典型场景的VoLTE无线网优化方法整合后V.doc
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典型场景的VoLTE无线网优化方法
一、高铁场景的VOLTE优化方法
1、典型场景概述
高铁作为一种高效经济的城际交通方式,具有高速、便捷、环保和安全的特点.不同于普通铁路覆盖,高铁的设计时速为350km/h,正常运营速度在300km/h左右,受多普勒频移影响,信道条件变化剧烈,导致接收端接收信号频率发生变化。
因此高铁场景需要基站、终端有更强的上下行纠偏能力。
目前,高铁覆盖网络以专网形式建设,实现专网信号在高铁线路区域的主导覆盖。
如何确保高铁场景下用户的体验感知,是高铁通信面临的挑战。
另外因过车、会车或停车,当用户数急剧增多时,每个用户获得的用户感知度也将随之下降,因此多用户高负荷也是高铁网络优化面临的挑战。
2、高铁场景优化方法
2.1.高铁场景特点
高铁作为城市之间的一种高速轨道交通工具,其沿线及站台的网络覆盖具有如下特点:
1、高铁通常运行在城市与城市之间,需要对沿线的隧道、桥梁、弯道等各种情况进行覆盖,覆盖场景复杂多样化;
2、高铁的网络覆盖主要为轨道的沿线覆盖,其呈线状覆盖的特性;
3、高铁的实验时速已突破500km/h,运营时速超过300km/h,其高速特性给无线网络覆盖带来严重的多普勒频移问题;
4、高铁的车厢为金属材料,且为密闭式厢体设计,对信号屏蔽严重,穿透损耗大。
同一频段,对不同车型的信号穿透能力不同。
5、高铁列车的高速特性对移动用户在小区间的切换和重选提出了更高的要求,由于UE终端穿越切换区域的时间接近甚至小于切换响应时间,因此很容易出现脱网、小区切换失败等网络问题。
2.1.1.网络结构
1)基站部署
根据现网实测数据,建议高铁专网小区站间距不超过800m。
覆盖直线轨道的基站宜交错分布在铁路的两侧,形成“之”字型布局,有利于车厢内两侧信号质量的均衡。
覆盖铁路弯道的基站宜设置在弯道内侧,提高入射角,保证覆盖的均衡性。
结合用户量,高铁轨道覆盖采用6个或12双通道RRU级联合并的链型覆盖方式,减少切换次数。
2)专网频点选择
高铁沿线和站台均为专网覆盖,以F频段&D频段为主,采用共站址建设双层网组网。
高铁小区选用频段尽量与高铁沿线公网异频组网。
隧道场景,采用泄漏电缆或室内分布系统方式覆盖,使用F频段组网。
3)天线选型
高铁场景具有覆盖点集中,轨面高度多样,需要保证铁轨安全等特点,因此高铁的天线选型需要满足以下标准:
高增益:
天线尽量使用21dB高增益窄水平波瓣天线,更好控制其信号覆盖范围,另一方面减少对大网话务的吸收;
保证挂高:
天线挂高建议距离火车车顶15米左右,城区路段考虑对公网影响挂高稍低,应保证天线与轨面视通;
配置合理:
LTE为确保覆盖范围和覆盖质量,宏专网每一个基站上配置两个双通道RRU,每个RRU分别连接一副双极化天线建设方式。
2.1.2.扩容方案
目前高铁专网组网以F频段为主,但部分路已经出现拥塞,因而使用D+F的双层组网方案来解决容量问题,其中D频段主要使用D1(频点号37900)以及D3频段(频点号40936)。
扩容时,既要考虑减少干扰的原则,同时也要兼顾连续覆盖;
1、扩容小区参数继承原小区参数;
2、F/D互配置邻区,频间频内切换,F到D切换采用A2+A5;D到F切换采用A2+A4;
3、开启负荷均衡。
4、针对于高铁候车室和候车室与站台间地下通道等容量需求大区域,选用E频段扩容,采用5个RRU,3个小区覆盖,同时可考虑8+2合并2通道RRU的形式分流部分宏站用户。
2.1.3.VoLTE质量要求
1、VoLTE高铁专网KPI指标要求
(1)无线接通率要求:
无线接通率>97%;
(2)无线掉线率要求:
无线掉线率<2%;
(3)切换成功率要求:
切换成功率>95%。
2、VoLTE高铁专网路测指标要求
指标
要求
接通率
大于95%
掉话率
小于5%;
IMS注册成功率
大于97%
eSRVCC成功率
大于97%
呼叫建立时延
小于4s
MOS3.0以上占比
大于80%
eSRVCC切换时延-用户面
小于350ms;
3、VoLTE高铁专网覆盖要求
(1)整体覆盖率(RSRP>-110&SINR>-3)>98%。
2.2.优化方法
2.2.1.现网数据分析
高铁由于其覆盖、容量、干扰等问题的特殊性,导致目前整体指标较差。
1、覆盖问题:
高铁覆盖大多采用高铁周边已有F频站点覆盖,站间距较大且大小不一,站轨距从20米~200米不等,天线水平拉高30米~50米不等,高铁覆盖规划相对薄弱;且鉴于高铁复杂的地理环境,高铁覆盖建站相对困难;针对隧道漏缆布放不足导致隧道弱覆盖问题也较多。
2、干扰问题:
高铁专网采用“公、专分离”建网策略,因此在网络边界的公、专网干扰问题较多,需合理的规划与调整。
3、容量问题:
单个小区用户较多,尤其是会车、停车时用户量迅速增加;高铁场景用户数特点是用户瞬时集中占用同一小区,也就是用户集中在同一小区进行业务请求,会影响用户感知,需进一步进行用户分流。
目前高铁组网的资源利用特征有:
1、许上下行资源不对称配置,可能会造成单向资源受限;2、大流量业务共享信道占用较多,小流量业务控制信道占用较多,对于CFI配置不合理、OTT业务较多、无线环境恶劣的小区,可能存在控制信道资源受限;3、CS业务(VoLTE)和PS业务共享信道在进行容量评估时需要将CS和PS业务融合考虑;4、OTT及VoLTE等小数据量业务较多时,容易导致速率不受限但是用户数license及RRC连接数受限影响接入。
基于当前问题特征,在高铁扩容方案时需要充分考虑下述要素:
简捷、可操作性强、考虑全面。
4、切换问题:
高铁车速极快,导致切换频繁,容易出现切换失败问题;对切换类参数要求高铁专网配置。
2.2.2.主要优化措施
2.2.2.1增强大功率RRU覆盖优化
在进行高铁F+D双层网改造的前提下,根据弱覆盖现状使用大功率RRU替换部分现网设备,提高覆盖能力。
某省高铁目前现网使用RRUF频段通道功率2*30W、D频段通道功率2*40W(标称值),选取区域进行大功率RRU(F频段通道2*35W、D频段通道功率2*40W)替换进行覆盖增强试点,试验表明F频段可以提升1dB左右。
2.2.2.24T4R增强技术覆盖优化
在覆盖不足区域可考虑引入4T4R覆盖增强技术。
天线优选两副窄波束高增益定向天线,以提升上下行覆盖能力;在原抱杆和设备基础上新增一套同覆盖的RRU和高增益天线,下行两个RRU齐发,上行两个RRU联合接收;方案如下图:
效果对比:
2.2.2.3错频组网及PRACH配置优化
高铁专网使用专用频点,实现专网专用,降低公网对高铁专网的干扰。
在高铁专网附近公网业务量较小的场景(如农村)下,建议高铁专网与公网的频率完全错开(专网20M+公网10M),避免干扰。
在高铁专网邻近公网业务量较大的场景(城区或城郊),公/专网网均需使用20M载波。
若公/专网小区均不具备开启D频段的能力,均使用F频段会造成10M的频率重叠,存在干扰影响,此时应格外关注专网与公网的频点设置:
Ø在F频段重叠10M的配置情况下,若专网与附近公网RS信号位置错开,可以降低互干扰影响,在一定程度上保证网络的覆盖率
Ø若可按照PCI模3不等的原则进行高铁专网与附近公网RS的优化,可以降低网络优化的难度
在专网使用F频段,且附近公网业务量较高必须使用F频段20M时,专网及附近公网有10M频率重叠,考虑到每个载波中心位置15kHz的直流分量,要实现公网与专网小区的RS对齐(PCI模3相等),需满足以下条件:
100*M=15*3*N+15M/N均为整数
经计算,在M、N分别为96和213时上式成立,即在公网应采用38400频点时,对应专网的绝对频点号为38496。
错频组网后,为了提升随机接入性能,公网专网PRACH使用的频域位置应错开。
公网两个小区的PRACH频偏设置为6,另外一个小区频偏为88;频偏为88的公网小区应与高铁专网小区重叠覆盖面最小。
2.2.2.4切换优化
1)RF优化:
通过RF优化,对无线射频信号进行控制,合理调整小区切换带,在优化信号覆盖的同时控制越区覆盖与减少乒乓切换。
高铁车速极快,对小区之间的重叠覆盖区域则有更高要求,根据高铁时速规范,实际测试小区间单扇区的极限覆盖范围,结合站间距,车速,RF优化调整,推荐高铁重叠覆盖带长度约为300米。
TD-LTE重叠覆盖区计算(考虑二次切换)
速度(km/h)
切换重叠需求距离(m)
200
218
250
254
300
286
350
320
400
356
2)多小区合并技术优化:
小区合并技术是将多个物理小区合并成一个逻辑小区,同一逻辑小区内不需要预留重叠区域,小区合并扩大了单小区的覆盖范围,减少切换次数,对于覆盖距离特别短的小区可以通过合并使覆盖距离符合高速移动切换和驻留要求,减少切换次数,提高用户感知,避免频繁切换导致掉话、未接通事件发生。
小区合并示意图
目前LTE产品支持多个双通道RRU小区合并,高速组网场景下,可以将多个双通道布配成1个20MTDL小区。
采用F频段,合并成一个小区后将大大减少了切换次数。
支持的多小区合并数量
华为
中兴
诺基亚
爱立信
贝尔
大唐
现网支持情况
12
12
12
单通道12个/双通道6个
8+2*4
支持版本
11.1
602
RL55
L15B
V6.00.50.05
3)切换参数配置优化:
Ø邻区优化:
高铁采用公专分离组网,小区间可以配置前后向的邻区,站台和高架桥等场景需要高铁小区和公网小区互配邻区,避免UE拖死掉话。
Ø切换类参数优化:
根据车速和切换带情况设置不同的切换参数,默认设置:
MODINTRAFREQHOGROUP:
LocalCellId=0,IntraFreqHoGroupId=0,IntraFreqHoA3Hyst=0,IntraFreqHoA3Offset=0,IntraFreqHoA3TimeToTrig=128ms;
存在乒乓切换,则按照如下切换参数进一步优化调整:
参数名称
功能描述
乒乓切换调整建议
A3幅度迟滞
该参数表示测量事件的迟滞,可减少由于无线信号波动导致的测量事件的乒乓触发次数和误判。
增大迟滞Hys,将增加切换事件触发的难度,延缓切换,影响用户感受
1dB,2dB,4dB调整
A3偏置
该参数表示A3测量事件邻区质量高于服务小区的偏置值。
该值越大,表示需要邻区有更好的服务质量才会上报测量事件的测量报告。
2dB,4dB,6dB,8dB调整
A3时间迟滞
该参数表示测量事件的时间迟滞。
当测量事件满足触发条件时并不能立即上报,而是当该事件在时间迟滞内,一直满足上报条件,才触发上报该事件测量报告。
240ms,320ms,480ms,640ms调整
2.2.2.5容量优化
目前容量优化主要通过一些功能算法的开启、业务的均衡、实际容量的扩容等几个方面来进行。
通过载频扩容/小区分裂/增加站点来从根本上解决容量问题。
扩容原则如下:
推荐载波扩容方案,其次小区分裂。
载波扩容方案:
(1)沿线F+D载波扩容,站台与候车室推荐F+E载波扩容;
(2)若扩容后频段覆盖不足则需要增加站点进行频段覆盖增强;
(3)若POI或RRU不支持扩容频段则需要更换;
小区分裂方案:
(1)多RRU小区合并的小区可考虑小区分裂;
(2)分裂后切换带尽量不要落在上下车区域,避免频繁切换;
2.3.关键功能、参数设置建议
2.3.1高铁基础参数优化参数
指目前已经开通动车组列车的铁路,列车速度达到每小时200公里以上。
特点是用户移动速度特别快,快衰落明显;业务单向整体移动,需要避免回切、过区切换和频繁切换,可采用链式邻区关系,减少不必须的测量对象。
小区起呼业务量小,切入业务量大,切换时间窗小,要加快测量和执行;有语音业务时,应保证语音优先切换。
重建和重传应适当控制,避免浪费资源。
由于部分软件功能需要较长时间的测量或计算,导致在原小区已失效,其中DRX、RoHC、ICIC、CoMP、MU-MIMO、波束赋形等可以关闭。
类别
参数名
功能含义
取值范围
VoLTE业务的取值建议
PDCP层参数
QCI1ROHC(必须核查)
报头压缩功能,开启后节约资源。
在高速移动状态不建议开启。
{ON,OFF}
OFF
接入类参数
numberOfRA-Preambles(必须核查)
该参数表示基于竞争随机接入数,决定竞争/非竞争Preamble分配比例
ENUMERATED{n4,n8,n12,n16,n20,n24,n28,n32,n36,n40,n44,n48,n52,n56,n60,n64}
适当增加非竞争接入preamble前导码的数量
设置原则:
24-32
保持类参数
异频异系统测量GAP
(必须核查)
快衰场景下可以调整GAP测量模式减少eSRVCC测量时延提升eSRVCC切换成功率。
{40ms,80ms}
40ms
simultaneousAckNackAndCQI
(必须核查)
CQI/AckNack同时发送开关。
在PUCCH干扰严重或PUCCHTPC控制命令字虚检率高导致Format2a/Format2b解调性能差时,将此开关关闭,不允许CQI/AckNack同时发送,可以提升下行反馈的解调性能,提升下行吞吐量。
PUCCH性能可保证时,可打开此开关,允许CQI/AckNack同时发送,减少CQI的丢弃率。
{OFF,ON}
OFF
定时器类
TimeAlignmenttimer(必须核查)
用于控制UE处在上行时钟同步的时间长度。
ENUMERATED{sf500,sf750,sf1280,sf1920,sf2560,sf5120,sf10240,infinity}
= eSRVCC类 异系统A2RSRP触发门限(A2) (必须核查) 增大该参数值,将降低A2事件触发的难度,即容易启动异系统测量;减小本参数值,将使得A2事件更难被触发,延缓启动异系统测量。 -140~-43dBm -95dBm 异系统A1A2时间迟滞(A2) (必须核查) 加大该参数值可以减少偶然性触发的事件上报,并降低平均切换次数和误切换次数,防止不必要切换的发生。 但延迟触发时间的增大会增加掉话的风险。 {0ms,40ms,64ms,80ms,100ms,128ms,160ms,256ms,320ms,480ms,512ms,640ms,1024ms,1280ms,2560ms,5120ms} 128ms 触发时间timetotrigger (必须核查) 快衰场景下可以调整触发时间timetotrigger减少提升eSRVCC切换成功率。 {0ms,40ms,64ms,80ms,100ms,128ms,160ms,256ms,320ms,480ms,512ms,640ms,1024ms,1280ms,2560ms,5120ms} 128ms 高铁专用参数 highSpeedFlag (必须核查) 该参数指示该小区是否是高速小区。 TRUE对应ZeroCorrelationZoneConfig约束集取值,FALSE对应ZeroCorrelationZoneConfig自由集取值。 BOOLEAN 将覆盖终点车站(如北京等都会停车的车站)的小区设置为False,其他存在高铁路过的车站设置为True,覆盖高铁沿线的小区设置为True t-Evalulation(必须核查) 表示评估进入移动状态持续时间。 其对应于TS36.304中的 TCRmax 。 单位秒, s30 对应30s等等。 ENUMERATED{s30,s60,s120,s180,s240,spare3,spare2,spare1} 240s n-CellChangeMedium(必须核查) 表示更改进入中等移动状态的小区数目。 其对应于TS36.304中的 NCR_M 。 INTEGER(1..16) 在NCR_H必须大于NCR的情况下,设置NCR_M=1;在NCR_H可以等于NCR_M的情况下,设置NCR_M=1。 n-CellChangeHigh(必须核查) 表示更改进入高速移动状态的小区数目。 其对应于TS36.304中的NCR_H INTEGER(1..16) 在NCR_H必须大于NCR_M的情况下,设置NCR_H=2;在NCR_H可以等于NCR_M的情况下,设置NCR_H=1。 其他参数 频选调度 (必须核查) 频选调度指在频域信号波动较大情况下,选择质量较好的时频资源块传输信息的调度方式,这种调度方式可以提高资源的效率,改善系统容量,但在高铁场景下,由于信道变化过快,信道先验估计不是很准确,故需关闭频选功能。 {ON,OFF} OFF QCI=1drx功能开关 (必须核查) DRX指终端在特定时间监听PDCCH,其他时间进入低功耗睡眠模式,由于高铁场景信道变化过快,可能会导致eNB与UE的DRX状态不一致,从而对调度产生影响,故需关闭DRX。 {ON,OFF} OFF 半静态调度SPS (必须核查) 半永久调度(SPS-Semi-PersistentScheduling)指在LTE调度传输过程中,eNB在初始调度通过PDCCH指示UE当前的调度信息,对于半永久调度,UE保存当前调度信息,周期性在同一时频资源上进行业务数据的发送或接收。 由于高铁场景信道变化过快,故需关闭半静态调度功能。 {ON,OFF} OFF 多天线eNodeB下的固定BFMIMO模式 (必须核查) 由于高铁场景信道变化过快,估计的BF(Beamforming)权值不能反映当时信道条件,BF性能无增益,故关闭BF特性。 而TM3是比较适合高速场景的传输模式,故采用TM3模式。 TM1~TM8 TM3 2.3.2基于站间距的eSRVCC分场景精确优化 (1)eSRVCC门限理论计算 eSRVCC触发过程,主要分三个步骤: 异系统测量启动、触发B2测量报告、网络侧下发切换执行命令,如下图所示: 由于高铁高速移动特性,从触发异系统测量(A2)到满足切换条件触发B2测量报告,以及UE执行切换,终端LTE电平处快速下降趋势。 实际切换电平与B2切换触发电平存在一定电平差,因此在设置eSRVCC门限取值要考虑一定的门限提前量,抵御高速移动产生的信号衰减。 以eSRVCC的切换门限为-117dBm为例,向前回溯一个切换时延(经验值900ms),以200km/h车速为例,折合55m/s,900ms行驶路程50m,在高铁快衰场景下折合约2dB信号衰减,则切换门限可以设置为-115dBm。 再向前回溯测量同步时延(包括GSM信号测量(理论值400ms)、GSM小区同步(经验值100ms)以及本区信号测量时间迟滞(128ms)),在高铁快衰场景下折合1.8dB信道衰减,则启测门限可以设置为-113dBm,考虑到理论计算偏理想,实际信号波动下,可能需要预留时间等待信号达到门限,需要给出一定的门限值预留,所以启测门限高于-113dBm。 (2)eSRVCC门限实际测试 现网98%的LTE系统内切换执行时刻LTE电平在-116dBm及以上,为了防止VoLTE业务过早进入2G,建议将-116dBm以上场景采用系统内切换,现网B2事件本系统门限设置不高于-116dBm。 统计eSRVCC切换执行时刻LTE电平,切换成功eSRVCC执行阶段LTE电平均大于-118dBm,为确保切换成功率,建议eSRVCC切换时刻电平值不低于-118dBm。 建议将eSRVCC切换执行时刻电平定在-116dBm与-118dBm之间(如-117dBm)。 根据理论计算,在高铁场景下,-117dBm切换电平,对应B2本系统门限不低于-115dBm,A2触发门限不低于-113dBm(根据实际经验建议门限在-100dBm~-110dBm范围内)。 (3)基于站间距的eSRVCC优化 根据理论推导和高铁实测数据,高铁VOLTE异系统eSRVCC策略如下: 大站间距场景: 适当抬高eSRVCC门限,引导VOLTE及时切至2G。 l主城区: 小区间站间距>800米或小区内站间距>1000米; l农村郊区: 小区间站间距>900米或小区内站间距>1100米; 小站间距场景: 适当降低eSRVCC门限,保障VOLTE在4G语音质量更优。 l主城区: 小区间站间距<600米且小区内站间距<800米; l农村郊区: 小区间站间距<700米且小区内站间距<900米; 注: 参考MOS分分析结论,在标准基础上增加100m作为VOLTE可接受的语音质量的最低水平。 频段 场景 小区类型 站间距定义 距离(km) F频段 城区 小区间 大站间距 大于0.6 小区间 小站间距 小于0.6 小区内 大站间距 大于0.8 小区内 小站间距 小于0.8 郊区农村 小区间 大站间距 大于0.8 小区间 小站间距 小于0.8 小区内 大站间距 大于1 小区内 小站间距 小于1 VOLTE业务下4G终端切换到GSM网络,建议按照下表设置: 参数名 大站间距建议值 小站间距建议值 其他 GERANeSRVCC切换方式开关 ON ON ON GERAN重定向 ON ON ON 异系统切换触发事件类型 EventB2 EventB2 EventB2 GERAN切换B2RSRP门限1 -113 -118 -115 基于覆盖的GERAN触发门限 -95 -95 -95 异系统A1A2时间迟滞(针对QCI1) 128ms 128ms 128ms 异系统A1A2幅度迟滞(针对QCI1) 2 2 2 异系统A1RSRP触发门限(针对QCI1) -95 -95 -95 异系统A2RSRP触发门限(针对QCI1) [-100,-110] [-100,-110] [-100,-110] 2.3.3VoLTE用户优先接入 预留一定资源,在小区接入规格受限时优先接入VoLTE用户,从而保证人流密集场景的语音业务体验。 基站通过预留一定的用户数,在小区接入用户数规格受限时,对预留规格内接入的用户进行判断,如果用户接入几秒后建立QCI1承载,则判断为语音用户,保持接入,并可以剔除一个数据用户(可选);否则判断为数据用户,释放该用户。 相关参数: 参数 参数中文名称 配置 VoltePrefAdmissionSwitch 语音业务接入优先开关 开 VoltePreemptionSwitch VoLTE语音用户抢占开关 开 VolteReservedNumber VOLTE用户预留数 30 目前各厂家支持情况如下表: 华为 中兴 诺西 爱立信 贝尔 大唐 用户优先接入类功能 √ ╳ √ ╳ ╳ ╳ 支持版本 11.1 - TL16A - - 各厂家参数设置方法 VoltePrefAdmissionSwitch: 开;VoltePreemptionSwitch: 开;VolteReservedNumber: 30
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