一種基于家庭寬帶與MR數(shù)據(jù)的室內(nèi)無線測(cè)量方法

龐 宇,汪 洋

(中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院安徽分院,安徽 合肥 230093)

0 引言

隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè),移動(dòng)4/5G網(wǎng)絡(luò)早已在各地實(shí)現(xiàn)了廣泛覆蓋。但隨著城市建設(shè)的進(jìn)行,城區(qū)樓宇大量增加。無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和人群分布持續(xù)發(fā)生改變,各地補(bǔ)點(diǎn)和優(yōu)化需求持續(xù)存在。室內(nèi)無線覆蓋成了當(dāng)前城區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和優(yōu)化工作的難點(diǎn),為了獲得室內(nèi)無線覆蓋的真實(shí)情況,電信運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行了多種方案的研究。目前主要采取以下方法進(jìn)行室內(nèi)信號(hào)測(cè)量:一是在樓宇附近進(jìn)行道路測(cè)試,推斷樓內(nèi)信號(hào)質(zhì)量;二是CQT室內(nèi)測(cè)試,無線工程師攜帶專用設(shè)備進(jìn)入樓宇,在樓道內(nèi)對(duì)各個(gè)樓層進(jìn)行信號(hào)抽測(cè);三是指紋庫法,利用MR數(shù)據(jù)、工參建立起無線覆蓋指紋庫,通過MR上報(bào)的主鄰小區(qū)覆蓋場(chǎng)強(qiáng)與指紋庫的主鄰小區(qū)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行匹配,獲得室內(nèi)覆蓋信息。

以上3種主流方法具有明顯的不足。方法一中,道路測(cè)試只能測(cè)試地面附近的信號(hào)強(qiáng)度,與高層無線環(huán)境有著巨大的差異;方法二中CQT測(cè)試僅在樓道中進(jìn)行[1],樓道內(nèi)的信號(hào)與用戶室內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度RSRP有著30～60 dB的差距[2],測(cè)試結(jié)果不夠精準(zhǔn);同時(shí)CQT樓宇測(cè)試的工作量極大,效率很低。方法三是近期移動(dòng)集團(tuán)的課題創(chuàng)新,利用MR定位技術(shù),根據(jù)工參(經(jīng)緯度、天線指標(biāo)、方向角、掛高等)、傳播模型、地物信息建模仿真,得到整個(gè)地理區(qū)域內(nèi)RSRP信號(hào)覆蓋指標(biāo),建立覆蓋指標(biāo)指紋庫,然后通過MR上報(bào)的主鄰小區(qū)覆蓋場(chǎng)強(qiáng)與指紋庫的主鄰小區(qū)場(chǎng)強(qiáng),按照余弦匹配算法進(jìn)行匹配[3],各MR點(diǎn)通過余弦匹配算法匹配到指紋庫,該指紋對(duì)應(yīng)的柵格位置即可認(rèn)為是該用戶MR的定位位置。該方案在效率和準(zhǔn)確率上較前兩種方法均有不小的提升,目前的定位精度可達(dá)100×100 m范圍。

本文提出一種基于移動(dòng)家庭寬帶、MR數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)獲得居民室內(nèi)無線覆蓋指標(biāo)的方法,用戶MR定位完全依靠用戶通過Wi-Fi接入移動(dòng)寬帶后上報(bào)的有效IMSI或MSISDN與MR匹配得到的結(jié)果,極大提升了定位的精確性。

1 關(guān)鍵技術(shù)介紹

1.1 主要概念

1.1.1 硬采集

硬采集是指在通信網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸上采取特定硬件完成信令數(shù)據(jù)的采集收斂,如分光器、TAP(測(cè)試接入端口)、高阻頭搭接、交換機(jī)鏡像等實(shí)施復(fù)制分流。本次硬采位置為移動(dòng)寬帶接入BAS口位置及S1-MME口位置,移動(dòng)寬帶口用戶面數(shù)據(jù)及S1-MME口數(shù)據(jù)由硬采獲得。

1.1.2 軟采集

軟采集是指主設(shè)備廠家主動(dòng)輸出信令數(shù)據(jù),采集方只需通過軟件接收就能完成采集收斂工作。軟采集比硬采集的優(yōu)勢(shì)在于采集的工作量小,理論上所有信令都可以由軟采實(shí)現(xiàn),但是涉及主設(shè)備的改造,目前只有eNB以下側(cè)的信令由軟采實(shí)現(xiàn),因此軟采信令包含了豐富的無線側(cè)信息。軟采主要能夠獲取Uu接口、X2接口及Uu-EXTEND(Uu口其他測(cè)量參數(shù))信息[4],軟采信令包含了無線鏈路、測(cè)量參數(shù)和測(cè)量報(bào)告等豐富的無線信息。

1.2 實(shí)現(xiàn)思路

家庭寬帶數(shù)據(jù)獲取流程如圖1所示。室內(nèi)用戶的手機(jī)終端UE通過Wi-Fi信號(hào)接入移動(dòng)家庭寬帶。移動(dòng)寬帶接入服務(wù)器BAS發(fā)出控制信息,在接入層使用硬采集方式獲取移動(dòng)寬帶入口側(cè)的用戶面數(shù)據(jù)。解析采集到的上網(wǎng)數(shù)據(jù),獲取其中的IMSI號(hào)或者M(jìn)SISDN號(hào)。

圖1 家庭寬帶數(shù)據(jù)獲取流程

對(duì)MSISDN有效性進(jìn)行篩選,此MSISDN號(hào)為實(shí)時(shí)使用移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的用戶號(hào)碼:硬采移動(dòng)寬帶BAS口用戶面海量數(shù)據(jù),篩選、甄別出有效MSISDN(此MSISDN號(hào)為實(shí)時(shí)使用移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的用戶號(hào)碼),形成Time、寬帶賬戶、MSISDN等數(shù)據(jù)表格。

甄別后的MSISDN通過Time、IMSI或者M(jìn)SISDN關(guān)鍵字段和終端與LTE網(wǎng)絡(luò)交互的S1-MME口數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配,匹配后數(shù)據(jù)包括Time、IMSI、MSISDN、MmeC、MmeUeS1apId等信息。將匹配后數(shù)據(jù)與終端同時(shí)間段上報(bào)的MR數(shù)據(jù)通過Time、MmeC、MmeUeS1apId進(jìn)行匹配。從而達(dá)到用戶LTE-MR數(shù)據(jù)(主要包括主服小區(qū)、測(cè)量鄰區(qū)覆蓋信息)精確定位到某戶家庭寬帶賬戶,而移動(dòng)家庭寬帶賬戶與家庭住址綁定,最終得到移動(dòng)寬帶用戶家庭LTE室內(nèi)覆蓋情況。

2 詳細(xì)流程

2.1 MSISDN有效性篩選

MSISDN有效性篩選的主要目的是獲取UE用戶真實(shí)MSISDN信息,而不是用戶終端無線網(wǎng)上報(bào)的非真實(shí)(臨時(shí))MSISDN,主要甄別方法有以下幾種:

(1)用戶注冊(cè)使用的MSISDN。

(2)用戶購(gòu)物、訂場(chǎng)時(shí)候上報(bào)的MSISDN。

(3)用戶繳費(fèi)時(shí)候上報(bào)的MSISDN。

硬采BAS口用戶面登錄寬帶賬戶業(yè)務(wù)面數(shù)據(jù),具體數(shù)據(jù)如表1所示,表中寬帶賬戶指的為用戶家庭寬帶融合賬戶登錄用戶名;MSISDN為用戶通過Wi-Fi登錄家庭寬帶發(fā)生業(yè)務(wù)過程中上報(bào)的終端MSISDN號(hào),實(shí)際采集數(shù)據(jù)為完整MSISDN數(shù)據(jù)。

表1 BAS口寬帶賬戶信息

2.2 獲得精確定位信息

收集移動(dòng)寬帶融合賬戶登錄用戶名對(duì)應(yīng)的家庭住址,如表2所示。

表2 寬帶登記信息

匹配2.1、2.2小節(jié)中的數(shù)據(jù),得到MSISDN手機(jī)號(hào)與用戶家庭位置的匹配信息,如表3所示。用戶家庭寬帶登記的位置信息準(zhǔn)確度高,可以直接作為終端位置信息。

表3 BAS口獲取與寬帶登記信息匹配

2.3 硬采集數(shù)據(jù)獲取

硬采S1-MME控制面海量數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)主要包括Time、IMSI、MSISDN、MmeC 、MmeUeS1apId,具體硬采S1-MME控制面數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 S1-MME控制面數(shù)據(jù)

2.4 家庭寬帶數(shù)據(jù)與硬采數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)匹配

將2.2小節(jié)中數(shù)據(jù)與2.3小節(jié)中的數(shù)據(jù)通過字段Time和MSISDN關(guān)聯(lián)匹配,匹配后的表格包含了手機(jī)號(hào)碼(MSISDN)和用戶詳細(xì)地址等關(guān)鍵信息,如表5所示。

表5 寬帶數(shù)據(jù)與MME數(shù)據(jù)

2.5 MR(測(cè)量報(bào)告)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

通過軟采的方式獲得MR數(shù)據(jù)。MR數(shù)據(jù)是基于ms顆粒級(jí)的控制面信令數(shù)據(jù),因此具有海量的特性[5],可反映用戶在業(yè)務(wù)態(tài)時(shí)主服務(wù)小區(qū)及鄰區(qū)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量及網(wǎng)絡(luò)覆蓋水平。3GPP TS 25.331定義了同頻測(cè)量、異頻測(cè)量、質(zhì)量測(cè)量、UE內(nèi)部測(cè)量、UE位置測(cè)量、業(yè)務(wù)量測(cè)量等各種測(cè)量報(bào)告的格式要求。

測(cè)量是LTE系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能。物理層上報(bào)的測(cè)量結(jié)果可以用于系統(tǒng)中無線資源控制子層完成諸如小區(qū)選擇/重選及切換等事件的觸發(fā),也可以用于系統(tǒng)操作維護(hù),觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)具有測(cè)量所規(guī)定測(cè)量報(bào)告數(shù)據(jù)的能力。測(cè)量方式采用周期測(cè)量時(shí),可在測(cè)量任務(wù)定制時(shí)對(duì)上報(bào)周期進(jìn)行配置。LTE-MR按照測(cè)量數(shù)據(jù)分類可以分為MRO、MRE、MRS。其中MRO是周期性觸發(fā),需要配置上報(bào)周期[6],在設(shè)備側(cè)進(jìn)行定義(本算法依據(jù)MRO數(shù)據(jù));MRE是事件觸發(fā),利用網(wǎng)絡(luò)開啟的時(shí)間測(cè)量,無需另外開啟測(cè)量;MRS是基于運(yùn)營(yíng)商定義的統(tǒng)計(jì)級(jí)數(shù)據(jù),包括一維統(tǒng)計(jì)和二維統(tǒng)計(jì)。

MRO源數(shù)據(jù)主要包括以下字段:reportTime、eNBid、MmeCode、MmeGroupId、MmeUeS1apId、MR.LteScRSRP、MR.LteNcRSRP、MR.LteScRSRQ、 MR.LteNcRSRQ、MR.LteScEarfcn、MR.LteScPci、MR.LteNcEarfcn、MR.LteNcPci、 MR.LteScRTTD、MR.LteScPHR、MR.LteScRIP、MR.LteScAOA、MR.LteScPlrULQci1～9、MR.LteScPlrDLQci1～9、MR.LteScSinrUL、MR.GsmNcellBcch、MR.GsmNcellCarrier RSSI、MR.GsmNcellNcc、MR.GsmNcellBcc、MR.TdsPccpchRSCP、MR.TdsNcellUarfcn、MR.TdsCell ParameterId。其中MR_LteScRSRP字段代表無線信號(hào)的電平值,通常將其作為信號(hào)強(qiáng)度的度量值。將MR的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,保留所需部分,得到如表6所示數(shù)據(jù)。其中,MR.LteScRSRP樣本數(shù)據(jù)與具體場(chǎng)強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表7所示。

表6 MRO數(shù)據(jù)

表7 RSRP電平值映射

通過Time、MmeC、MmeUeS1apId 3個(gè)字段匹配2.4、2.5小節(jié)中的數(shù)據(jù)表格,得到最終數(shù)據(jù)表,此表包含了詳細(xì)室內(nèi)地址與實(shí)時(shí)無線信號(hào)強(qiáng)度,可以準(zhǔn)確反映室內(nèi)無線信號(hào)的強(qiáng)度,如表8所示。

表8 室內(nèi)精確定位電平值

以上5個(gè)小節(jié)步驟可以歸納為如下流程:通過關(guān)聯(lián)用戶寬帶BAS口、S1-MME口、Uu口MR數(shù)據(jù),最終獲得移動(dòng)寬帶住宅內(nèi)部LTE覆蓋信息。最終數(shù)據(jù)主要包含以下覆蓋信息:具體小區(qū)名、樓棟號(hào)、戶號(hào)、時(shí)間點(diǎn)、主服小區(qū)覆蓋質(zhì)量(小區(qū)號(hào)、主服小區(qū)RSRP/RSRQ)、鄰區(qū)信息(鄰區(qū)PCI、頻點(diǎn)、鄰區(qū)RSRP/RSRQ)等。具體方法流程如圖2所示。

圖2 室內(nèi)覆蓋測(cè)量流程

3 結(jié)語

綜上所述,在通信運(yùn)營(yíng)IT化的趨勢(shì)下,運(yùn)營(yíng)商更容易獲得網(wǎng)絡(luò)各維度數(shù)據(jù),相關(guān)專業(yè)的數(shù)據(jù)匹配能夠幫助網(wǎng)絡(luò)工程師開拓思路,解決更多難題。本文將網(wǎng)絡(luò)部MR數(shù)據(jù)和政企家寬數(shù)據(jù)相結(jié)合,利用移動(dòng)家寬經(jīng)緯度準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)成功獲取室內(nèi)覆蓋指標(biāo),大大提升了室分覆蓋的精確性,為深度覆蓋問題解決提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。此方法從LTE室分測(cè)試進(jìn)行了舉例,可對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的室分測(cè)量提供參考,為5G深度覆蓋規(guī)劃提供依據(jù)。