LTE无线网络优化要点及方法ppt课件

1、中国联通网络技术研究院 2020年8月,LTE无线网络优化要点及方法,龙青良,LTE无线网络优化特点 LTE优化流程及要点 LTE优化方法及案例,提纲,2,3,LTE与UMTS网络优化对比,4,网络结构的差异,LTE 功能扁平化，去掉RNC的物理实体，把部分功能下移到 eNodeB，以减少时延，增强调度能力。 采用全IP技术，继续实行用户面和控制面分离，部分功能上移到核心网，以加强移动交换管理。,网络结构的差异将带来网络规划与优化的差异,E-UTRAN中只有eNode B一个网元，具有WCDMA中Node B全部功能和RNC大部分功能 无线资源管理：即实现无线承载控制、无线接入控制和连接移动性

2、控制，调度等 IP头压缩和数据加密 为UE选择MME 将用户面数据路由到S-GW 调度和发送寻呼消息 调度和发送广播消息 测量控制和测量报告 S1接口类似于WCDMA系统中的Iu接口 X2接口类似于WCDMA系统中的Iur接口,4,关键技术的区别,关键技术的不同导致覆盖、容量、互操作、干扰控制规划优化不同,5,下行多址接入技术OFDMA,6,区分小区方法不同,UMTS 下行采用PSC 来区分小区 而 LTE 下行使用PCI来区分小区,Cell1,Cell2,RB1,RB2,Physical Cell Identity 1,Physical Cell Identity 2,UMTS,LTE,7,

3、物理小区识别-PCI,物理小区标识（Physical Cell Identities，PCI）是无线小区必须配置的参数： eNodeB的PCI用于终端区分不同的eNodeB小区。 共有504个物理层小区标识。分成168个物理层小区标识组，每个组包含3个唯一的标识。 PCI和RS的位置有一定的映射关系: PCI=0，其小区CRS起点为第一个OFDM符号；相同PCI的小区，其RS位置一定相同，在同频情况下会产生干扰； PCI不同，也不一定能完全保证RS位置不同，在同频的情况下，如果两天线端口两个小区PCI 模3相等，这两个小区之间的RS位置也是相同的，同样会产生严重的干扰，导致SINR急剧下降。

4、规划优化建议：PCI规划优化要结合频率、RS位置、小区位置关系和邻区关系等统一考虑，才能取得合理的结果。 在PCI规划和优化中应满足： 避免冲突：在复用区域内的PCI是唯一的； 避免混淆：不能存在具有相同PCI的邻区。,8,影响网络性能因素的区别,9,LTE终端测量量的区别,CRS RSRP 参考信号接收功率。是在某个符号内承载参考信号的所有RE(资源粒子)上接收到的信号功率的平均值； 覆盖电平的衡量指标；,CPICH RSCP 主CPICH上测量得到的码片接收功率； 以终端的天线端口为参考点，如果终端使用的是接收分集，则上报的值不低于每个独立接收天线对应的RSCP的值；,UTRA Carri

5、er RSSI 接收带宽功率； 带宽内的热噪声以及接收机产生的噪声； 以终端的天线端口为参考点，如果终端使用的是接收分集，则上报的值不低于每个独立接收天线对应的RSSI的值；,CPICH Ec/No 每码片接收能量与带宽内功率密度的比值； 带宽内的热噪声以及接收机产生的噪声； 以终端的天线端口为参考点，如果终端使用的是接收分集，则上报的值不低于每个独立接收天线对应的RSCP的值；,E-UTRA Carrier RSSI E-UTRA载波接收信号强度指示； 终端接收到的总接收带宽功率，包括公共信道的服务小区和非服务小区、邻道干扰、热噪声；,RSRQ 参考信号接收质量，NRSRP/(E-UTRA

6、carrier RSSI)； 含义是一个OFDM符号上RS的平均功率与符号总功率的比值。 类似于WCDMA的CPICH Ec/No。,SINR 参考信号接收质量； 针对携带RS的RE进行计算：下行RS的SINR = RS接收功率 /（干扰功率 + 噪声功率）,RSRQ和SINR的区别与联系 频宽不同。 分母不同。 精度不同，计算量不同。 物理含义类似。,10,无线网络规划指标,注：1）表格中数据均为20MHz系统带宽，50%网络负荷情况下的标准。 2）除高铁场景、机场高速外，RSRP和RS-SINR指室外测量值。 3）分公司可根据用户感知、场景的重要程度以及后续网络调整、优化难度，适当提高覆盖

7、指标。,FDD LTE,TD LTE,11,LTE与UMTS优化方向对比,12,LTE与UMTS优化手段对比,13,LTE无线网络优化特点 LTE优化流程及要点 LTE优化方法及案例,提纲,14,LTE网络优化要点：以控制干扰为导向,LTE的性能主要取决于信号质量SINR，来自于邻小区的干扰是决定SINR主要因素。 下行最小数据吞吐率的要求决定SINR的最低的要求。 通过对重叠覆盖的控制，可以有效提高SINR 。,SINR对吞吐率的影响如上图所示，可以看到SINR的小幅增长可以引起速率的较大幅度增长；因此干扰引起的SINR降低对速率的影响比较大。,来自某商用网络的测试数据： SINR 从9 d

8、B 到 10 dB 11%吞吐率提升 SINR 从8 dB 到 10 dB 24% 吞吐率提升 SINR 从7 dB 到 10 dB 39% 吞吐率提升,15,LTE优化总体流程,LTE网络优化在不同的阶段有不同的方法和侧重点,16,网络初始调整-单站验证,单站验证测试可以检查出以上问题，需要通过工程整改、参数调整等方式进行优化,单站优化测试：单站点验证是优化第一阶段，涉及每个新建站点的功能验证。 单站点验证工作的目标是确保站点安装和参数配置的正确。 工作重点： 主要业务的验证 覆盖与规划覆盖的比较,17,网络初始调整-片区/簇优化,RF优化流程介绍,一般情况下一个簇2030个站的规模；一个簇

9、开启80%以上的基站才启动簇优化,簇优化关注指标,18,网络性能保障-LTE负荷KPI、性能KPI监控,19,网络性能提升,以用户感知为目标，关注接入性、保持性、移动性和速率,网络性能提升,20,LTE网络优化研究方向,21,LTE无线网络优化特点 LTE优化流程及要点 LTE优化方法及案例,提纲,22,影响用户感知的八大因素,23,影响用户感知有八大因素，其中的六种因素与网络相关。,影响用户感知的根本原因,24,LTE网络优化基本方法,25,覆盖性能优化,天馈调整 RS功率调整 灵活选址,切换性能优化,PCI调整 功率调整 切换参数优化 邻区优化,速率性能优化,时延性能优化 数传性能优化 接

10、入性能优化 业务保持性能优化,LTE网络性能优化指标,26,RSRP、SINR - -覆盖、干扰性能,BLER、时延、吞吐率 -为用户提供预期服务质量的能力,RRC建立成功率、E-RAB建立成功率、业务建立成功率 -满足用户业务需求的能力,掉线率、业务时间掉线比. -为用户提供持续服务的能力,系统内切换成功率、系统间切换成功率. -切换性能,PRB利用率、CPU利用率、 下行发射功率 -业务、负荷、资源的使用,LTE覆盖性能分析,27,2G/3G/LTE覆盖相关特性对比（密集城区）,基于选取的业务类型和基准速率，1.8G和2.1G的LTE系统上/下行覆盖能力皆比WCDMA系统和GSM差一些。

11、LTE系统的覆盖能力受限于上行信道。密集城区500米站间距条件下，1.8G和2.1G的LTE系统上行均能达到256Kbps的边缘速率，但是还不能达到512Kbps的边缘速率。 下行速率1024Kbps和2048Kbps覆盖能力计算结果相同的原因：假设速率为1024Kbps时系统为终端分配10个RB；而2048Kbps时系统分配20个RB。系统为小区边缘用户分配的RB数目由各厂家设备实现的具体调度算法所决定，必须考虑系统效率和用户需求之间的平衡。如小区中用户较多，为了达到较高的速率而又RB数有限，就需要调度较高格式的MCS，导致解调门限升高，覆盖半径缩短。,为了获取更高的上下行覆盖和速率性能，有

12、必要研究各种覆盖增强技术的应用场景和性能增益。,LTE覆盖增强技术,在于2G/3G共站建设的条件下，由于LTE的高速率以及基于OFDM技术的特点，LTE需要覆盖增强技术以达到较高的平均/边缘速率性能。 LTE对邻小区干扰敏感，需要通过抗干扰技术改善信号质量。 高功放：目前LTE系统默认下行2X2配置，多数设备厂家可实现基站侧2X20W/2X40W/2X60W等发射功率配置。高功率可以提升下行覆盖，但同时要采取措施规避干扰。,1,2,3,4,5,28,IRC技术,29,IRC（干扰抑制合并）技术原理： 属于一种接收分集技术，在接收天线数目大于1的条件下实现，不需要对发射端信号做特殊的设计。 利用

13、一个权值矩阵对不同天线分支接收到的信号进行线性合并。 通过最小化干扰功率来提升SINR，提升覆盖。首先估计干扰特征，然后根据干扰特征将接收天线波束零陷对准干扰，从而最小化干扰功率。 抑制信道相关性导致的干扰，提升上行覆盖。 接收天线数量和干扰终端数量对性能的影响 接收天线数量越多，消除干扰的能力越强。 当邻小区干扰终端数量大于接收天线数量时，IRC的性能增益减小。 IRC应用考虑 IRC产生的解调增益1-7dB，和环境和用户分布情况关联较大。 对于LTE系统，在轻、中和重网络负荷的三种情况下到底IRC更适合哪种情况，决定于网络中邻小区用户连续碰撞的概率（业务模型）。 适合在散射、折射、绕射条件

14、简单的环境中得到应用。而由于室内环境多径复杂，效果就会受到影响。 IRC适合在用户地理位置相对集中的环境中进行应用。,2接收天线,4接收天线,29,MIMO技术,多入多出系统原理 发射端的多个天线各自独立发送信号，同时在接 收端用多个天线接收并恢复原信息。在无线通信中 可以带来如下几种增益：,多路信道同时传输不同并行数据,理论上成倍提高峰值速率 适合密集城区信号散射多地区，不适合有直射信号的情况,发送天线,接收天线,空间分集,空分复用,波束赋形,30,MIMO传输模式及应用场景,31,MIMO配置建议,上行增益 上行 1X4配置相比1X2配置，覆盖能力扩大27%左右，对于上行终端发射功率受限的

15、场景，上行多天线接收分集增益明显。 上行1X4 相比1X2配置，平均吞吐率获得35%的提升，小区边缘吞吐率获得了52%的提升。 下行增益 当保持每天线发射功率不变的条件下（4X2配置相比2X2配置，天线总功率增加3dB），覆盖能力扩大24%左右。 下行4X2相比2X2来说，频谱效率增益大约16-21%，小区边缘用户吞吐率提升20-30%。 MIMO配置建议 LTE-FDD室外基站原则上配置22MIMO，使用MIMO工作模式3，TD LTE两通道基站配置22MIMO，使用MIMO工作模式3，八通道基站配置82MIMO，使用MIMO工作模式3/7/8自适应； 部分上行覆盖受限的地区，LTE-FDD

16、室外基站可以考虑配置24MIMO，采用上行4天线接收技术，但需要基站射频支持四通道接收、基带支持4路接收算法。TD LTE八通道基站上行采用8路接收算法； 室内基站根据场景可以选择单通道或双通道配置。若为双通道配置，则采用22MIMO，可以采用MIMO工作模式3或工作模式4。,32,ICIC小区干扰协调,33,ICIC技术Inter-Cell Interference Coordination,干扰协调技术是通过在小区间合理分配资源，尽量使相邻小区使用的频率资源正交，使小区间干扰减小。,LTE使用OFDM，没有CDMA扩频增益；使用硬切换，没有软切换增益，因此同频干扰对性能影响较大，需要有效干

17、扰协调技术保证性能。,ICIC应用考虑,34,ICIC的价值 ICIC降低小区间干扰，提高边缘用户吞吐量，提升边缘用户的业务满意度。 能够实现用户公平性和差异化处理，提升边缘用户的业务满意度。 系统最大化利用带宽资源。 提高边缘区域的覆盖能力；间接降低运营成本。 ICIC应用的考虑 ICIC可产生1-3dB的增益。 在网络建设初期，LTE主要针对热点地区，未形成成片覆盖，且系统负荷相对较低，可采用频率选择性调度方案来降低系统干扰。 当LTE形成连片覆盖，且系统负荷相对较高时，可开通ICIC功能降低系统干扰，在半静态/动态ICIC尚未成熟时，建议采用静态SFR的方式；待半静态/动态ICIC技术成

18、熟后，可考虑引入基于X2接口的半静态或动态ICIC方案。 3GPP对ICIC的具体算法没有统一，各厂家的ICIC算法各有差异，考虑到异厂家设备的差异性。因此网络建设应尽量保证成片区域单个厂家连续覆盖。在不同厂家边界，采用静态ICIC或异频方案，通过网络规划，使相邻基站之间边缘使用不同的频率资源，从而降低小区间干扰，改善系统边缘覆盖效果。,TTI Bundling技术,TTI Bundling（时隙绑定）技术原理 将一个数据包在连续多个TTI资源上进行传输，每个TTI使用相同的HARQ过程，不同的冗余版本，接收端将多个TTI资源上的数据合并达到提高传输质量的目的。减小头开销，减小信令开销，HAR

19、Q反馈出错对性能的影响较小。 3GPP R8/R9版本中定义TTI bundling用于VoIP业务，最大连续使用的TTI资源数为4，往返时间RTT为16ms，调制格式为QPSK，最大分配RB资源数为3。 无论是数据业务还是VoIP业务，利用4TTI bundling进行LTE覆盖增强，能够大概提高上行用户12dB的SINR。 利用增强8TTI bundling进行上行传输，相比于4TTI性能提高13dB。 TTI Bundling应用的考虑 目前R8、R9阶段LTE仅支持VoIP业务的TTI bundling，绑定的TTI数目限制在4个。目前厂家设备首先判断业务类型，仅针对VoIP考虑启动T

20、TI bundling。 根据技术评估和3GPP覆盖增强技术的进展，上行业务的TTI bundling可以应用到小数据量业务中。 针对覆盖较差、严重上下行覆盖不均衡的区域可以考虑更高的TTI bundling数目。 鉴于系统整体性能和覆盖的折中考虑，仅推荐处于上行覆盖较差的终端（边缘终端）使用TTI bundling技术，并可根据其覆盖效果，在一定范围内自适应调整绑定时隙的数目，保证系统边缘UE的业务体验。,35,吞吐率与SINR、RSCP的关系,某试验网的实测数据,36,吞吐率与SINR的对应关系,某试验网的实测数据,国外FDD实测数据，10MHz,在RSRP一定时，SINR决定吞吐率， 提

21、高SINR是无线网络设计和优化的关键目标.,37,吞吐率与RSRP的对应关系,在SINR一定时，吞吐率与RSRP弱相关，强RSRP 并不意味高吞吐率，不必过分追求RSRP的高设计目标，而只需要满足PDCCH控制信道的接收要求即可。,38,影响SINR的因素,39,SINR：参考信号接收质量 针对携带RS的RE进行计算：SINR Signal /（Interference Noise） S: 测量到的有用信号的功率，主要关注的信号和信道包括：RS、PDSCH； I: 测量到的信号或信道干扰信号的功率，包括本系统其他小区的干扰，以 及异系统的干扰； N: 底噪，与具体测量带宽和接收机噪声系数有关。

22、,LTE网络优化-同频干扰优化,40,LTE同频干扰原理示意图,参数优化小区功率参数优化-提升SINR,41,问题分析： 某路段受到某基站1,2小区的干扰，这是因为该小区受广告牌阻挡严重，下倾角不能下压，站高41m，所以对此路段干扰较大（见右图红框所示）。 优化建议： 建议调整该站1,2小区功率为10w，减少对问题区域的干扰，进行深度优化。 优化结果： 通过降低功率，发现此路段SINR明显改善，在此优化结果的基础上，吞吐量性能提升较大。测试区域性能统对比（图中黑框选中区域）统计如下：,针对特殊场景的优化，功率调整也是一个有效的手段,参数优化PCI参数优化-提升SINR,42,两个小区的PCI如

23、果模3相等将会导致： UE测量到的SINR明显降低； UE测量到的RSRP可能不准确,道路A及道路B路口部分路段的SINR较弱， 出现很多SINR在-55dB范围内的区域。但是此处覆盖良好，查看小区数据库发现相关小区的PCI如上表，模3干扰严重。,小区PCI mod 3结果相等，导致RS同频干扰严重，使RS SINR降低，导致吞吐率不理想，PCI优化后的路测结果表明显示此路段的SINR水平有了明显的改善。,重叠覆盖优化,43,LTE采用同频组网，建设方式主要继承WCDMA的网络结构，由于两者在传播特性和优化手段上的差异，以WCDMA网络结构为基础形成的LTE网络重叠覆盖严重，影响了LTE网络质

24、量。,测试方法：50%加扰，A小区作为服务小区，B小区为干扰小区，测试点可收到A小区信号在-70-80dBm；,重叠覆盖程度影响SINR、吞吐量及接入，当主邻RSRP相差10dB以上时吞吐量影响10%左右，SINR-5.2dB时影响接通,服务小区与邻区RSRP差值,邻区个数越多对吞吐量影响越大，当邻区个数大于3的时候，随邻区个数增加吞吐量减少不明显；当主服务小区大于邻区信号强度10dB时，邻区对服务小区吞吐量影响不大。综合起来看，主服务小区受干扰程度与邻区的个数及信号强度有关。,建立重叠覆盖度的评估准则，通过对重叠覆盖度的优化，将优化目标聚焦于可能成为干扰源的站点。通过高干扰站点数量的不断收敛

25、提升网络结构和质量。,重叠覆盖优化,44,处于重叠覆盖区域的终端对邻区上行产生干扰，从而降低网络的上行性能。左下图某测试小区处在中心密集城区，周围邻区较多。通过不断增加加扰小区终端数量，使主测小区的噪声抬升水平逐级提高。,降低重叠覆盖必须通过网络良好的网络结构设计和天线的调整，从物理上同时控制上下行的重叠覆盖，而不是通过优化基站发射功率而单纯降低下行信号的覆盖。,干扰优化小结,45,LTE的性能决定于信号质量SINR，来自于邻小区的干扰是决定SINR的主要因素。 下行最小数据吞吐率的要求决定SINR的最低的要求。 为了提高网络的性能，如小区平均吞吐率，必须提升高SINR的比例，所以在网络设计中

26、，需要满足SINR分布的要求。 网络设计时需要通过站点选择、天面设计、站型设计、天线选型、天线工参设计来保障全网良好的SINR 。 通过对重叠覆盖的控制，可以有效提高SINR。所以在网络设计时，需要对重叠覆盖的比例提出要求。 信号强度RSRP只要高于热噪声电平，终端能够在有干扰的条件下保证信号接收就可以了，不必过高强调信号强度。过高的RSRP要求势必大大增加站点密度，反而降低SINR，从而降低网络的整体性能。 LTE的信号强度RSRP保证PDCCH信道接收的基础，高的RSRP并不能保证好的吞吐率。 相反，为了满足强信号RSRP覆盖要求，过密的基站布局可能带来重叠覆盖的增加，增加干扰， 限制了网

27、络性能的提高。 网络优化时需要通过天线调整等手段来减小重叠覆盖，以优化网络的SINR。,切换优化,46,在无线的移动环境中，由于UE位置的不断变化以及每个小区覆盖范围的有限性，引入基于覆盖的切换来保证UE业务的连续性。 eNodeB通过测量控制消息，下发相关配置信息，UE据此完成切换测量，并在eNodeB控制下完成切换的过程，保证不间断的通信服务。切换前后的UE连接如下图所示： 切换典型过程：测量控制测量报告切换判决切换执行新的测量控制,Intra-RAT （系统内切换） 载频关系： 同频切换 异频切换 信令承载方式： eNodeB内的切换 MME内基于X2接口的切换 MME内基于S1接口的切

28、换 触发原因： 基于覆盖 基于负载 基于频率优先级 基于业务 Inter-RAT（系统间切换）,切换优化-切换事件说明,47,切换优化-关键参数,48,切换问题的定位,49,设备状态检查 查询基站、小区告警，保证没有与切换相关的严重告警（如X2配置链路断开、RRU告警等） 检查测试终端是否能正常使用，是否支持异频、异系统重选、切换功能 参数核查 确认切换开关状态 确认邻区配置，确认邻区关系、X2接口配置、传输配置 确认切换参数，比如切换门限，幅度迟滞，时间迟滞等 确认是否存在PCI冲突告警 切换失败TOP站邻区漏配检查 地理位置、网络规划角度，确认是否邻区漏配，并实施相应操作,切换问题的定位、

29、解决方法-邻区漏配,50,问题1：邻区漏配核查：,从网络侧跟踪Uu口和终端侧Uu口跟踪结合判断： 网络侧：同一用户连续上报测量报告但没有下发切换命令，检查X2或S1跟踪中分别也没有HANDOVER REQUST及S1AP_HANDOVER_REQUIRED，则很可能是漏配的小区（通过查询配置确认）； 终端侧：随着UE移动服务小区RSRP越来越差，SINR越来越差，而邻区RSRP越来越好，上报测量报告，没有收到切换命令；,UE侧：发测量报告，但收不到切换命令,eNodeB侧：收到测量报告，但不发起切换（X2口没有切换请求，空口没有下发切换命令）,自动邻区参数优化ANR,51,自动邻区关系ANR是

30、LTE SON的重要功能，通过终端的报告和eNodeB的判断，即时建立起缺失邻小区关系： 大大减少优化维护工作 增强网络性能，减少掉话 网络通过小区分裂方式扩容，无需人力添加邻小区 利用ANR进行邻区优化前提条件 优化的无线环境 合理的PCI规划 合理的ANR参数设置 避免由于PCI冲突，导致有些邻区不能添加 出现大量的PCI confusion ANR功能检测和添加的相邻关系不合理,邻区关系的合理配置，会提升用户切换成功率。 自动邻区ANR的功能会大大提升邻区优化的效率。,切换优化-弱覆盖,52,问题2：弱覆盖：,从终端侧判断： 当邻区无线质量满足切换门限时，服务小区和邻区的RSRP都十分弱； 从网络侧判断： 从网络侧跟踪的UU口消息中，触发切换的A3测量报告记录的源小区、目标小区RSRP都很低，当测量报告中携带的服务小区RSRP值小于-110dBm时，可以认为处于信号质量微弱的区域，此时容易出现切换失败，需要调整覆盖； 弱覆盖的解决方法： 调整天线方向角、倾角：当下行先受限时，可以通过调整天线（如减小下倾角）补充远点的下行覆盖； 增加基站：当上行先受限时，可以通过增加小区（基站或接远RRU）的方式增强上行覆盖。,eNodeB侧表现为下发切换命令后收