精品案例宿州电信NBIoT网络覆盖优良比和RRC连接建立成功率提升研究.docx

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精品案例宿州电信NBIoT网络覆盖优良比和RRC连接建立成功率提升研究

NB-IOT网络覆盖优良比和RRC连接

3.2NB-IOT与LTE区别3

3.3现网NB-IOT常见问题及分析思路3

3.4创新手段提升NB-IOT覆盖优良比4

3.4.1现网频点4

3.4.2NB-IOT_3频点组网4

3.4.3NB-IOT_3频点操作注意事项5

3.5创新手段提升RRC连接成功率10

五、创新经验及总结14

宿州电信NB-IOT网络覆盖优良比和RRC连接建立成功率提升研究

【摘要】随着NB-IOT技术的快速发展，NB-IOT网络RRC连接成功率与覆盖优良比提升的分析与处理成为无线网络优化面临的难题。

首先对日常影响NB-IOT网络RRC连接成功率的原因进行分析，然后实验得出通过异频和参数修改来提升连接成功率；其次NB-IOT网络覆盖优良比通过异频方案降低CC1&CC2比例，提升CC0占比、通过参数设置为N4_PREMB_TRANS_MAX限制用户覆盖等级攀升，降低CC1&CC2比例，提升CC0占比来提升。

以宿州本地网NB-IOT基站为例进行实践验证。

通过大量实践，研究出一套实际可行的RRC连接成功率与覆盖优良比提升方案。

目前该方案已在宿州得到全面应用，为NB-IOT业务迅速发展提供了有力保障。

【关键字】NB-IOT、RRC连接成功率、覆盖优良比

【业务类别】NB-IOT、参数优化

一、创新背景及意义

随着通信技术由2G、3G发展到如今的4G、5G阶段，人们的生活方式已悄然发生了巨变，生活中衣、食、住、行的方方面面都离不开移动通信技术。

从早期的短信和语音电话，到现在的图片、视频、高清语音通话，甚至是同步互联网游戏，人与人之间已实现高速、高效的信息传递。

近几年，NB-IOT由于其低功耗、广覆盖及海量连接的优势，得到了快速发展。

中国电信已在2017年开启NB-IOT商用阶段，相关业务如智能抄表、智慧消防、停车等。

大量NB-IOT业务接入，亟需保障用户长期、稳定的网络服务质量。

在实际的NB-IOT网络维护工作中，为了提升客户感知，需对NB-IOT网络的接入、保持、完整性能等各项关键指标进行定期监管。

二、现网问题及创新思路

NB-IOT无线网络的RRC连接成功率是检验NB-IOT网络接入性能的主要指标。

现网中，RRC连接成功率较低导致的用户投诉与指标恶化现象时常发生；NB-IOT覆盖优良比是检验客户感知的重要指标，NB-IOT网络由于带宽窄、功率谱密度高、同频情况干扰严重，现场测试SINR差，严重影响覆盖和客户感知,所以制定一套完善的技术方案提升NB-IOT网络RRC连接成功率与覆盖优良比指标势在必行。

本文NB-IOT网络覆盖优良比创新的通过异频频点大幅改善NB-IOT网络SINR来提升覆盖优良比，RRC建立成功率主要通过异频和参数来提升。

异频频点规划和注意事项，涉及到16个小区级和6个覆盖等级参数需要修改以级操作后效果评估如下

三、创新方案及实施过程

3.1RRC原理简介

NB-IOT是R13阶段LTE的一项重要增强技术，在蜂窝网络中构建，频段仅约180kHz，上行采用SC-FDMA，下行采用OFDM。

NB-IOT的设计原则都是基于“妥协”的态度，将LTE技术进行设计简化、信令简化，并降低功耗。

因此，NB-IOT网络的RRC连接协议原理与LTE相似。

（1）RRC子层协议原理：

RRC位于LTE协议栈层3，属于接入层与非接入层的主要控制中心，控制着各层间的主要接口，地位至关重要。

RRC不仅要为上层提供网络侧的无线资源参数，还要控制下层的主要参数与行为。

RRC子层功能包括接入层AS与非接入层NAS相关系统信息的广播，寻呼、建立以及维持/释放UE与E-UTRAN之间的RRC连接、临时标识的分配和用于RRC连接的信令等。

因此RRC层就是无线资源控制层，是终端协议的接入、非接入平面对话的桥梁。

无线资源控制层的完善度与可靠性在很大程度上影响了整个LTE协议栈软件的性能。

（2）在NB-IOT中，与LTE类似，UE同样是在空闲模式和连接模式下进行随机接入过程，但是NB-IOT在R13（Release13）中仅支持基于竞争的随机接入以及在下行数据到达情况下由PDCCHorder触发的随机接入。

除此之外，它不支持PUCCH信道以及切换功能，因此在NB-IOT系统中触发随机接入的相关应用场景也被简化成如下4种：

◆无线资源控制（RadioResourceControl，RRC）空闲状态下的初始接入过程；

◆RRC连接重建过程；

◆RRC连接状态下，接收下行数据时（上行失步）；

◆RRC连接状态下，发送上行数据时（上行失步或者触发调度请求时）。

（3）RRC连接是UE接入网络时，网络为其分配无线资源，RRC连接建立成功率是RRC连接建立成功次数和尝试次数的比值，该指标体现了基站或者小区的UE接纳能力，是衡量呼叫接通率的重要指标。

目前主流设备（中兴/华为）厂家判定影响RRC建立失败的常见原因主要有“三大类”和“七因素”。

“三大类”为：

定时器超时、基站接纳失败、其他原因。

“七因素”主要为以下七项：

基站故障、PRACH参数配置最小接入电平设置、上行干扰太高，导致MSG3/MSG5/UCI解析失败、弱场接入，RRC无法完成、用户数多导致SR容量不足、上行功率控制参数设置不合理、CPU负荷过高。

针对“三大类”原因，存在不同的处理措施：

（1）定时器超时：

检查CPU负荷是否偏高，用户数是否很多，如果是则调整SR容量进行优化、检查上行/下行功率控制类参数、检查干扰是否偏高、检查RRU输出功率、检查是否MR任务和其他实时跟踪任务导致接入定时器超时、检查是否弱场强接入定时器超时。

（2）基站接纳失败：

检查接纳控制类参数设置、检查板件是否受限，如受限则需更换软件版本。

（3）其他原因：

检查是否CPU冲高导致、检查是否传输故障，进行传输ping包检测、提交故障单交研发处理。

（4）NB-IOT覆盖优良比：

RRC连接建立请求中，NB-IOT小区覆盖等级0和NB-IOT小区覆盖等级1占全部的比例，比例越高，NB-IOT覆盖优良比越高。

3.2NB-IOT与LTE区别

NB-IOTRRC连接信令流程与LTE基本一致消息内容做了简化NB-IOT引入了一个新的信令承载SRB1bis。

SRB1bis的LCID为3，和SRB1的配置相同，但是没有PDCP实体。

RRC连接建立过程创建SRB1的同时隐式创建SRB1bis。

对于CP来说，只使用SRB1bis，因为SRB1bis没有PDCP层，在RRC连接建立过程中不需要激活安全模式，SRB1bis不启动PDCP层的加密和完整性保护。

图1为NB-IOTRRC连接信令流程：

图1NB-IOTRRC连接信令流程

新增RRC挂起和恢复流程考虑到在用户面承载建立/释放过程中的信令开销，对NB-IOT小数据包业务来说，显得效率很低。

因此UP模式增加了一个新的重要流程——RRC连接挂起和恢复流程，即UE在无数据传输时，RRC连接并不直接释放，而是基站缓存UE的AS上下行信息，释放RRC连接，使UE进入了挂起状态，这个过程也称为AS上下文缓存。

当需要传输数据时，UE通过RRCConnectionResumeRequest消息通知基站退出RRC-IDLE状态，基站激活MME进入ECM-CONNECTED

3.3现网NB-IOT常见问题及分析思路

在日常NB-IOT运营支撑过程中，影响基站或小区RRC连接成功率的原因主要包括弱覆盖、同频/PCIMOD3干扰、外部干扰、基站隐性故障或者是客户终端异常等。

针对RRC连接成功率较低的站点，需通过核查站点及周边情况并分析相关指标、定位原因。

步骤如下：

核查是否存在影响业务的告警，核查小区及周边站点是否存在外部干扰。

干扰核查主要关注15k子载波0~11的平均噪声干扰值。

分析不同覆盖等级下用户分布、RRC连接次数与失败次数分布，定位是否存在弱覆盖。

若用户集中分布在覆盖等级1/2，且接入次数与失败次数也集中在覆盖等级1/2，则可推断现场可能存在弱覆盖，可调整小区功率；若用户集中分布在覆盖等级0/1，且接入次数与失败次数集中在覆盖等级0/1，现场可能存在同频干扰/PCIMOD3干扰，需根据周边小区频点/PCI分布进行相应调整。

通过调整小区功率，并观察周边小区指标情况，排查是否存在用户终端问题。

关闭该小区，观察周边小区指标波动情况。

若异常情况转移至其他小区，则为终端问题；若消失，则原站点存在隐性故障。

3.4创新手段提升NB-IOT覆盖优良比

3.4.1现网频点

宿州电信NB-IOT网络部署频点为2506（中心频率879.6）,与CDMA283频点间隔395khz：

图2NB-IOT频点部署示意图

本次NB-IOT异频组网方式为减少网络结构的复杂度，使用如下频点组网方式：

3.4.2NB-IOT_3频点组网

3频点异频组网方案中，由于880M频率右边为部分使用频率，因此NB使用频点2504（中心频率879.4）、2506（中心频率879.6）、频点2508（中心频率879.8），与CDMA283频点保持195khz,与880M间隔100kHz。

图3宿州电信三频点组网方式图

因为NB-IOT3频点分别为2504/2506/2508与MOD0/1/2相对应关系，正好利用这个对应关系设置为MOD0为2504，MOD1为2506，MOD2为2508。

规划后如下图所示：

图4宿州电信三频点规划图

3.4.3NB-IOT_3频点操作注意事项

异频操作过程中需要添加本站及周边站点，边界站点异频相邻频点，执行脚本如下：

ADDEUTRANINTERNFREQ:

LOCALCELLID=80,DLEARFCN=2506,ULEARFCNCFGIND=NOT_CFG,CELLRESELPRIORITYCFGIND=CFG,CELLRESELPRIORITY=7,SPEEDDEPENDSPCFGIND=NOT_CFG,MEASBANDWIDTH=MBW6,PMAXCFGIND=NOT_CFG,QQUALMINCFGIND=NOT_CFG,ANRIND=NOT_ALLOWED,CTRLMODE=MANUAL_MODE,INTERFREQCIOADJLIMITCFGIND=NOT_CFG;

ADDEUTRANINTERNFREQ:

LOCALCELLID=80,DLEARFCN=2504,ULEARFCNCFGIND=NOT_CFG,CELLRESELPRIORITYCFGIND=CFG,CELLRESELPRIORITY=7,SPEEDDEPENDSPCFGIND=NOT_CFG,MEASBANDWIDTH=MBW6,PMAXCFGIND=NOT_CFG,QQUALMINCFGIND=NOT_CFG,ANRIND=NOT_ALLOWED,CTRLMODE=MANUAL_MODE,INTERFREQCIOADJLIMITCFGIND=NOT_CFG;

ADDEUTRANINTERNFREQ:

LOCALCELLID=80,DLEARFCN=2508,ULEARFCNCFGIND=NOT_CFG,CELLRESELPRIORITYCFGIND=CFG,CELLRESELPRIORITY=7,SPEEDDEPENDSPCFGIND=NOT_CFG,MEASBANDWIDTH=MBW6,PMAXCFGIND=NOT_CFG,QQUALMINCFGIND=NOT_CFG,ANRIND=NOT_ALLOWED,CTRLMODE=MANUAL_MODE,INTERFREQCIOADJLIMITCFGIND=NOT_CFG;

具体执行脚本见步骤1和步骤2：

回退脚本执行详见步骤1和步骤2

华为4G网管执行脚本流程如下：

1、进入华为网管集中任务管理器

2、创建脚本执行任务

3、选中脚本文件执行

华为5G网管执行脚本流程如下：

1、进入华为5G网管集中任务管理器

2、创建脚本执行任务

4、选中脚本文件执行

3.5创新手段提升RRC连接成功率

本次为了提升RRC连接成功率、容量和改善前导重传等性能需要修改小区级参数16个和覆盖等级参数6个共22个参数。

如下图所示：

图4修改参数集合

附：

基线参数表和执行/回退脚本

宿州电信基线参数表与执行回退脚本执行情况与3.4情况一样，夜间执行。

四、创新性能验证

2020年5月1日至5日夜间对宿州本地网NB小区进行异频及参数修脚本运行，选取宿州本地网2020年4月15日至30日NB-IOT性能指标，与5月6日至20日进行对比，结果如下图所示：

4.1华为网管NB-IOT性能指标提取对比

异频及参数修改前华为网管提取指标如下：

日期

操作步骤

RRC建立成功率（NB）（%）

NB-IoT小区覆盖等级0下RRC连接建立完成次数

NB-IoT小区覆盖等级0下RRC连接建立完成次数占比

NB-IoT小区覆盖等级1下RRC连接建立完成次数

NB-IoT小区覆盖等级1下RRC连接建立完成次数占比

NB-IoT小区覆盖等级2下RRC连接建立完成次数

NB-IoT小区覆盖等级2下RRC连接建立完成次数占比

NB覆盖优良比

2020-04-15

异频+参数修改前

98.9507

9894

46.84%

10206

48.32%

1023

4.84%

95.086

2020-04-16

异频+参数修改前

90.6534

10786

44.55%

11401

47.09%

2022

8.35%

90.7208

2020-04-17

异频+参数修改前

99.7908

9774

47.66%

9607

46.85%

1126

5.49%

94.4282

2020-04-18

异频+参数修改前

99.808

9773

48.20%

9499

46.85%

1004

4.95%

94.9545

2020-04-19

异频+参数修改前

99.7653

10124

49.62%

9272

45.45%

1006

4.93%

94.934

2020-04-20

异频+参数修改前

99.7612

9451

48.14%

9201

46.87%

979

4.99%

94.9182

2020-04-21

异频+参数修改前

99.7718

9737

48.42%

9555

47.51%

819

4.07%

95.8674

2020-04-22

异频+参数修改前

99.8072

10040

48.49%

9714

46.92%

950

4.59%

95.3336

2020-04-23

异频+参数修改前

99.8167

10470

50.60%

9424

45.54%

798

3.86%

96.0781

2020-04-24

异频+参数修改前

99.7662

10336

49.42%

9636

46.08%

941

4.50%

95.4251

2020-04-25

异频+参数修改前

99.7962

11047

51.26%

9760

45.29%

744

3.45%

96.5038

2020-04-26

异频+参数修改前

99.7392

10877

51.71%

9450

44.93%

708

3.37%

96.5434

2020-04-27

异频+参数修改前

99.3585

11148

51.78%

9498

44.12%

884

4.11%

95.7912

2020-04-28

异频+参数修改前

99.5004

14700

55.08%

10988

41.17%

1002

3.75%

96.1452

2020-04-29

异频+参数修改前

99.6292

11095

53.63%

8638

41.76%

954

4.61%

95.2707

2020-04-30

异频+参数修改前

99.2228

11054

50.93%

9487

43.71%

1162

5.35%

94.2852

修改前均值

修改前

99.0711

10694.13

49.77%

9708.5

45.53%

1007.625

4.70%

95.14284

异频及参数修改后华为网管提取指标如下：

日期

操作步骤

RRC建立成功率（NB）（%）

NB-IoT小区覆盖等级0下RRC连接建立完成次数

NB-IoT小区覆盖等级0下RRC连接建立完成次数占比

NB-IoT小区覆盖等级1下RRC连接建立完成次数

NB-IoT小区覆盖等级1下RRC连接建立完成次数占比

NB-IoT小区覆盖等级2下RRC连接建立完成次数

NB-IoT小区覆盖等级2下RRC连接建立完成次数占比

NB覆盖优良比

2020-05-01

异频+参数修改

99.4303

9836

50.77%

8699

44.90%

839

4.33%

95.2836

2020-05-02

异频+参数修改

99.7149

12516

54.21%

9794

42.42%

776

3.36%

96.4409

2020-05-03

异频+参数修改

99.7685

9627

51.95%

8180

44.14%

726

3.92%

95.9248

2020-05-04

异频+参数修改

99.7403

9593

50.97%

8400

44.63%

829

4.40%

95.5116

2020-05-05

异频+参数修改

99.5091

10972

51.06%

9371

43.61%

1146

5.33%

94.4848

2020-05-06

异频+参数修改后

99.6637

10523

52.22%

8763

43.49%

865

4.29%

95.5784

2020-05-07

异频+参数修改后

99.7993

11554

56.67%

8073

39.59%

763

3.74%

96.1823

2020-05-08

异频+参数修改后

99.2508

15942

73.37%

5033

23.16%

752

3.46%

96.4323

2020-05-09

异频+参数修改后

99.758

17193

75.82%

4846

21.37%

636

2.80%

97.1623

2020-05-10

异频+参数修改后

99.7036

16591

77.06%

4473

20.78%

465

2.16%

97.791

2020-05-11

异频+参数修改后

99.7054

16262

76.26%

4443

20.83%

620

2.91%

97.003

2020-05-12

异频+参数修改后

99.603

15627

75.96%

4392

21.35%

555

2.70%

97.2647

2020-05-13

异频+参数修改后

99.7708

15858

75.90%

4437

21.24%

599

2.87%

97.092

2020-05-14

异频+参数修改后

99.7312

15947

76.74%

4251

20.46%

583

2.81%

97.1013

2020-05-15

异频+参数修改后

98.2593

16393

76.22%

4531

21.07%

583

2.71%

97.2405

2020-05-16

异频+参数修改后

99.7244

16300

73.86%

5132

23.25%

637

2.89%

97.0267

2020-05-17

异频+参数修改后

99.5721

16089

73.56%

5074

23.20%

710

3.25%

96.6495

2020-05-18

异频+参数修改后

99.8035

16077

75.38%

4530

21.24%

720

3.38%

96.5417

2020-05-19

异频+参数修改后

99.8396

16392

73.13%

5347

23.86%

675

3.01%

96.9621

2020-05-20

异频+参数修改后

99.7392

20462

77.55%

5194

19.68%

731

2.77%

97.1689

修改后均值

修改后

99.59493

15814

72.65%

5234.6

24.30%

659.6

3.05%

96.87978

1、通过异频和参数修改后RRC建立成功率（NB）由99.07%提升到99.59%，提升比例为0.52%；

2、NB覆盖优良比（%）占比由95.14%提升到96.87%，提升比例为1.73%；

3、NB-IoT小区覆盖等级0下RRC连接建立完成次数占比由49.77%提升到72.65%，提升比例为22.87%；

4、NB-IoT小区覆盖等级1下RRC连接建立完成次数占比由45.53%提升到24.30%，下降比例为21.23%；

5、NB-IoT小区覆盖等级2下RRC连接建立完成次数占比由4.7%提升到3.05%，下降比例为1.65%；

五、创新经验及总结

1、实践意义。

NB-IOT作为物联网领域的新兴技术，正在高速发展中，它集优点于一身，给物联网的发展带来重要作用，所以加强对全网NB-IOT网络覆盖优化显得意义重大起来，对于提高用户对中国电信品牌的认可具有重要的作用。

2、用户感知效益。

通过本次创新手段应用，可以提升NB-IOT网络质量及网络覆盖，为广大物联网用户提供优质、稳定的网络服务。

3、推广应用效益。

本次实践操作容易，具体执行操作流程已经形成脚本的形式呈现，本地网执行后NB-IOT两项关键指标提升明显，可在全省进行推广应用。

随着NB-IOT物联网技术和业务的快速发展，提升本地网RRC连接成功率与NB-IOT覆盖优良比将成为NB-IOT网络优化的重要课题。

本文通过异频频点及参数优化的具体方案，经实践验证可快速提升本地网NB-IOT两项关键指标，为客户提供高品质的NB-IOT网络服务作保证。