基于MR大數(shù)據(jù)的LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評(píng)估方法

李昶,華志超,劉猛（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)河北有限公司，石家莊 050021）

基于MR大數(shù)據(jù)的LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評(píng)估方法

李昶,華志超,劉猛
（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)河北有限公司，石家莊 050021）

摘 要本文提出一種基于MR大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析方法，首先從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，評(píng)估現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量情況，然后發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題短板，定位網(wǎng)絡(luò)質(zhì)差的根本原因，最后輸出針對(duì)性的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整方案，從而改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提升客戶感知。

關(guān)鍵詞TD-LTE；MR；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；弱覆蓋；重疊覆蓋

隨著4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，用戶量的迅速增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)問題逐步顯現(xiàn)?；趥鹘y(tǒng)的DT（Drive Test，路測(cè)）和CQT（Call Quality Test，通話質(zhì)量測(cè)試，即定點(diǎn)測(cè)試）等測(cè)試手段，主要對(duì)有限的道路和點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，覆蓋面小，需要專用測(cè)試設(shè)備，耗費(fèi)大量人力物力，測(cè)試成本高；基于仿真等手段，對(duì)無(wú)線工參和三維地圖要求較高，且存在較大的誤差；而目前4G投訴比例整體較低，樣本較少，且用戶反映的是單點(diǎn)的問題，不利于系統(tǒng)性的問題定位；傳統(tǒng)的網(wǎng)管性能統(tǒng)計(jì)指標(biāo)缺少無(wú)線環(huán)境覆蓋指標(biāo)及用戶級(jí)采樣點(diǎn)級(jí)指標(biāo)，與用戶真實(shí)體驗(yàn)存在差距較大，不能全面反映客戶感知[1～2]?；诖耍疚奶岢隽嘶贛R（Measurement Report，測(cè)量報(bào)告）的大數(shù)據(jù)分析方法，并輔以MR定位技術(shù)，能夠發(fā)現(xiàn)并精確定位網(wǎng)絡(luò)中存在的問題，為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及站點(diǎn)規(guī)劃等提供參考依據(jù)。

1　MR概述

MR是TD-LTE系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，具體是將終端上報(bào)的測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)過eNode B傳到OMC-R，在經(jīng)過itf-N接口存儲(chǔ)到管理單元MNS。LTE的測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)由UE終端和eNode B的物理層、RLC層在無(wú)線資源管理過程中計(jì)算產(chǎn)生。測(cè)量數(shù)據(jù)分為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)MRS和樣本數(shù)據(jù)MRO，測(cè)量報(bào)告觸發(fā)方式可以是事件觸發(fā)或周期性觸發(fā)。MRO數(shù)據(jù)為海量明細(xì)數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分發(fā)、整合與處理，匯總為報(bào)表數(shù)據(jù)，用于開發(fā)上層應(yīng)用，MR測(cè)量報(bào)告的處理流程如圖1所示。

2　基于MR的網(wǎng)絡(luò)性能分析

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量?jī)烧呦⑾⑾嚓P(guān)，只有良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋才能有好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量能間接的反映出網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況。基于MR測(cè)量報(bào)告大數(shù)據(jù)能夠更為準(zhǔn)確的反映網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況和無(wú)線環(huán)境問題，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵問題點(diǎn)優(yōu)化。基于MR大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)評(píng)估包括網(wǎng)絡(luò)覆蓋評(píng)估和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)估。網(wǎng)絡(luò)覆蓋評(píng)估包括弱覆蓋、重疊覆蓋、過覆蓋等，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)估包括上行信

噪比評(píng)估和下行RSRQ（Reference Signal Receiving Quality，參考信號(hào)接收質(zhì)量）分析等[3～5]。

圖1　MR測(cè)量報(bào)告的處理流程

2.1基于網(wǎng)絡(luò)覆蓋評(píng)估

網(wǎng)絡(luò)覆蓋類的關(guān)鍵指標(biāo)可以用弱覆蓋、過覆蓋和重疊覆蓋進(jìn)行描述，下面針對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行具體分析。

2.1.1 下行弱覆蓋

下行弱覆蓋可用于評(píng)估LTE小區(qū)的覆蓋情況，用于檢查小區(qū)覆蓋盲點(diǎn)和弱覆蓋區(qū)域，根據(jù)不同場(chǎng)強(qiáng)區(qū)間分布比例可判斷該小區(qū)的大致覆蓋范圍。弱覆蓋采樣點(diǎn)比例定義為：某個(gè)小區(qū)弱覆蓋采樣點(diǎn)在全部采樣點(diǎn)中的比例，弱覆蓋點(diǎn)是指在采用周期性測(cè)量情況下，MR報(bào)告中下行覆蓋電平小于-110 dBm的采樣點(diǎn)；弱覆蓋采樣點(diǎn)比例定義為：弱覆蓋采樣點(diǎn)數(shù)（＜-110 dBm）/總采樣數(shù)×100%。根據(jù)下行弱覆蓋定義，篩選出弱覆蓋采樣點(diǎn)占比大于20%的小區(qū)為嚴(yán)重弱覆蓋小區(qū)。

2.1.2 重疊覆蓋度

因?yàn)長(zhǎng)TE采用同頻組網(wǎng)，重疊覆蓋是影響下載速率的一個(gè)重要原因。重疊覆蓋度反映了該區(qū)域有多少個(gè)強(qiáng)信號(hào)小區(qū)進(jìn)行了重復(fù)的覆蓋，反映小區(qū)信號(hào)疊加的程度，實(shí)驗(yàn)表明，每增加一個(gè)重疊覆蓋小區(qū)，下載速率下降30%。根據(jù)小區(qū)上報(bào)的樣本點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)樣本點(diǎn)中測(cè)量到的鄰區(qū)的電平和主小區(qū)電平差不小于-6 dB，且主鄰小區(qū)的電平都大于-110 dBm，且滿足以上條件的鄰區(qū)數(shù)目不小于3（門限可以配置）的樣本點(diǎn)的比例。根據(jù)重疊覆蓋度定義，篩選出重疊覆蓋度占比超過5%的小區(qū)為重疊度覆蓋小區(qū)。

（1）過覆蓋

根據(jù)LTE服務(wù)小區(qū)的主載波RSRP的接收信號(hào)功率及LTE已定義鄰區(qū)關(guān)系和未定義鄰區(qū)關(guān)系小區(qū)的主載波RSRP的接收信號(hào)功率計(jì)算小區(qū)過覆蓋指數(shù)，該指數(shù)用于反映本小區(qū)會(huì)對(duì)多少個(gè)鄰區(qū)造成影響。在采用周期性測(cè)量情況下，主小區(qū)s的某一個(gè)鄰區(qū)在服務(wù)小區(qū)s的測(cè)量報(bào)告中出現(xiàn)且接收信號(hào)碼功率強(qiáng)度差，不小于-6 dB（鄰小區(qū)-服務(wù)小區(qū)，門限為可調(diào)參數(shù)）且主鄰小區(qū)距離小于門限值，主鄰小區(qū)的電平都大于-110 dBm的樣本點(diǎn)數(shù)之和與服務(wù)小區(qū)的樣本點(diǎn)總數(shù)的比值。鄰小區(qū)n與主小區(qū)s滿足小區(qū)相關(guān)性條件的采樣點(diǎn)占比超過3%（門限為可調(diào)參數(shù)），則記主小區(qū)s影響鄰小區(qū)n。根據(jù)過覆蓋定義，篩選出影響小區(qū)數(shù)大于12的小區(qū)為過覆蓋小區(qū)。

（2）基于TA+AoA的定位方案

MR測(cè)量報(bào)告中包含有采樣點(diǎn)的TA（Timing Advance，時(shí)間提前量）和AoA（Arrival of Angle，到達(dá)角度）信息，通過利用TA得到與基站的距離，AoA估算方向，主要原理是以基站站址為圓心、TA估算半徑、AoA估算方向，進(jìn)而定位到終端所處的位置[6]?；赥A+AoA的定位方法如圖2所示，具體的實(shí)施步驟如下。

步驟 1： 基站測(cè)量對(duì)應(yīng)終端的上行傳輸來(lái)確定每個(gè)終端的TA調(diào)整值t，從而確定終端到基站的距離R=ct/2。

步驟2： 基站接收端通過天線陣列測(cè)出接收信號(hào)的入射角度，從而確定終端相對(duì)于參考方向（通常為正北方向）與基站的位置關(guān)系。

圖2　基于TA+AoA的定位方法示意圖

2.2基于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)估

2.2.1 下行高分組丟失率

下行高分組丟失率評(píng)估是通過下行分組丟失率指標(biāo)加權(quán)計(jì)算小區(qū)下行質(zhì)量情況，分析業(yè)務(wù)質(zhì)量，衡量用戶感受。定義下行分組丟失率大于10%的采樣點(diǎn)數(shù)占比大于10%的小區(qū)，為下行高分組丟失率小區(qū)。

2.2.2 上行高分組丟失率

上行分組丟失率評(píng)估是通過下行分組丟失率指標(biāo)加權(quán)計(jì)算小區(qū)下行質(zhì)量情況，分析業(yè)務(wù)質(zhì)量，衡量用戶感受。定義上行分組丟失率大于10%的采樣點(diǎn)數(shù)占比大于10%的小區(qū)，定義為上行高分組丟失率小區(qū)。

（1）eNode B接收信號(hào)干擾功率

統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)滿足取值范圍的按照分區(qū)間統(tǒng)計(jì)eNode B接收信號(hào)干擾功率的樣本個(gè)數(shù)及采樣點(diǎn)占比，該數(shù)據(jù)可間接用于評(píng)估業(yè)務(wù)質(zhì)量，評(píng)估上行干擾情況。通過eNode B接收信號(hào)干擾功率得到eNode B接收信號(hào)干擾功率異常小區(qū)，計(jì)算小區(qū)RIP不小于-105 dBm的采樣點(diǎn)數(shù)比覆蓋范圍內(nèi)總采樣點(diǎn)數(shù)，若此比例值大于5%，則認(rèn)為該小區(qū)是eNode B接收信號(hào)干擾功率異常小區(qū)。

（2）上行信噪比

上行信噪比指統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)滿足取值范圍的按照分區(qū)間統(tǒng)計(jì)上行信噪比的樣本個(gè)數(shù)及采樣點(diǎn)占比，該數(shù)據(jù)可間接用于評(píng)估業(yè)務(wù)質(zhì)量，用于定位上行質(zhì)差小區(qū)或區(qū)域。定義小區(qū)所有用戶上行信噪比。具體計(jì)算方法：根據(jù)一個(gè)物理資源塊（PRB）帶寬上的PUSCH信號(hào)功率S和干擾功率I，計(jì)算每用戶信噪比。如果一個(gè)用戶使用了X個(gè)PRB，則此用戶的信噪比為。

（3）下行參考信號(hào)接收質(zhì)量RSRQ

下行參考信號(hào)用于評(píng)估下行質(zhì)量，可定位到下行質(zhì)差小區(qū)或區(qū)域，定義為比值N×RSRP/RSSI，其中N表示RSSI 測(cè)量帶寬中的資源塊RB的數(shù)量。E-UTRA載波接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)指示RSSI由UE從所有資源塊源上觀察到的總接收功率的線性平均，包括公共信道服務(wù)和非服務(wù)小區(qū)、相鄰信道干擾、熱噪聲等。通過MR數(shù)據(jù)中的下行RSRQ指標(biāo)可評(píng)估網(wǎng)絡(luò)下行質(zhì)量情況，根據(jù)定義RSRQ小于-14dB的占比大于5%即為質(zhì)差小區(qū)。

3　基于MR的多維度關(guān)聯(lián)分析

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大及用戶的發(fā)展，用戶感知已成為網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)的重要因素，而上行信噪比和下行參考信號(hào)接收質(zhì)量是用戶感知的主要體現(xiàn)。影響上行信噪比和下行參考信號(hào)接收質(zhì)量的因素很多，包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類和非網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類，如圖3所示。網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)分析就是通過質(zhì)差小區(qū)與結(jié)構(gòu)類和非結(jié)構(gòu)類因素的關(guān)聯(lián)分析，進(jìn)一步挖掘引起質(zhì)差的根本原因。

目前結(jié)構(gòu)類原因引起的質(zhì)差歸為四類，分別是過覆蓋、弱覆蓋、重疊覆蓋和網(wǎng)絡(luò)干擾。對(duì)由于弱覆蓋、過覆蓋、重疊覆蓋及干擾等引起的質(zhì)差小區(qū)，開展有針對(duì)性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。對(duì)于非結(jié)構(gòu)類原因，通過后臺(tái)收集外部干擾小區(qū)、故障告警小區(qū)列表，排查引起的質(zhì)差的原因，外部干擾小區(qū)指掃頻測(cè)試發(fā)現(xiàn)存在干擾源干擾的小區(qū)，例如監(jiān)獄、特殊會(huì)議場(chǎng)所、軍事管轄區(qū)、其他系統(tǒng)干擾等；故障告警小區(qū)指存在有影響質(zhì)量的故障告警，例如駐波比告警、傳輸類告警、器件告警等。基于MR大數(shù)據(jù)的分析方法和流程如圖4所示。

步驟1：通過對(duì)基站采集的MRO海量明細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)

行匯總、加工和處理，篩選出影響網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵指標(biāo)和質(zhì)差小區(qū)列表。

步驟2：根據(jù)質(zhì)差小區(qū)列表，篩選出宏站小區(qū)上行信噪比占比或下行參考信號(hào)接收質(zhì)量（RSRQ）超過門限的小區(qū)，得到質(zhì)差小區(qū)列表（每小區(qū)按照MR＞100采樣點(diǎn)進(jìn)行過濾）。

步驟3：檢查所有的質(zhì)差小區(qū)中是否存在故障告警和外部干擾，排除非結(jié)構(gòu)類原因。

步驟4：對(duì)結(jié)構(gòu)類問題進(jìn)行深度關(guān)聯(lián)分析，分別從弱覆蓋、重疊覆蓋、過覆蓋等維度找到影響用戶感知的主要原因，并進(jìn)行分類。

步驟5：分析內(nèi)部干擾原因?qū)е碌馁|(zhì)差，在弱覆蓋、重疊覆蓋和過覆蓋指數(shù)均小于門限的質(zhì)差小區(qū)中，如果上行干擾門限和PRB平均電平大于等于門限，則為內(nèi)部干擾導(dǎo)致的質(zhì)差小區(qū)。

步驟6：分析其他原因?qū)е碌馁|(zhì)差小區(qū)，包括參數(shù)設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷等原因。

步驟7：對(duì)各類質(zhì)差原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，梳理各類問題小區(qū)列表，進(jìn)一步指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和優(yōu)化。

圖3　影響用戶感知的因素

4　應(yīng)用效果分析

某城市主城區(qū)中網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問題小區(qū)共計(jì)289個(gè)，應(yīng)用基于MR大數(shù)據(jù)的多維度關(guān)聯(lián)分析方法，對(duì)其問題產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)弱覆蓋對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量影響最大（占比42.21%）、其次為重疊覆蓋（占比29.41%）、過覆蓋（12.11%）、參數(shù)設(shè)置（占比5.19%）、故障（占比3.82%）、PCI干擾（占比2.77%）。針對(duì)289個(gè)問題小區(qū)開展網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量專項(xiàng)工作，通過網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和優(yōu)化等手段提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，優(yōu)化后問題小區(qū)數(shù)量減少為167個(gè)，LTE覆蓋率由97.95%提升為98.61%，應(yīng)用層下載速率由38.85Mbit/s提升為40.91Mbit/s，應(yīng)用層上傳速率由5.23Mbit/s提升為5.67Mbit/s，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量改善明顯，如表1所示。

表1　應(yīng)用效果對(duì)比表

圖5　MR大數(shù)據(jù)分析案例

具體案例分析：利用基于TA+AoA的MR定位技術(shù)，找到存在問題的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。通過MR大數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)北宋路與煤機(jī)街交叉口附近區(qū)域重疊覆蓋嚴(yán)重，周圍小區(qū)重疊覆蓋度均在5%以上。針對(duì)以上區(qū)域進(jìn)行掃頻測(cè)試分析，可以看出路段民航大酒店_2與嘉泰商務(wù)_1、嘉泰商務(wù)_2等重疊覆蓋，持續(xù)150 m，重疊覆蓋小區(qū)數(shù)在4個(gè)以上，重疊覆蓋度在15%以上，與MR數(shù)據(jù)分析相吻合，如圖5所示。最后，通過對(duì)天饋參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，問題消除。

5　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文利用基于MR的大數(shù)據(jù)分析方法，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)問題分析和定位，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單和定位準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，并能節(jié)省大量的人力和物力，達(dá)到事半功倍的效果。通過網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)分析，形成以用戶感知為導(dǎo)向的分析優(yōu)化方法，進(jìn)而評(píng)估網(wǎng)絡(luò)存在的主要短板問題，精確定位網(wǎng)絡(luò)質(zhì)差的根本原因，并輸出針對(duì)性的優(yōu)化調(diào)整方案，從而達(dá)到改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提升用戶感知的目的。

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LTE network structure evaluation method based on MR bigdata

LI Chang, HUA Zhi-chao, LIU Meng
(China Mobile Group Hebei Co., Ltd., Shijiazhuang 050021, China)

AbstractThis paper proposes a network quality analysis method based on measurement report large data, from the perspective of the network structure, an accurate assessment of the current network situation network quality fi rst, and then the weaknesses of network problems was found to pinpoint the root causes of poor network quality, the final output targeted network optimization adjustment programs to improve the network structure, improve customer perception.

KeywordsTD-LTE； MR； network structure； weak coverage； overlapping coverage

收稿日期：2015-08-10

中圖分類號(hào)TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1008-5599（2015）11-0017-05