩個扇區(qū)信號間存在一正一反較大頻偏。如左邊圖所示，基站通過接收到的手機頻偏折算兩相鄰扇區(qū)下行頻偏并提前糾偏，減小頻偏量。解決方案建設方案：針對公專網(wǎng)同頻干擾，采取修改公網(wǎng)頻點及帶寬或ECO公專網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化目前專網(wǎng)使用F頻段EARFCN:38500(1895-1915MHz),而公網(wǎng)使用F頻段EARFCN:38400(1885-1905MHz),和38350(1880-1900MHz),在帶寬20M情況下

，使用的頻率資源存在5M或10M的重疊，導致相互間干擾。修改公網(wǎng)頻點及帶寬：修改公網(wǎng)頻點為38325，帶寬15M，與專網(wǎng)頻點38500，帶寬20M，在頻率上錯開，在解決干擾的同時，可以充分使用頻率資源。缺點：公網(wǎng)帶寬15M，相對于20M有5M的頻率資源損失ECO公專網(wǎng)小區(qū)協(xié)同優(yōu)化：通過ECO與專網(wǎng)站點、公網(wǎng)站點進行信令交互，根據(jù)列車上高速用戶到達與離開情況，對相應的公網(wǎng)小區(qū)的PRB資源進行相應的啟用或限制調(diào)度，實現(xiàn)干擾抑制，提升了頻譜資源利用效率。在專網(wǎng)有高鐵用戶時，對周邊公網(wǎng)小區(qū)限制PRB調(diào)度。無高鐵用戶時，重新啟用限制的PRB調(diào)度測試驗證：H726244德清乾元金鵝山安置3為公網(wǎng)小區(qū)，EARFCN:38400，帶寬20M，H751720童家斗為高鐵專網(wǎng)小區(qū)，EARFCN:38500，帶寬20M

，專網(wǎng)與公網(wǎng)有10M的頻率重疊。在有列車駛入時，周邊公網(wǎng)金鵝山安置3PRB調(diào)度數(shù)僅為45。在列車離開后，公網(wǎng)PRB調(diào)度數(shù)又恢復為97。駛入過程概括如下：eNodeB側，上報列車是否駛入的相關信息：eNodeB檢測小區(qū)內(nèi)高速用戶數(shù)、高速鄰區(qū)切換入用戶數(shù)等，并上報eCo。eCo由此判斷列車是否駛入及方向。2.eCo側，協(xié)調(diào)調(diào)度公/專網(wǎng)資源：通知即將駛入的休眠小區(qū)提升功率，并觸發(fā)定時器，該定時器時長由eCo側參數(shù)HSRICCTRL.HSRCellPowerResumeTime配置。eCo限制關聯(lián)公網(wǎng)小區(qū)重疊頻帶PRB資源的調(diào)度，由eCo側參數(shù)HSRICCTRL.PRBProhibitSwitch配置。駛離過程概括如下：1.休眠小區(qū)禁止新用戶接入(除切換)，并遷出已有用戶，使小區(qū)用戶數(shù)為0。2.eCo降低休眠小區(qū)RRU發(fā)射功率至零，恢復關聯(lián)公網(wǎng)小區(qū)的PRB資源調(diào)度。說明：

⑴

列車駛離后，首先小區(qū)內(nèi)低速用戶切換到周邊公網(wǎng)鄰區(qū)(類似低速遷出)。

⑵周邊公網(wǎng)信號弱等情況，可能導致殘留少量用戶無法遷出，可通過參數(shù)CellHoParaCfg.HSCellSleepUserNum將殘留用戶遷出。⑶當用戶存在QCI=1的語音業(yè)務時，為防止掉話，針對此類用戶不進行遷出。解決方案建設方案：針對公網(wǎng)用戶侵占專網(wǎng)用戶資源，采取高速遷入低速用戶遷出運營商通過部署LTE高鐵專網(wǎng)來改善高鐵用戶在高速移動場景下的用戶業(yè)務體驗，實際運行中遇到2個重要問題：1、公網(wǎng)用戶占到專網(wǎng)，不但占用專網(wǎng)資源而且高鐵周邊邊緣用戶占到專網(wǎng)后弱覆蓋，卻無法返回公網(wǎng)，引起投訴2、專網(wǎng)用戶脫離專網(wǎng)后難以返回（高通芯片缺陷）采取高速遷入低速用戶遷出：通過EPC+無線聯(lián)合方案來解決高鐵網(wǎng)絡存在的問題（通過SPID來識別遷入遷出用戶）。在低速段：高鐵火車站周邊前后10公里范圍區(qū)域定義為低速路段，該路段不做遷入操作。在高速段：除低速段區(qū)域以外的高速運行路段，該區(qū)域即做遷入操作也做遷出操作。用戶在高鐵專網(wǎng)接入，后續(xù)在高速段區(qū)域誤飄入公網(wǎng)，則通過該用戶最后一次訪問的TAC信息是否高鐵專網(wǎng)識別用戶，指示其重新接入到高鐵專網(wǎng)。UE進入空閑態(tài)后，會重新發(fā)起TAU流程嘗試接入返回高鐵專網(wǎng)。遷入遷出在高速段或者低速段區(qū)域駐留在專網(wǎng)TAC下EnodeB的用戶，如果專網(wǎng)小區(qū)駐留時長超過30分鐘，就啟動SPID標識用戶遷回公網(wǎng)小區(qū)。備注：火車站室分EnodeB不計入專網(wǎng)，誤切概率小。解決方案總體遷出效果：試點eNodeB平均用戶數(shù)減少20%-50%，最大用戶數(shù)減少10%-20%，有效降低基站負荷總體遷入效果：試點區(qū)域?qū)＞W(wǎng)eNodeB最大用戶數(shù)平均增加6-10%，提升用戶駐留效果，改善用戶體驗eNodeB用戶數(shù)實時跟蹤對比11月2日和3日同時段分別進行了用戶數(shù)的實時跟蹤，除去用戶數(shù)較平緩的時刻，開啟前后公網(wǎng)用戶數(shù)的對比如下：火車站北的eNodeB有效果；火車站南由于的eNodeB由于覆蓋火車站進/出站口效果不明顯。公網(wǎng)用戶數(shù)11月2日（試點前）11月3日（試點后）公網(wǎng)用戶遷出比例火車站北583441.4%火車站南22209.1%解決方案目標改造：步驟一：升級MME30&MME99至USN10.6版本；步驟二：湖州段試點區(qū)域eNodeB割接至MME30和MME99所組POOL；步驟三：MME開啟快速移動服務保障和基于SPID的UE駐留和切換策略管理功能；步驟四：eNodeB部署基于SPID的靈活用戶分層功能解決方案建設方案：針對弱覆蓋和擁塞等KPI問題，采用VOLTE優(yōu)選F頻段和負載均衡高鐵車速快，車體屏蔽性高，覆蓋連續(xù)性差，語音業(yè)務易引起質(zhì)差，影響感知。而且高話務小區(qū)節(jié)假日用戶激增，易引發(fā)擁塞。VOLTE語音業(yè)務優(yōu)選F頻段：F頻段相對于D頻段的路徑損耗小，深度覆蓋能力強，能形成連續(xù)覆蓋，

而D頻段頻段較高，損耗大，因此VOLTE用戶優(yōu)選F并且“黏住”F頻段。利用F頻段覆蓋優(yōu)勢保障VOLTE指標和MOS分。同時為了防止F頻段過于擁塞，將數(shù)據(jù)業(yè)務優(yōu)先分配到D頻段，實現(xiàn)語音數(shù)據(jù)分層。原理：支持不同QCI業(yè)務覆蓋參數(shù)差異化配置，針對QCI=1業(yè)務獨立設置覆蓋切換參數(shù)，引導D頻段的VOLTE用戶盡可能多的轉移到F頻段，同時控制F頻段的VOLTE用戶盡可能留住在F頻段，從而專網(wǎng)內(nèi)VOLTE業(yè)務能絕大多數(shù)在F頻段。

QCI=1QCI=2~9

F頻段D頻段F頻段D頻段A1門限-118-43-96-105A2門限-120-43-100-108A4門限-60-115-106-98VOLTE用戶遷移路線數(shù)據(jù)用戶遷移路線參數(shù)設置進行分層參數(shù)設置后，VOLTE用戶基本處于F頻段上，達到了97%

，相對于設置之前的F頻段68%駐留有了很大的提高。VOLTE測試各類指標穩(wěn)定性較之前也有很大改善，性能逐步提升。解決方案解決方案負荷調(diào)整前后RRC連接建立次數(shù)對比小區(qū)號

參數(shù)中文名稱

參數(shù)組ID

參數(shù)值

修改值

火車站南1小區(qū)最低接收電平

-64-60火車站南1小區(qū)異頻\異系統(tǒng)測量啟動門限

1418火車站南1小區(qū)小區(qū)重選優(yōu)先級

76火車站南1小區(qū)異頻頻點高優(yōu)先級重選門限38100159火車站南1小區(qū)異頻頻點高優(yōu)先級重選門限40940169火車站南2小區(qū)異頻頻點小區(qū)重選優(yōu)先級3850076火車站南3小區(qū)異頻頻點小區(qū)重選優(yōu)先級3850076負荷調(diào)整前后上行PRB被使用的平均個數(shù)對比負載均衡參數(shù)調(diào)整針對火車站南等高話務小區(qū)，負載均衡調(diào)整前，F(xiàn)頻段小區(qū)RRC連接建立次數(shù)在3個小區(qū)中占比達到了70%左右，上行PRB利用率在75%以上，很容易引起擁塞。經(jīng)參數(shù)調(diào)整后，RRC連接建立次數(shù)在3個小區(qū)中的占比降至30%，PRB利用率降至40%，有效的將數(shù)據(jù)業(yè)務分流至D2、D3頻段，防止F頻段小區(qū)出現(xiàn)擁塞。數(shù)據(jù)業(yè)務負載均衡：經(jīng)過前面A1,A2,A4門限調(diào)整后，部分高話務小區(qū)F頻段數(shù)據(jù)業(yè)務還是明顯偏高，占