［劉建強(qiáng)］

TD-LTE地鐵場景網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法

［劉建強(qiáng)］

TD-LTE 地鐵場景 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 優(yōu)化流程

劉建強(qiáng)

中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司，工程師，畢業(yè)于中山大學(xué)電子與通信工程學(xué)院，工程碩士。目前主要從事移動通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的相關(guān)的工作，具有豐富的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計、優(yōu)化和項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)。

1 LTE地鐵場景概述

LTE（Long Term Evolution）是3GPP的3G系統(tǒng)長期演進(jìn)的項(xiàng)目研究，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)是LTE網(wǎng)絡(luò)的TDD版本，是我國主導(dǎo)的4G主流技術(shù)，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的正式商用標(biāo)志著4G時代的來臨。但TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的引入，也同時帶來了新的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化難題，特別是典型特殊場景的優(yōu)化，其中包括地鐵場景。

地鐵作為城市內(nèi)生活中最常用的交通工具，具有快速、準(zhǔn)點(diǎn)、環(huán)保和安全的特點(diǎn)。地鐵樞紐遍布城市內(nèi)各重要路段、商業(yè)行政中心，為人們出行帶來極大便利。地鐵特殊環(huán)境中的維護(hù)與改造受到地鐵公司的嚴(yán)格限制，給優(yōu)化工作帶來了較大的難度。如何突破限制、提升容量、贏得客戶感知和業(yè)務(wù)量的提升，需要深入研究地鐵網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)，挖掘多層次資源，深入分析影響用戶感知的深層次原因，找出有效的應(yīng)對措施。

2 目前TD-LTE地鐵場景的特點(diǎn)

地鐵一般包括兩部分：列車隧道和候車站廳/站臺。列車隧道是長方體行的封閉區(qū)間，長度一般在十幾公里到幾十公里之間，寬度為4米左右。候車廳/站臺為雙層結(jié)構(gòu)，候車站廳為購票場所，面積較大、開闊、阻擋物較少，位于地下一層與出入口相連接。候車站臺為乘客候車場所，位于地下二層，站臺兩邊為列車隧道，站臺一般長度為100多米，寬度為20米左右，開闊、阻擋物較少。

地鐵人流量很大，乘客以上班族居多，在上下班的高峰期形成客流高峰，同時也是話務(wù)量猛增的時段，會達(dá)到話務(wù)量的高峰，在話務(wù)量設(shè)計中必須要考慮。

地鐵由于其與生俱來的特點(diǎn)，除了出入口外，不會受到外部信號的干擾。地鐵由于空間方面和政府政策的原因，一般不允許每個運(yùn)營商單獨(dú)建設(shè)一套分布系統(tǒng)。在工程中，需要采用合路設(shè)備，各運(yùn)營商共享同一套分布系統(tǒng)。

因此，總結(jié)傳統(tǒng)地鐵覆蓋有如下特點(diǎn)：

（1）地鐵場景主要特點(diǎn)

① 地鐵場景主要由站臺和隧道構(gòu)成，與室外信號隔離好，干擾少，站臺比較空曠，無線信號損耗較小。

② 隧道是窄長型結(jié)構(gòu)，隧道截面直徑大約在5-6米左右。

③ 地鐵內(nèi)人流量大，尤其上下班高峰期，屬于話務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域，對容量需求較大。

④ 地下封閉場景，地鐵內(nèi)空間相對封閉、車速快、人流密集、車廂為金屬材料，且為密閉式廂體設(shè)計，對信號屏蔽嚴(yán)重，穿透損耗大，在地鐵關(guān)門瞬間存在快衰情況（D頻段損耗為26dB，F(xiàn)頻段為22dB）；室外站無法覆蓋，必須有專有的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，除了出入口一般不會受到外部信號的干擾。

⑤ 大部分已開通地鐵都建有室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，包括站臺覆蓋和軌道沿線覆蓋，隧道覆蓋與地鐵出入口附近公網(wǎng)站點(diǎn)覆蓋正常接續(xù)。鐵路軌道一般由漏纜覆蓋，地鐵分布式系統(tǒng)不能重復(fù)建設(shè)，基本都是多運(yùn)營商多系統(tǒng)共存，存在多系統(tǒng)合路。

3 TD-LTE地鐵場景主要優(yōu)化措施

3.1覆蓋優(yōu)化措施

地鐵覆蓋的整體思路：由于地鐵覆蓋都是由地鐵公司統(tǒng)一建設(shè)，為各個運(yùn)營商提供相應(yīng)制式的接入端口，并提供輸入信號功率等規(guī)格指標(biāo)。因此為便于管理且保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，及多系統(tǒng)多頻段信號集中傳輸，采用在地鐵沿線地下車站通信設(shè)備用房內(nèi)由各運(yùn)營商放置信源設(shè)備建立通信基站的方式，將各運(yùn)營商的信源信號（不同制式、不同頻段）經(jīng)多系統(tǒng)接入合路平臺（POI）合路后，再經(jīng)過天饋分布系統(tǒng)將能量傳播出去，完成對地下站廳、站臺及隧道的覆蓋。其中，隧道內(nèi)利用泄露電纜覆蓋，站臺采用全向天線分布覆蓋。

傳統(tǒng)地鐵系統(tǒng)要將多個頻段的信號進(jìn)行集中傳輸，包括多個頻段，且為保證避免多頻段之間頻率干擾，增加相互間的隔離，一般采用收發(fā)天饋分開方式，系統(tǒng)原理及弱覆蓋解決方案示意如圖1，圖2。

圖1 地鐵系統(tǒng)原理走線

圖2 地鐵系統(tǒng)弱覆蓋解決方案

由圖2解決方案可知，地鐵覆蓋方案的總體思路：

（1）多個制式通過POI平臺接入DAS系統(tǒng)；

（2）采用泄露電纜覆蓋列車運(yùn)行隧道；

（3）采用吸頂天線覆蓋站臺，確認(rèn)天線布放位置及信源選擇是否合理；

（4）采用收、發(fā)天饋分開方式來控制干擾，RRU選用型號是否合理，不同型號RRU端口功率不同決定了RS功率調(diào)整空間及覆蓋范圍大??；

（5）在無室分的場景建議使用微站覆蓋方案；

（6）核查天線選型、耦合器、合路器、功分器等器件的電氣性能是否符合要求，可根據(jù)需求對以上器件進(jìn)行性能驗(yàn)證；

（7）RS功率是否設(shè)置合理，可根據(jù)不同需求設(shè)置合理RS發(fā)射功率。

VoLTE引入后對覆蓋要求更嚴(yán)格，鑒于地鐵2G小區(qū)的切換點(diǎn)在隧道中間，正是列出速度最快的時候，如果2G重疊覆蓋不夠，則eSRVCC到2G后，很容易產(chǎn)生掉話。因此，地鐵場景下盡量少觸發(fā)eSRVCC，鑒于地鐵場景無線環(huán)境較宏蜂窩優(yōu)，因此地鐵eSRVCC的觸發(fā)門限調(diào)整為-117dB。為了更進(jìn)一步降低eSRVCC，降低重建，地鐵覆蓋的目標(biāo)是盡可能將信號提升在-110dBm以上，因此在原來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，需要尋找進(jìn)一步提升覆蓋的方法。

（1）更換POI，減少兩級合路，提升隧道內(nèi)2/4G覆蓋

（2）關(guān)TD釋放RRU功率，提升F1功率改善覆蓋

部分城市LTE與TD同時存在，且共同使用一個RRU，這樣導(dǎo)致TD分走了部分LTE-F小區(qū)的功率，隨著TD網(wǎng)絡(luò)逐步衰退，TD已具備局部場景退出運(yùn)營的條件。為支持TD，地鐵4G設(shè)備為FAE類型，F(xiàn)通道功率分配至F1，F(xiàn)2，TD三個小區(qū)，隨著TD業(yè)務(wù)量逐步降低，E頻段擴(kuò)容，在局部弱覆蓋隧道區(qū)域，例如5號，10號部分區(qū)域，隧道出入口等，可以關(guān)閉F2、TD小區(qū)，提升F1小區(qū)功率，改善覆蓋。FAE設(shè)備功率分配情況：

從F通道的功率分配可看出，關(guān)閉TD，F(xiàn)2后，如果PA，PB不變，功率較原來提升3dB，如果PA/PB調(diào)整為-3，1，可提升約6dB；

表1 功率設(shè)置

3.2 容量優(yōu)化措施

目前容量優(yōu)化主要通過一些功能算法的開啟、業(yè)務(wù)的均衡、實(shí)際容量的擴(kuò)容等幾個方面來進(jìn)行解決如表2。

（1）負(fù)荷均衡，如果室分的負(fù)荷較高，而鄰區(qū)用戶較少，可以通過適當(dāng)調(diào)整A5門限，讓鄰小區(qū)分擔(dān)部分室分用戶，雙層網(wǎng)D/F均衡。

（2）專網(wǎng)小區(qū)分裂，縮小覆蓋范圍降低負(fù)荷。

表2 容量優(yōu)化措施

（3）室分雙載波，室分小區(qū)優(yōu)先進(jìn)行小區(qū)分裂方案，由于室分小區(qū)覆蓋區(qū)域可能出現(xiàn)用戶分布不均情況，小區(qū)分裂后還會出現(xiàn)高負(fù)荷，可以通過小區(qū)分裂后再擴(kuò)容雙載波來降低室分小區(qū)負(fù)荷。

擴(kuò)容原則如下：

（1）站臺場景擴(kuò)容：推薦載波擴(kuò)容方案，其次小區(qū)分裂。

載波擴(kuò)容方案：

① 推薦F+E載波擴(kuò)容；

② 若擴(kuò)容后E頻段覆蓋不足則需要增加站點(diǎn)進(jìn)行E頻段覆蓋增強(qiáng)；

③ 若POI或RRU不支持?jǐn)U容頻段則需要更換；

小區(qū)分裂方案：

① 多RRU小區(qū)合并的小區(qū)可考慮小區(qū)分裂；

② 分裂后切換帶盡量不要落在上下車區(qū)域，避免頻繁切換；

（2）隧道場景擴(kuò)容：推薦載波擴(kuò)容方案，其次小區(qū)分裂。

載波擴(kuò)容方案：

① 推薦F+E載波擴(kuò)容；

② 若擴(kuò)容后E頻段覆蓋不足則需要新建低損耗漏纜或增加RRU；

③ 若POI或RRU不支持?jǐn)U容頻段則需要更換。

小區(qū)分裂方案：

① 若同一個合并小區(qū)內(nèi)可能存在兩趟及以上的列車可考慮在中間進(jìn)行小區(qū)分裂，否則小區(qū)分裂不能緩解容量壓力；

② 建議小區(qū)分裂數(shù)目不宜過多，造成頻繁切換。

3.3干擾優(yōu)化措施

在多系統(tǒng)共天饋的系統(tǒng)中，干擾隔離是非常重要的一個環(huán)節(jié)，在設(shè)計滿足各系統(tǒng)覆蓋需求情況下，各系統(tǒng)滿足共存的條件主要表現(xiàn)為抑制雜散、阻塞、互調(diào)三類干擾的隔離需求。一般有幾個途徑：

（1）外接濾波器，根據(jù)干擾類型，可以再干擾源/被干擾源端外接濾波器，提供隔離。

（2）合路系統(tǒng)間隔離度，在不同系統(tǒng)同時接入時，合路器提供一定隔離。

（3）空間損耗。

對于地鐵常見干擾，可以通過以下措施解決：

（1）系統(tǒng)內(nèi)部干擾：

模三干擾：地鐵線路小區(qū)隔離度較好，合理規(guī)劃PCI可以避免模三/模六干擾；

重疊覆蓋：由于施工問題導(dǎo)致個別區(qū)域出現(xiàn)重疊覆蓋，嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能，對于重疊覆蓋區(qū)域可修改頻點(diǎn)，暫時減少重疊覆蓋影響；

（2）系統(tǒng)外部干擾：

異系統(tǒng)干擾：如GSM對LTE的互調(diào)干擾，Wlan對LTE的阻塞干擾，雜散干擾；對于這些干擾，根據(jù)干擾類型，可以在干擾源/被干擾源端外接濾波器，提供隔離。

（3）硬件導(dǎo)致干擾：

硬件問題：使用不合格元器件（如功分器、耦合器等）以及工程安裝不合格導(dǎo)致干擾，需要對不合格元器件進(jìn)行更換。

4 TD-LTE地鐵場景網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化總結(jié)

建議通過“規(guī)劃先行、精細(xì)優(yōu)化、高效維護(hù)”地鐵優(yōu)化三部曲，打造VoLTE地鐵場景精品線路。

（1）規(guī)劃先行

① 基于場景結(jié)構(gòu)與話務(wù)特點(diǎn)，合理小區(qū)（扇區(qū)）規(guī)劃；

② 提前容量規(guī)劃，建議雙載頻配置，或雙層網(wǎng)組網(wǎng)；

③ 位置區(qū)劃分：單獨(dú)配置LAC區(qū)，防止對大網(wǎng)信令沖擊。

（2）精細(xì)優(yōu)化

① 精細(xì)的RF覆蓋優(yōu)化（弱覆蓋、過覆蓋、出入口覆蓋優(yōu)化、高架路段重疊覆蓋優(yōu)化）；

② 切換重選優(yōu)化；

③ 參數(shù)特性應(yīng)用（丟包率參數(shù)下發(fā)、功控參數(shù)下發(fā)、基于鏈路質(zhì)量的SRVCC）；

④ VoLTE協(xié)同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)化、公專網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化；

⑤ 實(shí)時評估容量，及時進(jìn)行雙層網(wǎng)、雙載頻的建設(shè)與優(yōu)化。

（3）高效維護(hù)

① 加強(qiáng)告警監(jiān)控，地鐵小區(qū)作為VIP派單；

② 提升故障定位能力，力爭一次上站解決問題；

③ 按告警的緊急SLA進(jìn)行處理；

定期地鐵巡檢，主動識別排除故障。

5 結(jié)語

目前TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展已經(jīng)到了關(guān)鍵階段，其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化比以往的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作更加復(fù)雜，針對地鐵這種特殊場景，解決方案應(yīng)根據(jù)場景特征，利用包括覆蓋、容量、干擾等維度，充分利用RS功率調(diào)整、廠家容量算法開啟、物理干擾隔離等多種手段組合，有效提升地鐵場景下VoLTE客戶感知。

1李正茂、王曉云.TD-LTE應(yīng)用與實(shí)踐［M］.人民郵電出版社，2014

2中國移動通信集團(tuán)公司技術(shù)部.中國移動TD-LTE規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化指導(dǎo)手冊［R］.2015

3江林華.LTE語音業(yè)務(wù)及VOLTE技術(shù)詳解.電子工業(yè)出版社.2016-01-01

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.09.011

2016-08-19）

目前TD-LTE網(wǎng)絡(luò)正處于建設(shè)和優(yōu)化的關(guān)鍵時期，文章結(jié)合理論知識和工程實(shí)踐，對TD-LTE地鐵場景網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化面臨的難點(diǎn)進(jìn)行了簡要分析和總結(jié)，并梳理了TD-LTE地鐵場景網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化常用方法，對日常網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的開展有一定的借鑒作用。