自動鄰區(qū)優(yōu)化技術(shù)共享網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用研究

李 貝，劉光海，許國平，肖天，李一，胡煜華，朱小萌，鄭雨婷

(1.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院，北京 100048；2.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團有限公司，北京 100033；3.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信浙江省分公司，浙江 杭州 310051)

0 引言

4G 共建共享是移動網(wǎng)絡(luò)共建共享工作的重要組成部分[1]，共享網(wǎng)絡(luò)X2 接口互通后，自動鄰區(qū)優(yōu)化技術(shù)(Automatic Neighbor Relation，ANR)可實現(xiàn)雙向鄰區(qū)自動互配，一定程度上降低人工鄰區(qū)配置漏配誤配概率，改善小區(qū)掉話率。本文對共享網(wǎng)絡(luò)ANR 技術(shù)進行了深入分析，并基于大量數(shù)據(jù)驗證了共享網(wǎng)絡(luò)ANR 效果，結(jié)果表明ANR 技術(shù)實施3 天及以上達到鄰區(qū)關(guān)系穩(wěn)定，ANR 應(yīng)用后解放了優(yōu)化人員雙手，提高了鄰區(qū)添加效率，改善了小區(qū)掉話率。該研究為全國共享網(wǎng)絡(luò)ANR 開通工作提供了有效指導(dǎo)。

1 ANR 開啟意義

ANR 減少運營商手工配置鄰區(qū)關(guān)系的工作負荷，可解決傳統(tǒng)鄰區(qū)優(yōu)化方式成本高、優(yōu)化效率低等問題，但在實際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中普遍存在開啟ANR 鄰區(qū)自添加但關(guān)閉鄰區(qū)自刪除，以及ANR 開啟后單向鄰區(qū)關(guān)系多而鄰區(qū)互配比例低的情況。因此，研究ANR 技術(shù)在共享網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用對于提高鄰區(qū)添加效率、降低掉話率、改善用戶體驗有重要意義。

2 ANR 技術(shù)分析及工作流程

2.1 ANR 技術(shù)

按照3GPP TS 36.423 協(xié)議定義[2]，ANR 技術(shù)管理概念意義上的鄰區(qū)關(guān)系表包括ANR 自添加和ANR 自刪除技術(shù)[3]。其中，ANR 自添加發(fā)現(xiàn)新的鄰區(qū)關(guān)系并加入到鄰區(qū)關(guān)系表中，ANR 自刪除技術(shù)將符合刪除條件鄰區(qū)關(guān)系從鄰區(qū)關(guān)系表中去掉。

ANR 技術(shù)包含系統(tǒng)內(nèi)同頻ANR、異頻ANR 和異系統(tǒng)的ANR，其子功能主要包含如下：終端鄰區(qū)替換、長周期無切換鄰區(qū)關(guān)系自動刪除、低切換成功率鄰區(qū)更新、連續(xù)切換失敗鄰區(qū)刪除、冗余外部鄰區(qū)自動刪除、定時批量處理的ANR 添加和刪除。

(1)終端鄰區(qū)替換、定時批處理

終端鄰區(qū)替換、定時批處理包含鄰區(qū)自動添加和自動刪除、定時批量處理的ANR 添加和刪除，第3 部分將詳細闡述。

(2)長周期無切換鄰區(qū)關(guān)系刪除

ANR 需要周期檢測所有的鄰區(qū)關(guān)系在檢測周期內(nèi)，鄰區(qū)關(guān)系上的切換次數(shù)低于預(yù)先設(shè)置門限時該鄰區(qū)關(guān)系增加空口信令負荷且無實際切換貢獻，需要定期清理。

(3)低切換成功率鄰區(qū)更新

基站(Evolved Node B，eNodeB)將低切換成功率臨時鄰區(qū)上報到網(wǎng)管低切換成功率列表，提示人工處理。如果該鄰區(qū)進入低切換成功率列表的次數(shù)小于策略參數(shù)中配置的低切換成功率鄰區(qū)的懲罰次數(shù)門限，在經(jīng)過一個懲罰時間段后，會將該鄰區(qū)移除低切換成功率列表。

(4)連續(xù)切換失敗鄰區(qū)關(guān)系刪除

檢測到服務(wù)小區(qū)到某個鄰區(qū)出現(xiàn)連續(xù)的切換失敗，則刪除該鄰區(qū)關(guān)系。

(5)冗余外部鄰區(qū)刪除

冗余鄰區(qū)[4]指eNodeB 外部鄰區(qū)配置中沒有配置為本eNodeB 小區(qū)的鄰區(qū)的外部鄰區(qū)記錄。ANR 鄰區(qū)自動添加后可能會使eNodeB 產(chǎn)生冗余鄰區(qū)，則自動刪除小區(qū)的鄰區(qū)關(guān)系記錄。

2.2 共享網(wǎng)絡(luò)ANR 原理

異運營商為系統(tǒng)內(nèi)ANR，原理如圖1 所示。具體如下：ANR 過程中引入了臨時鄰區(qū)，eNodeB 通過UE 成功發(fā)現(xiàn)一條鄰區(qū)關(guān)系后，先將該鄰區(qū)關(guān)系放入臨時鄰區(qū)管理；統(tǒng)計臨時鄰區(qū)切換次數(shù)以及其切換成功率來決定其優(yōu)先級，然后將高優(yōu)先級的臨時鄰區(qū)添加[5]。

(1)eNodeB 下發(fā)測量配置，UE 測量相鄰的系統(tǒng)內(nèi)鄰區(qū)并上報測量報告[6](含小區(qū)B 的物理小區(qū)標(biāo)識(Physical Cell Identifier,PCI)等)。

(2)eNodeB 下發(fā)給UE(該UE 需滿足小區(qū)全局標(biāo)識符(E-UTRAN Cell Global Identifier，ECGI)檢測需求)新發(fā)現(xiàn)的PCI 讀取相鄰小區(qū)的ECGI 等。

(3)UE 讀取新發(fā)現(xiàn)相鄰小區(qū)的ECGI 后同時將檢測到的ECGI 等消息發(fā)給eNodeB。

(4)eNodeB 根據(jù)UE 檢測的結(jié)果把新發(fā)現(xiàn)的鄰區(qū)添加為臨時鄰區(qū)，并在統(tǒng)計周期中統(tǒng)計臨時鄰區(qū)的測量上報次數(shù)、切換請求次數(shù)M、切換成功次數(shù)。統(tǒng)計結(jié)束，若M≠0 且統(tǒng)計結(jié)果滿足ANR 鄰區(qū)添加/刪除篩選算法的鄰區(qū)添加條件，則eNodeB 請求網(wǎng)管添加臨時鄰區(qū)到正式鄰區(qū)；網(wǎng)管添加鄰區(qū)配置，并把配置下發(fā)到eNodeB生效。

需要注意，終端支持系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間共配置異頻頻點個數(shù)不同，如果配置個數(shù)的UE，可能會測不到部分異頻頻點的小區(qū)全局標(biāo)識符。表1 以同頻、異頻ANR 為例說明UE 能力要求[7]。

表1 UE 能力要求

3 共享網(wǎng)絡(luò)ANR 分析

異運營商為系統(tǒng)內(nèi)ANR，目前異運營商采用異頻鄰區(qū)。

3.1 快速ANR 與普通ANR

普通ANR、快速ANR 特點對比如表2 所示，快速ANR由于提前下發(fā)周期性測量(Report Strongest Cells)，使得UE能夠在尚未到達小區(qū)邊緣之前就啟動對最強鄰區(qū)PCI的檢測；eNodeB 根據(jù)UE 上報的PCI 信息判斷是否是未知鄰區(qū)，并針對未知鄰區(qū)發(fā)起小區(qū)全局標(biāo)識符測量，這樣就可以提前完成鄰區(qū)自發(fā)現(xiàn)的過程。當(dāng)UE 上報切換測量報告后，就可以直接使用ANR 添加的鄰區(qū)執(zhí)行切換。這樣可以減少小區(qū)全局標(biāo)識符測量對小區(qū)切換成功率的影響。

表2 異運營商異頻ANR 類型

3.2 鄰區(qū)互配

由第2.2 節(jié)原理可知ANR 只能發(fā)現(xiàn)單向鄰區(qū)關(guān)系，為了提高鄰區(qū)添加效率，引入系統(tǒng)內(nèi)鄰區(qū)互配，主要有兩類：

(1)網(wǎng)管層面的鄰區(qū)互配：網(wǎng)管收到網(wǎng)元添加正式鄰區(qū)請求后，根據(jù)鄰區(qū)互配開關(guān)值，判斷是否同時添加雙向鄰區(qū)關(guān)系[3]。

(2)eNodeB 層面的鄰區(qū)互配：如eNodeB 間已X2 互通，則eNodeB 根據(jù)X2 接口信息獲取相鄰eNodeB 所有服務(wù)小區(qū)及其所有鄰區(qū)配置信息，例如被鄰eNodeB 小區(qū)配置為鄰區(qū)，而本eNodeB 小區(qū)并沒有配置鄰eNodeB 相應(yīng)的小區(qū)為鄰區(qū)，則發(fā)起雙向添加處理[8]。eNodeB 在X2 接口信息交互后，將滿足互配的鄰區(qū)加入臨時鄰區(qū)，按2.2節(jié)描述執(zhí)行ANR 處理流程。

由上可知，共享網(wǎng)絡(luò)X2 互通是提升鄰區(qū)互配比例、提高鄰區(qū)添加效率的重要環(huán)節(jié)。

3.3 ANR 鄰區(qū)添加及刪除分析

ANR 鄰區(qū)添加和刪除采取排序的方式，使用鄰區(qū)個數(shù)上限和鄰區(qū)切換成功率兩個參數(shù)來控制，添加/刪除過程如圖2 所示。每次ANR 統(tǒng)計周期結(jié)束時，eNodeB 對于統(tǒng)計范圍內(nèi)的臨時鄰區(qū)按照切換成功率進行過濾，篩選出切換成功率大于等于鄰區(qū)切換成功率門限的臨時鄰區(qū)。將篩選出滿足條件的臨時鄰區(qū)與正式鄰區(qū)一起按照切換成功次數(shù)進行排序，找出排序位置在鄰區(qū)個數(shù)上限之內(nèi)的所有臨時鄰區(qū)(n 個)，以及排序位置在鄰區(qū)個數(shù)上限之外的正式鄰區(qū)(m 個)。那么對m 個正式鄰區(qū)個發(fā)起鄰區(qū)刪除流程，對n 個臨時鄰區(qū)發(fā)起鄰區(qū)添加流程。

ANR 過程中添加/刪除鄰區(qū)時，采取定時批量處理的ANR 添加和刪除的方法，以降低ANR 頻繁信令消息對網(wǎng)管的沖擊。定時功能打開后，ANR 根據(jù)eNodeB ID 和定時配置計算出定時時間點，從定時時間點開始啟動統(tǒng)計周期定時器，超時后結(jié)束統(tǒng)計，啟動定時生效定時器。定時生效定時器超時，執(zhí)行鄰區(qū)的算法和網(wǎng)管交互流程。定時生效的處理完成后，立即啟動下一個統(tǒng)計周期定時器，如上述循環(huán)執(zhí)行。每個時間點上，只有一個定時器在生效。

由上可知，按照切換成功次數(shù)篩選時，由于無線環(huán)境和用戶的不確定性，可能存在頻繁添加和刪除鄰區(qū)，以及誤認為無效鄰區(qū)而自動刪除的情況。

4 共享網(wǎng)絡(luò)ANR 驗證

選取某市運營商A 共享站和運營商B 非共享站共址的基站進行ANR 技術(shù)驗證，按照第一層基站且距試驗基站1 km 覆蓋距離內(nèi)，存在切換成功次數(shù)統(tǒng)計的鄰區(qū)個數(shù)共計40 個區(qū)域驗證，主要驗證參數(shù)設(shè)置如表3 所示，原來全網(wǎng)人工配置鄰區(qū)關(guān)系約5 min/站，解放了優(yōu)化人員雙手。

表3 共享網(wǎng)絡(luò)ANR 部分參數(shù)設(shè)置

判定周期內(nèi)運營商A 頻點上報測量24次，切換成功20 次以上，同時該鄰區(qū)對切換成功率達到99.6%；如果正式鄰區(qū)中切換成功率低于90%，則被判為低成功率鄰區(qū)，24 h 內(nèi)成功率恢復(fù)至95%則重新添加為正式鄰區(qū)，否則被刪除。

對ANR 后鄰區(qū)添加情況每12 h 進行跟蹤，以某設(shè)備廠家為例[9]，驗證效果如表4 所示，ANR 開通后12 h～24 h RRC 連接重建成功率惡化，雙向鄰區(qū)添加數(shù)量減少，開通3 天以上指標(biāo)基本恢復(fù)到開通前水平。ANR 開通后需要RRC 連接重建成功率隨著ANR 鄰區(qū)配置完善逐步改善，建議ANR 實施3 天及以上以準確配置鄰區(qū)。

表4 ANR 實施每12 h 效果對比

5 結(jié)論

共享網(wǎng)絡(luò)自動鄰區(qū)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用后解放了優(yōu)化人員雙手，提高了鄰區(qū)添加效率，改善了小區(qū)掉話率。隨著4G 共建共享的大范圍推進，共享網(wǎng)絡(luò)自動鄰區(qū)優(yōu)化技術(shù)后繼將在全國廣泛應(yīng)用，在提升用戶體驗上發(fā)揮重要作用。