南通高铁电信4G维护运营策略（移动网感知质量提升及优化创新劳动竞赛）项目成员： 杭小飞 陆小峰 申报单位：中国电信南通分公司创新类型： 移动网优化创新 申报日期： 2017年11月 摘要随着社会经济的发展，移动通信已经深入到人们日常工作和生活的每个角落，人们对移动通信的依赖性越来越强，通信质量的要求也越来越高。而在高速运行、客流集中、业务容量高、部署场景复杂的高铁内提供高质量的通信服务，成为高铁通信网发展面临的重大挑战。2010年我国提出发展基于LTE的铁路宽带无线通信系统LTE-R，将OFDM、MIMO等关键技术应用于高铁宽带无线通信，为铁路运营管理提供安全、可靠、高效的通信系统，为列车上的旅客提供优质的语音、多媒体接入和上网娱乐等服务，提升出行体验。截止目前南通高铁LTE网络已全部建设完成，已实现高铁网4G全覆盖。如何为高铁用户提供更为稳定的、高效的感知体验，是目前面临的问题。本文主要提出建立高铁感知优化保障体系，以保证高铁网络在运营质量。CA（载波聚合），实现高铁用户4G高速率体验。负载均衡，实现小区用户均衡。跨站同PCI，减少切换次数，为高铁用户提供安全、可靠的无线通信。关键字：高铁 跨站同PCI 电信4G+优化保障体系目录一、项目概述4二、项目关键创新点4三、创新成果展示4四、成果简介54.1高铁切换问题研究54.1.1 背景概述54.1.2 解决策略54.1.3 创新成果和应用54.2高铁热点区域4G+策略64.2.1 基本原理64.2.2 策略实施84.2.3 创新成果和应用84.3高铁感知优化保障体系94.3.1 场景建立94.3.2 性能监控94.3.3 射频优化114.3.4参数设置124.3.5创新成果和应用14五、效益评估及成果价值14六、成果推广现状及推广前景15一、 项目概述随着现代社会各个领域的快速发展，全国各地高铁线路应运而生，作为当今铁路技术的最高水平以及国民经济的重要载体之一，高铁主要面向中高端受众群体，另一方面，随着电信LTE网络的全面铺开，实现高铁LTE全覆盖既能体现4G所有的技术解决方案，又能赢得大量有价值客户。因此高铁网络优化与保障极其重要。成果运用：本次创新重点针对高铁此特殊场景，建立高铁感知保障优化体系，高效保障高铁站点在线运营质量。针对高铁热点区域实施4G+策略，大幅度提升用户速率体验。跨站同PCI，减少切换次数，进一步实现高铁“电信4G不掉线”品牌。二、 项目关键创新点创新点1：跨站同PCI，降低切换次数。针对高铁高速场景下，基站间正常切换易演变为频繁切换问题解决措施。南通电信首次采用跨站同PCI采用小区合并与小区复合减少切换次数，以此达到高铁4G不掉线。创新点2：实施高铁热点区域4G+策略。高铁高话务区域，实现CA（载波聚合）策略，提高用户业务感知。负载均衡自适应话务突变。创新点3：建立高铁专项优化保障体系。针对高铁站点建立专项故障及指标监控体系，达到实时监控效果，高铁故障高优先级处理。高效射频优化提高高铁网络覆盖质量。多手段高铁扇区邻区优化与核查保证高铁不掉线。高铁个性参数设置。三、 创新成果展示创新成果主要为:高铁跨站同PCI，减少切换：通过跨站小区PCI合并，减少切换次数，从而有效应对在高速环境下，基站间正常切换/重选演变为频繁切换/重选、从而影响用户业务感知体验。高铁热点区域4G+策略：高效利用载波聚合，实现高铁热点区域（如；候车室，月台，售票处等）用户速率大幅度提升。并且通过负载均衡实现L1.8G与L2.1GPRB利用率均衡，防止忙时小区拥塞。高铁优化保障体系：缩短告警处理时长，简化告警处理流程。大大增加了高铁站点在线时长。周期性完成网络优化，保证电信网络高质量。设置高铁个性化参数，保障高铁用户感知体验。四、 成果简介4.1 高铁切换问题研究4.1.1 背景概述高铁的高速移动给铁路宽带无线通信系统带来了一系列关键问题，如越区切换、穿透损耗、多普勒频移、切换频繁和干扰等。列车在高速运行时，越区切换的可靠性不仅影响旅客的通信服务质量，而且涉及到列车的行车安全。列车在高速运行时，要保证切换快速、及时、顺利地完成，以确保系统的可靠性，因此需合理减少高铁扇区切换次数。4.1.2 解决策略通过跨站小区PCI合并（见下图）。小区合并功能可实现2个正常的重叠覆盖小区（同频）合并成为一个独立的“supercell”，这2个小区使用同一个PCI，无论在UE侧还是数据侧看来就是一个单独的小区。既能减少重叠覆盖，更能减少小区间切换，从而有效的提升了平均吞吐量，降低掉线风险。图4-1 跨站小区PCI合并示意图4.1.3 创新成果和应用测试发现，在通州-宁启高铁新增1与通州-宁启高铁新增2之间铁路,下行速率过低。用户感知较差。图4-2 创新实施测试对比图通过通州-宁启高铁新增1和通州-宁启高铁新增2跨站小区合并后，复测后发现两基站之切换明显减少，SINR显著提升，下行速率明显提高。用户感知改善明显。 实现不同站点下的相同覆盖； 控制同区域内参考信号数量，减少同频干扰，提升覆盖质量； 降低因重建的掉线危险。跨站同PCI既降低重叠覆盖又减少切换，有效应对高铁场景下的低速及掉线问题。4.2 高铁热点区域4G+策略高铁热点区域主要为高铁站点候车室与高铁月台为保障高热点区域用户感知，南通电信提出“高铁热点区域4G+策略”高效利用载波聚合与负载均衡手段。开启载波聚合可保证高铁热点区域用户速率大幅度提升，而开启负载均衡功能保障高铁热点区域扇区话务负荷均衡，高效提升电信4G用户感知体验。4.2.1 基本原理载波聚合原理CA(载波聚合)是将相邻的数个较小的载波整合成一个较大的载波，将离散的多载波聚合起来，当做一个较宽的频带使用，通过统一的基带处理实现离散频带的同时传输。图4-3CA（载波聚合）原理图负载均衡原理IMMLB功能，基于实时检测服务小区可用容量（CAC）触发，根据参数配置可用于空闲态负载均衡调度的UE百分比来判定需要释放多少个UE，并根据参数中配置邻小区的特定频点的权重，采用加权轮循调度算法计算出各频点临时优先级，并在RRCConnectionRelease的IdleModeMobilityControlInfo中中下发优先级以控制将UE重选到目标小区。图4-4负载均衡原理图4.2.2 策略实施选取热点区域站点为“港闸-火车站”，设备开通频段1.8GHz和2.1GHz。开启载波聚合与负载均衡功能。具体清单如下：LTE站名小区名EARFCN downlinkeNodeBLocal Cell Resource ID港闸-铁塔高铁火车站港闸-铁塔高铁火车站2182529134850港闸-铁塔高铁火车站3182529134851港闸-铁塔高铁火车站51002913482港闸-铁塔高铁火车站61002913483表4-1实验扇区清单4.2.3 创新成果和应用开启载波聚合后，选取南通火车站不同区域进行CQT测试，发现南通火车站电信4G速率大幅度提升。具体测试情况如下：图4-5载波聚合开启前后指标对比图南通火车站为高话务区域，开启负载均衡后，港闸-铁塔高铁火车站1.8G与2.1G PRB利用率基本均衡。有效防止了小区拥塞问题。目前南通高铁沿线已开通如皋-如皋火车站和海安-火车站东两处均已开启载波聚合与负载均衡功能。4.3 高铁感知优化保障体系图4-6高铁感知优化保障体系简易图4.3.1 场景建立通过对高铁测试LOG与指标分析，统计出高铁上实际占用小区。对站点信息进行统一汇总。建立宁启高铁站点数据库。图4-7 南通高铁扇区分布图4.3.2 性能监控1）告警监控基站故障、小区退服等告警对网络影响较大。因此对于高铁基站的告警实时监控更为重要，能及时有效的帮助维护人员定位与处理故障。并且高铁告警设置为高优先级，维护人员必须优先处理高铁故障，从而保障高铁用户感知的稳定性。图4-8南通高铁扇区告警监控群组图2）指标跟踪日常提取高铁相关小区指标数据。包含如下几大类：接入性指标、保持性指标、移动性指标、业务量指标、产品运行类指标、系统可用性指标和网络资源利用率指标。通过对高铁指标的监测，可以达到：识别突发问题、风险提前预警、话统KPI的稳定与提升。图4-9南通高铁扇区指标监控群组图4.3.3 射频优化周期性高铁摸测，通过对测试数据的评估与分析，输出优化方案。充分运用优化手段，解决切换带质差路段，规划偏差等产生的覆盖问题，不断提高高铁覆盖质量，从而提升高铁用户感知。图4-10高铁射频优化流程图 优化思路高铁覆盖网络有穿透损耗大、终端移动速度快、单方向线性运行的特点，优化思路如下：a) 信号强度及切换点调整，加快切换/重选的速度，设置高铁专门的TAC区，避免高铁覆盖网络与大网的相互影响上来处理。b) 不同的入射角对应的穿透损耗不同，当信号垂直入射时的穿透损耗最小。当基站的垂直位置距离铁道较近时，覆盖区边缘信号进入车厢的入射角小，穿透损耗大。实际测试表明入射角小于9度时穿透损耗将会增加较快。图4-11高铁射频优化特性图4.3.4 参数设置4.1.4.1 高铁参数研究高铁覆盖场景特殊，高铁参数优化主要分为接入重建相关、切换重选相关、吞吐量相关三大类：1） 接入重建类参数主要包括前导初始接收目标功率值、RS功率、各类接入或重建定时器。ulpcIniPrePwr即Preambleinitialreceivedtargetpower，随机接入前导码的初始功率，我们将高铁扇区的该项参数由-104dBm修改为-96dBm，对用户随机接入RSRP强度要求更高，以保证高铁用户接入成功率，同时减少高铁站点对于周边非高铁用户话务吸收。prachHSFlag，即PRACHhighspeedflag，高速小区标识，开关打开时，高速场景会采用循环移位生成前导，小区需要的根序列数较少；关闭时，高速场景不采用循环移位生成前导，小区需要的根序列数较多。虽然LTE使用20M的宽频带，但由于子载波都是使用15Khz小带宽频率，高速场景下，频偏带来接收机性能下降影响较大。图4-12多普勒示意图表4-2速度与多普勒频偏关系表2） 切换重选类参数：主要有同频切换的A3偏置、A3迟滞、测量报告上报间隔等参数。a3ReportInterval即A3reportinterval，A3上报之间间隔。宁启高铁线部分路段车速超过250Km/h，以50米切换重叠覆盖带为准，切换从准备到完成总时长不超过500ms，对于切换时延要求极高。现网A3的上报间隔为640ms，间隔过长已无法满足需求，高铁沿线扇区，A3间隔全部修改为240ms，以满足连续覆盖。图4-13高铁重叠覆盖带示意图3） 吞吐量类参数：主要为上行功控参数。PUCCH和PUSCH的P0值，及路径损耗因子参数。通过上行功控，以实现上行用户数最大化，进而提升小区的吞吐量。如修改了P0NominalPUSCH设置后，会影响PassLossCoeff的配置；当P0NominalPUSCH设置较大时，PassLossCoeff设置较小，以获得较高的扇区吞吐量。4.1.4.2 高铁参数设置