林世明，高志斌，高鳳連，黃聯(lián)芬

（廈門大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建廈門361000）

基于路測(cè)的TD?LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析

林世明，高志斌，高鳳連，黃聯(lián)芬

（廈門大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，福建廈門361000）

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展以及4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的逐漸商用，將帶動(dòng)全球通信行業(yè)產(chǎn)生前所未有的巨大變革。面對(duì)高速增長(zhǎng)的4G用戶數(shù)以及用戶對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)更豐富的需求、更優(yōu)異的體驗(yàn)，4G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化更加凸顯其在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量中的地位。基于路測(cè)，對(duì)單站的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化重要指標(biāo)進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)可能造成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上下行吞吐率不穩(wěn)定等問(wèn)題的原因進(jìn)行排查定位，達(dá)到覆蓋、容量、質(zhì)量的最佳組合，提高用戶滿意度，提升運(yùn)營(yíng)商的品牌形象。

TD?LTE；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；路測(cè)；吞吐率

0 引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，全球數(shù)據(jù)流量大幅增長(zhǎng)。KPCB發(fā)布的《移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)趨勢(shì)報(bào)告》中指出：“未來(lái)5年全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量有望增長(zhǎng)26倍”[1]。人們希望通過(guò)無(wú)線方式傳輸更多數(shù)據(jù)內(nèi)容，包括更高質(zhì)量的視頻內(nèi)容。出于競(jìng)爭(zhēng)壓力、降低網(wǎng)絡(luò)承載壓力、成本驅(qū)動(dòng)等因素，各國(guó)運(yùn)營(yíng)商紛紛宣布向LTE演進(jìn)并制定商用的進(jìn)程。2013年底中國(guó)工信部向國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商：中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信頒發(fā)了4G（TD?LTE）牌照，大大地開(kāi)拓了新市場(chǎng)，目前共有156個(gè)國(guó)家的412家運(yùn)營(yíng)商正在投資LTE[2]。相比于2G、3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，TD?LTE具有更高的傳輸速率、更短的系統(tǒng)時(shí)延和更高的頻譜效率，它的理論下載速率可達(dá)100 Mb/s，上傳的速率可達(dá)到[3]50 Mb/s，能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求，因此4G一經(jīng)推出便受到廣大用戶的青睞。據(jù)中國(guó)移動(dòng)的最新統(tǒng)計(jì)，目前其4G用戶數(shù)已經(jīng)突破5 000萬(wàn)[4]。不久將頒發(fā)FDD?LTE的牌照，LTE FDD/TD的協(xié)同發(fā)展已形成全球規(guī)模，并朝著FDD?LTE和TD?LTE混合模式組網(wǎng)發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)不久的將來(lái)，全球通信行業(yè)將產(chǎn)生前所未有的巨大變革。

一方面，現(xiàn)網(wǎng)本身建設(shè)中沒(méi)有優(yōu)化到位導(dǎo)致無(wú)線網(wǎng)絡(luò)存在諸多問(wèn)題；另一方面，基礎(chǔ)設(shè)施、障礙物、基站、用戶數(shù)量及需求發(fā)生變化，導(dǎo)致無(wú)線環(huán)境發(fā)生變化；加之，無(wú)線信道的多徑衰落等特性，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降影響通信質(zhì)量，影響了用戶對(duì)運(yùn)營(yíng)商滿意度的評(píng)價(jià)[5]，因此4G網(wǎng)絡(luò)無(wú)論是在建設(shè)期、發(fā)展期以及成熟期都需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。本文基于路測(cè)對(duì)單站的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化重要指標(biāo)進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)可能造成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上下行吞吐率不穩(wěn)定等問(wèn)題的原因進(jìn)行排查定位，保證網(wǎng)絡(luò)順暢快捷，提高用戶滿意度，提升運(yùn)營(yíng)商的品牌形象，使用戶獲得最佳的體驗(yàn)，達(dá)到覆蓋、容量、質(zhì)量的最佳組合。

1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

所謂無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，就是根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際表現(xiàn)和實(shí)際性能，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，并通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整，使系統(tǒng)性能逐步得到改善，達(dá)到系統(tǒng)現(xiàn)有配置條件下的最優(yōu)服務(wù)質(zhì)量[6]。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目標(biāo)主要包括：覆蓋優(yōu)化、容量?jī)?yōu)化以及質(zhì)量?jī)?yōu)化。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化基本思想：關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量、質(zhì)量等，通過(guò)覆蓋調(diào)整，干擾調(diào)整，參數(shù)調(diào)整，故障處理等等各種網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段達(dá)到網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)平衡，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，保證用戶感知。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法在建設(shè)期可分為單站優(yōu)化、片區(qū)優(yōu)化/簇優(yōu)化、全網(wǎng)優(yōu)化等。

本文采用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段主要是路測(cè)，屬于單站優(yōu)化。需對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行采集和數(shù)據(jù)分析，找出影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的原因，如無(wú)線電波傳播的不確定性（障礙物的阻礙等）、基礎(chǔ)設(shè)施（新商業(yè)區(qū)、街道、城區(qū)的重新安排）的變化、取決于地點(diǎn)和時(shí)間的話務(wù)負(fù)荷（如運(yùn)動(dòng)場(chǎng)）、話務(wù)要求、用戶對(duì)服務(wù)質(zhì)量要求的增加等，還有如覆蓋不好、話音質(zhì)量差、掉話、網(wǎng)絡(luò)擁塞、切換成功率、未開(kāi)通某些新功能等，并通過(guò)技術(shù)手段或參數(shù)調(diào)整使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)的方法，使得呼叫建立時(shí)間減少、掉話次數(shù)減少、通話話音質(zhì)量不斷改善、網(wǎng)絡(luò)擁有較高可用性和可靠性，改善小區(qū)覆蓋、降低掉話率和擁塞率、提高接通率和切換率、減少用戶投訴，最終使網(wǎng)絡(luò)資源獲得最佳效益[7]。同時(shí)可以了解、研判網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，為進(jìn)一步的發(fā)展擴(kuò)容等提供技術(shù)依據(jù)和計(jì)劃建議。

2 路測(cè)與數(shù)據(jù)分析

路測(cè)可分為DT（Drive Test）和CQT（Call Quality Test），它們是單站優(yōu)化的主要手段。

本文基于路測(cè)的實(shí)測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)單站優(yōu)化中可能存在的一些網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題進(jìn)行具體的分析。圖1所示為路測(cè)流程。

圖1 路測(cè)作業(yè)流程

2.1 獲取采集任務(wù)

取得單站驗(yàn)證的采集任務(wù)之后選擇好測(cè)試點(diǎn)以及測(cè)試路徑，覆蓋測(cè)試路線選擇原則：測(cè)試路線盡量遍歷測(cè)試小區(qū)的所有覆蓋區(qū)域，盡可能跑全待測(cè)基站周圍所有道路。本文所選擇的測(cè)試點(diǎn)位于武漢市江夏區(qū)的某小區(qū)。

2.2 設(shè)備準(zhǔn)備與連接

路測(cè)所需設(shè)備如表1所示，其中路測(cè)系統(tǒng)軟件采用Span Outum 7.0，測(cè)試終端采用的是HUAWEI MIFI (CAT 4)，將所需的硬件設(shè)備如測(cè)試終端以及GPS等連接到測(cè)試筆記本的USB口，安裝好驅(qū)動(dòng)之后打開(kāi)路測(cè)系統(tǒng)軟件，選擇好對(duì)應(yīng)的端口以及波特率，確認(rèn)將設(shè)備連接到路測(cè)軟件系統(tǒng)。導(dǎo)入小區(qū)網(wǎng)絡(luò)工參表和地圖文件，進(jìn)行字段映射以及圖層標(biāo)注。

表1 路測(cè)所需工具

2.3 數(shù)據(jù)采集及觀察記錄

2.3.1 基站基礎(chǔ)信息驗(yàn)證

基礎(chǔ)信息驗(yàn)證時(shí)先到基站處，通過(guò)測(cè)試專用GPS，檢查站點(diǎn)經(jīng)緯度是否與工參表一致，通過(guò)目測(cè)，檢查天線方向角、天線下傾角、天線掛高是否與規(guī)劃數(shù)據(jù)相符，并在單站驗(yàn)證報(bào)告中填寫基站的基礎(chǔ)信息如圖2所示。如發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)信息與規(guī)劃有較大差異，則需上站進(jìn)行檢查。

圖2 基站基礎(chǔ)信息確認(rèn)

2.3.2 DT測(cè)試

DT測(cè)試主要包括：覆蓋是否正常、是否存在扇區(qū)接反、扇區(qū)方位角是否與規(guī)劃數(shù)據(jù)一致、切換是否正常、業(yè)務(wù)是否正常。

2.3.3 定點(diǎn)測(cè)試

根據(jù)覆蓋測(cè)試的RSRP分布如表2定義，找出極好點(diǎn)和極差點(diǎn)各一個(gè)，在這兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行PING、FTP上傳和下載的功能測(cè)試。使用DUMETER軟件測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的速率，并將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行截圖。

表2 測(cè)試點(diǎn)定義

2.3.4 數(shù)據(jù)分析

吞吐率是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要參數(shù)，是指在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的數(shù)據(jù)比特量，與終端性能、在線用戶數(shù)、調(diào)度算法、功率控制、載波帶寬、天線模式、時(shí)隙配置、CQI、SINR、MCS等都密切相關(guān)[8]，實(shí)測(cè)的吞吐率還與硬件故障、參數(shù)錯(cuò)誤、外部干擾、傳輸資源不足等因素有關(guān)。

通過(guò)對(duì)極好點(diǎn)上傳下載的速率進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)中該小區(qū)無(wú)論上傳和下載速率都比較不穩(wěn)定，在圖形上表現(xiàn)為鋸齒較大、掉坑以及裂縫，并且平均速率都沒(méi)有達(dá)到要求，如圖3所示。當(dāng)TD?LTE子幀配比為2和特殊子幀配比為7時(shí)，可計(jì)算出理論上行吞吐率峰值為[9]20.4 Mb/s，從圖3(b)可知實(shí)際上行吞吐率與理論值存在較大的差距。

圖3 下載速率和上傳速率情況

圖4 排查定位流程

（2）隨后排查基站以及PTN側(cè)、核心網(wǎng)側(cè)的參數(shù)配置，未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

（3）通過(guò)對(duì)路測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試文件log進(jìn)行回放觀察，可以找到好點(diǎn)以及極好點(diǎn)，因此可以排除無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不良的情況。

（4）在好點(diǎn)或者是極好點(diǎn)時(shí)，MCS調(diào)度階數(shù)偏低，初步斷定是由于系統(tǒng)干擾引起上行傳輸速率嚴(yán)重不足。

（5）由于目前LTE系統(tǒng)所使用的頻段受系統(tǒng)外的干擾可能性較小，所以可斷定是由系統(tǒng)內(nèi)部干擾造成的。

（6）查看該小區(qū)1扇區(qū)的干擾檢測(cè)情況，如圖5所示。

圖5 該小區(qū)1扇區(qū)干擾檢測(cè)情況

3 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

本文通過(guò)對(duì)影響吞吐率的因素進(jìn)行逐個(gè)排查，定位影響吞吐率不穩(wěn)定問(wèn)題的最終原因并解決問(wèn)題，達(dá)到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目的。排查和定位流程如圖4所示。

3.1 排查定位

通過(guò)數(shù)據(jù)的分析，對(duì)小區(qū)上傳和下載速率不穩(wěn)定和上行吞吐率與理論值存在較大差距的問(wèn)題排查。

（1）先排查是否是硬件問(wèn)題導(dǎo)致吞吐率不達(dá)標(biāo)。查看硬件設(shè)備有無(wú)告警提示，若無(wú)，可排除硬件故障。

由圖5可見(jiàn)，此小區(qū)的上行干擾水平基本較平穩(wěn)地保持在-100 dBm。正常水平應(yīng)該在-116～-120 dBm。存在比較嚴(yán)重的干擾情況。

3.2 優(yōu)化

對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部的上行干擾比較常見(jiàn)的可能是由于周圍站點(diǎn)GPS不同步導(dǎo)致的上下行時(shí)隙沖突[10]，因此首先搜集全網(wǎng)存在GPS告警的站點(diǎn)信息，導(dǎo)入mapinfo，發(fā)現(xiàn)該小區(qū)周圍存在較多的GPS告警站點(diǎn)，通過(guò)依次關(guān)閉有GPS告警的站點(diǎn)，可發(fā)現(xiàn)該小區(qū)1扇區(qū)的干擾水平就基本正常，干擾水平在-118 dBm左右。然后進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試，通過(guò)對(duì)干擾正常之后的該小區(qū)1扇區(qū)進(jìn)行重新定點(diǎn)的吞吐率測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖6所示，上傳平均傳輸速率已達(dá)到8.48 Mb/s，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目的。

圖6 定點(diǎn)吞吐量復(fù)測(cè)

4 結(jié)語(yǔ)

目前移動(dòng)通信的發(fā)展已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)闃I(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)模式，多樣化的業(yè)務(wù)應(yīng)用和質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的通信資費(fèi)是推動(dòng)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩大重要因素。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，在4G時(shí)代用戶對(duì)數(shù)據(jù)流量的需求變得更加旺盛。用戶需要在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)都能夠高速率的傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，因此LTE對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化變得比以往任何時(shí)刻都更加迫切。

本文基于路測(cè)對(duì)TD?LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析流程進(jìn)行詳細(xì)闡述，通過(guò)案例的分析和探討，指出可能影響無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上下行吞吐率的原因，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜而且系統(tǒng)的工程，需要在對(duì)TD?LTE理論掌握基礎(chǔ)上，對(duì)影響無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行深入理解，才可能快速地對(duì)TD?LTE進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，滿足用戶對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的需求，提升用戶滿意度。

[1]MURPHY M,MEEKER M.Top mobile internet trends[R/OL]. [2011?02?10].http：//www.techweb.com.cn/special/download/kp?cb.pdf.

[2]MATIN M A.Evolution of wireless and mobile communications [J].Handbook of Research on Progressive Trends in Wireless Communications and Networking,2014,1：1?17.

[3]王映民.TD?LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2011.

[4]高亢.中國(guó)移動(dòng)4G用戶突破5000萬(wàn)[EB/OL].[2014?11?14]. http：//news.xinhuanet.com/2014?11/14/c_1113255204.htm.

[5]梁纓，陳恒州.基于路測(cè)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析與實(shí)踐[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（9）：76?77.

[6]齊立輝，蘇晨，張春旺.網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化路測(cè)分析[J].中國(guó)新技術(shù)新力量，2010（6）：53?54.

[7]唐建華.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略與展望[J].通信與信息技術(shù)，2009（3）：69?71.

[8]盧卓君，彭陳發(fā)，岑曙煒.TD?LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化探討[J].電信技術(shù)，2012（7）：52?54.

[9]李秋香，徐曉東，周伯慧.TD?LTE覆蓋規(guī)劃指標(biāo)及子幀配置[J].電信科學(xué)，2013（5）：77?83.

[10]王靜，鄭菁菁.淺談基站GPS跑偏對(duì)TD?SCDMA系統(tǒng)的干擾[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2012（5）：21?22.

TD?LTE network optimization analysis based on drive test

LIN Shi?ming，GAO Zhi?bin，GAO Feng?lian，HUANG Lian?fen
(School of Information Science and Engineering，Xiamen University，Xiamen 361000，China)

With the rapid development of mobile internet and gradually commercial using of 4G mobile network，it leads the unprecedented great change of global communication industry.Since the rapid growth of 4G users，and their more abundant demands and greater excellent experience over mobile network，4G network optimization becomes a more important factor in net?work quality.Based on the drive test，the important index of single station network optimization is analyzed；the reason possible caused by unstable throughput rate of wireless network is found out with measured data.The proposed method achieves the best combination of coverage，capacity and quality，improves customer satisfaction and promotes the brand image of operators.

TD?LTE；network optimization；drive test；throughput rate

TN929.532?34

A

1004?373X（2015）09?0012?04

林世明（1985—），男，福建省福清市人，助理工程師。主要研究方向?yàn)橐苿?dòng)通信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。

高志斌（1979—），男，福建省廈門人，博士，高級(jí)工程師。主要研究方向?yàn)榛鶐е蓄l信號(hào)處理、無(wú)線資源管理。

黃聯(lián)芬（1963－），女，浙江省溫州人，博士，教授。主要從事無(wú)線通信、信號(hào)與信息處理研究及教學(xué)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇，其中SCI、EI檢索60余篇，主持國(guó)家及省部級(jí)項(xiàng)目多項(xiàng)，國(guó)家發(fā)明專利8項(xiàng)，公開(kāi)出版教材1部。

2014?11?21

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目資助（61172097，61371081）

高鳳連（1985—），女，河北衡水人，碩士，助理工程師。主要研究方向?yàn)樾盘?hào)信息處理。