案例NBIoT无线问题分析处理报告.docx
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案例NBIoT无线问题分析处理报告
上海NB-IOT无线问题分析处理报告
1背景概述
近年来，公司致力于物联网业务发展，聚焦于智慧城市、垂直领域和个人消费三大领域，预计到2018年底承载用户数规模过亿，正式迈入“亿时代”。
随着物联网业务发展，在支撑过程中，上海公司遇到各类技术难题。
其中，由于NB-IoT较高的功率谱密度，导致同频干扰较为严重，影响NB-IoT网络质量。
针对同频干扰问题，上海公司已采取多种措施包含：
异频组网、调整参数、功率调整、天馈调整多项优化措施。
目前上海已开启NB-IOT基站超过2000处，全网采用异频组网方式，三个扇区分别配置2504、2506、2508频点。
2测试情况
上海完成全部区域NB-IOT测试，累积测试里程8076公里。
2.1测试方案
上海NB-IOT采用华为、中兴、诺基亚设备，各厂家分别进行测试。
图2.1
华为、中兴分别采用常规测试设备：
Probe、CXT，诺基亚区域由于不支持重选，采用扫频仪进行测试。
图2.2
2.2测试结果
上海NB-IOT的指标如图2.3所示，全网平均RSRP-67.64，SINR10.52，覆盖良好。
由综合覆盖率和RSRP覆盖率比较可知，在开启异频组网后，全网优化工作主要围绕SINR。
其中，诺基亚区域相关簇的NB-IOT的指标明显好于华为、中兴区域，由于诺基亚区域使用扫频仪进行，与华为、中兴区域测试终端不同，因此对测试终端进行了测试对比。
区域
RSRP
SINR
综合覆盖率1（RSRP≥-97dBm&SINR≥-5dB）
综合覆盖率2（RSRP≥-87dBm&SINR≥-5dB）
RSRP覆盖率1（RSRP≥-97dBm）
RSRP覆盖率2（RSRP≥-87dBm）
诺基亚
-60.91
15.36
99.12%
96.91%
99.92%
97.69%
华为
-73.8
11.52
93.69%
85.25%
98.40%
87.81%
中兴
-68.07
9.08
89.86%
85.85%
98.96%
91.82%
总计
-67.64
10.52
91.81%
85.43%
98.35%
89.64%
图2.3
2.3测试终端对比
在相同路段、相同车辆，选取扫频仪和测试模组分别进行DT、CQT测试。
结论：
通过测试结果可以发现扫频仪要比普通模组更能体现出NB网络实际情况。
扫频仪可以通过邻区列表体现出，在一个位置可以看到不同频点覆盖情况，并占用到最强的信号，可以体现出此处最佳覆盖网络，而这是普通模组所不具备的。
2.3.1测试区域
测试区域为“宝山9_共富通河”属于居民住宅区，如图2.4所示：
图2.4上图黄色路段为重选区域
2.3.2测试设备
测试设备分别为扫频仪和测试模组。
图2.5常规测试设备
图2.6扫频仪
2.3.3DT指标差异对比
本次DT对比测试选择了扫频仪与常规测试设备（CDS）进行同车测试，从测试结果对比情况可以发现（如表2.7）：
CDS覆盖测试呈现的结果和扫频仪不尽相同，由于CDS软件的测试收门限参数影响，其测量结果受限于实际接入的服务小区，不能准确的反映实际无线环境的覆盖情况。
扫频仪不受门限参数限制，可以一直占用最强网络信号，所以整体指标要优于CDS测试软件很多。
（重选点在重选区域差异大）
测试终端对比
里程
采样点
平均RSRP
平均SINR
重选点RSRP
重选点SINR
CDS
2.1KM
172
-85.1
10.57
92.18
9.37
扫频仪
2.1KM
245
-71.89
15.07
无重选
无重选
表2.7
从频点、RSRP、SINR覆盖图（如图2.9-2.14）可以明显看出，扫频仪与CDS测试软件的区别：
扫频仪是一直占用“当前”最强网络信号不受门限参数限制。
而CDS测试软件由于收到重选参数限制，服务小区要到一定门限值后才会开始（异/同频）测量，并且要目标小区好于当前小区3dBm后并持续3秒才会切换，这样就会导致在相同路段所占用的小区不一致。
测试仪表
频点
平均RSRP
平均SINR
CDS
2504
-69.94
17.75
2506
-84
18.41
2508
-95.3
7.23
扫频仪
2504
-62.32
21.5
2506
-76.98
13.85
2508
-79.21
8.36
表2.8
单频点覆盖图：
图2.9CDS
图2.10扫频仪
RSRP覆盖图：
图2.11CDS
图2.12扫频仪
SINR覆盖图：
图2.13CDS
图2.14扫频仪
2.3.4CQT指标差异对比
表2.15为扫频仪与中兴CXT、华为probe测试软件定点测试指标对比，从测试结果来看，定点测试指标差异不大，基本相同，这说明设备在接受性能方面没有太大差异。
厂家
近点
中点
频点
PCI
RSRP
SINR
频点
PCI
RSRP
SINR
诺基亚（扫频仪）
2504
80
-66.76
21.07
2508
51
-83
3.5
2504
80
-65.1
22.3
2508
51
-84
1.5
中兴
2504
80
-67.2
21
2508
51
-82
2.4
2504
80
-65.1
20
2508
51
-85
1.3
华为
2504
80
-64.2
20.08
2508
51
-86
-2.1
2504
80
-63.5
24.6
2508
51
-80
1.6
表2.15
3问题分类及优化措施
由于NB-IoT较高的功率谱密度，导致同频干扰十分严重，针对同频干扰问题，上海公司在全网启用了异频组网方案，同时对于局部问题，进行RF优化处理。
3.1覆盖类问题
NB-IOT网络覆盖较为良好，覆盖率（RSRP≥-97dBm）98.35%，覆盖盲区较少，汇总目前NB-IOT覆盖类案例，结合L800总结优化方法如下：
图3.1
3.1.1基站核查案例
宝山镇泰路：
测试车辆行驶到镇泰路周围，RSRP值变差，在-100dbm以下，整体弱覆盖。
测试过程中主要占用江杨北-NB_2,距离该路段1.5km，杨泰-NB_1，主覆盖小区杨泰-NB_2没有占用到，如图所示：
图3.2
优化措施：
1、核查杨泰基站，排除故障后，测试情况正常。
优化前
优化后
RSRP
-112
-82
SINR
0
15
3.1.2功率调整案例
浦东周祝公路：
测试过程中，在周祝公路（近康新公路）上，UE占用医器（NB）-211（PCI=146）小区的信号，RSRP基本在-95dbm左右，邻区无其他RSRP良好小区，存在轻微弱覆盖问题。
图3.3
优化措施：
1、建议将医器（NB）-211小区RS发射功率增加3dB
优化前
优化后
RSRP
-95
-92
SINR
-1
3
3.1.3新建站点案例
浦东孙浦路：
在孙浦路近三灶路，测试终端占用黄楼（NB）-209（pci:
33）小区的信号，RSRP基本在-100dbm左右，邻区中UE并未测量到其他信号，导致弱覆盖。
但黄楼（NB）-209距离该路段较远，无法有效的覆盖，在800M簇优化中已对该路段弱覆进行加站处理。
图3.4
图3.5
优化措施：
1、在800优化中已对该路段弱覆进行加站处理，NB建议不调整
3.1.4天馈调整案例
浦东秀浦路：
在秀浦路与沪奉高速左侧路，UE占用联通3W创智园区（NB）-214（pci:
155）信号RSRP较差，信号质量在-98dBm以下，该路段存在弱覆盖问题，该路段优化参考800M测试中天馈调整方案。
图3.6
优化措施：
1、将联通3W创智园区（NB）电子下倾角由3度调整为7度
3.2同频干扰问题
由于NB-IoT较高的功率谱密度，导致同频干扰较为严重，影响NB-IoT网络质量。
针对同频干扰问题，上海公司已提出多种方案，包含：
异频组网、参数调整、天馈调整、完善邻区关系、功率调整等，如下：
图3.7
3.2.1异频组网方案
开启异频后，NB网络RRC连接率指标有一定提升。
由于目前终端不支持异频重选，导致终端仍优先连接到879.6频点，879.6频点话务量较大，各频点业务不均衡，暂未对现网造成影响。
5月9日启用方案（2504、2507、2509），各频点业务逐渐趋于均衡。
翻频后发现，现网部分终端锁频2506频点，无法占用信的频点，5月16日翻回方案（2504、2506、2508）。
诺基亚区域：
5月9日异频组网（2504、2507、2509），各频点业务趋于均衡。
图3.7
图3.8
5月16日异频组网（2504、2506、2508），RRC连接建立请求数小幅上升。
图3.9
图3.10
中兴区域：
4月11日开启异频组网（2504、2506、2508）之后，RRC连接建立成功率有小幅提升，如图3.11所示
图3.11
5月9日开启异频组网（2504、2507、2509）之后，RRC连接建立成功率保持平稳，如图3.12所示：
图3.12
图3.13
5月16日中兴区域恢复异频组网（2504、2506、2508），RRC连接建立请求数小幅上升，,RRC连接建立成功率从98.50%降低到97.81%。
图3.14
图3.15
华为区域：
4月13日华为区域全网完成异频组网之后，RRC连接建立成功率有小幅提升，（由于崇明区域用户终端故障原因不断连接网络，对指标现状有一定影响，无法准确评估网络现状，需剔除崇明区域进行统计）图3.16为剔除崇明区域小区后RRC建立成功率，可见指标较稳定，接入成功率高
图3.16
图3.17
5月9日开启异频组网方案（2504、2507、2509）之后，RRC连接建立成功率小幅提升，如图3.18所示：
图3.18
图3.19
5月16日华为区域恢复异频组网（2504、2506、2508）后,开启异频后RRC连接成功率从98.6%降低到98.4%，各小区RRC建立请求次数，1小区增加，2、3小区减少。
图3.20
图3.21
3.2.2参数调整方案
Ø调整SI参数
系统信息SI分为MIB和一系列的SIB消息，在NB-IoT中系统根据SI周期为每个SImessage配置发送窗口SI-Window，在NB中为SI-Window引入了一个起始偏移，目的在于基站能错开相邻小区发送系统消息的时域资源以减少相互干扰。
NB-IoTSystemInformation调度方案：
SI窗口开始SFN公式x=（n–1）*w,n表示SI序号，从1开始，w是SI窗口长度；
SFNmodT=FLOOR（x/10）+si-RadioFrameOffset；
T是对应SIn的周期，固定从子帧#0开始；
UE从SI窗口起始位置开始接收和累积SI消息，直到成功解码/窗口结束，跳过NPSS/NSSS/MIB-NB/SIB1-NB，downlinkBitmap的invalid子帧，仅接收si-RepetitionPattern中的帧，在2/8个连续下行Valid子帧上发送。
图3.22
图3.23
图3.22、3.23为NB-IoTSystemInformation调度示例，图中SI无线帧号偏移值=2，使得SI调度的起始帧整体偏移了2帧。
与未进行SI无线帧号偏移小区在时域上错开了2帧即20ms，从而使设备能更好的识别系统参数。
本次测试地点由于多个基站小区开通，终端解码能力有限，SI无线帧号偏移可以有效错开不同小区的SI，使终端更好的识别，进行以下参数调整。
将测试地点周围小区配置不同的SI无线帧号偏移。
图3.24
图3.25
未优化
业务
上行业务
下行业务
上行速率（kbps）
下行速率（kbps）
测试1
4.0
5.1
测试2
5.9
4.4
采用技术1优化后
业务
上行业务
下行业务
上行速率（kbps）
下行速率（kbps）
测试1
12.3
6.8
测试2
13.7
5.8
图3.26
通过现网实际测试试验发现，采用调整SI参数，可显著增加终端网络接入成功率，且上下行速率均有一定程度提升。
Ø调整PRACH时域和频域参数
在PRACHPreamble发送之前，终端需要确定PRACH配置信息：
PRACH重复次数、时域资源、频域资源。
NPRACH采用singletone方式发送，子载波间隔3.75kHz，NPRACH支持时频域划分复用，不支持Preanmble码分复用，所以可以调整PRACH时域和频域参数，错开小区间的时频域资源；相邻小区之间频域、时域至少保证一个不同，这样小区接入时对NPRACH信道的资源占用错开。
1）NPRACH时域
NPRACH在时域上针对不同小区大小，支持2种CP长度，66.7us和266.7us。
NPRACH时域周期配置如下：
图3.27
例如短CP，周期40ms，重复传输2次时域示意图如下：
图3.28
图3.28中粉色部分为该小区占用NPRACH信道的时域资源，通过调整小区间的PRACH起始位置和周期可以从时域上错开相邻小区对时域资源的占用，减少相邻小区间的相互干扰。
2）NPRACH频域
NPRACH频域资源如上图所示，图中涉及两个参数，子载波数量和子载波偏移。
通过修改子载波偏移，使相邻小区在频域资源的使用上错开，以此来减少相邻小区间的相互干扰。
图3.29
图3.30
NPRACH频域资源如图3.29、3.30所示，图中涉及两个参数，子载波数量和子载波偏移。
通过修改子载波偏移，使相邻小区在频域资源的使用上错开，以此来减少相邻小区间的相互干扰。
本次优化修改了PRACH时域资源，从时域上错开了NPRACH对资源的占用：
小区间按照PCI模3错开。
具体方案如下：
图3.31
图3.32网管内详细参数配置
未优化
业务
上行业务
下行业务
上行速率（kbps）
下行速率（kbps）
测试1
4.0
5.1
测试2
5.9
4.4
调整PRACH时域和频域参数
业务
上行业务
下行业务
上行速率（kbps）
下行速率（kbps）
测试1
13.9
15.1
测试2
14.2
15.5
图3.33
通过现网实际测试试验发现，调整PRACH时域和频域参数，可显著增加终端网络接入成功率，且上下行速率提升明显。
Ø开启Backoff功能
由TS36.321可知，如果随机接入竞争失败，终端MAC层会根据Backoff时间进行下一次随机接入传输，而Backoff时间，则是根据Backoff参数，从0到Backoff参数值之间随机选取.
图3.34
开启Backoff控制算法开关，能够缓解RACH拥塞的情况，由动态算法调整，非静态配置。
Backoff自适应功能开启时，eNode统计平均的随机接入前导数量，在统计结果较大时增加BackOff时间；统计结果较小时，减小Back时间；在统计结果前后变化不大时，保持BackOff时间不变。
参数ID
默认值
建议值
设置原则
接入控制算法开关
BackOffSwitch：
关
BackOffSwitch：
开
Backoff控制算法开关
通过现网实际测试试验发现，开启Backoff功能，可缓解RACH拥塞情况，改善底噪情况。
Ø调整小区的发射模式由2T修改为1T，降低干扰
将接入小区的天线配置从2*5W修改成1*10W，在不降低总功率的情况下，RS信号模3变成模6，降低了小区间RS信号的干扰，减少冲突概率。
Ø推进终端升级支持NPRACH避让原则
由于NB-IoT业务的特点，上行业务的发起会引起大量的上行随机接入请求，必须保障接入信道的资源充足。
专用NPRACH时段也基于此容量需求的考虑。
避让要求基站在进行上行调度的时候，碰到NPRACH时段会自动延后到可用时隙进行调度。
NPRACH配置的参数通过SIB消息通知到终端，终端可以计算出NPRACH的时段的具体位置，进而在上行发送时进行避让。
非避让终端在NPRACH时段还会继续发送上行数据，但基站侧不检测上行业务信道。
如果终端在NPRACH时段发送了上行数据，基站认为未收到数据，也不进行MAC重传，交由RLC层处理；如果正常完整接收到终端的数据包会根据CRC判断为Ack或Nack，Nack的数据包会进行MAC重传。
备注：
目前高通芯片已支持避让，海思芯片在657SP3版本后已支持，建议推荐用户升级657SP3之后版本。
3.2.3天馈调整案例
测试沿秀横路由东向西行驶，该问题路段UE首先占用联通青华水-NB_4（PCI=132）小区信号，继续沿道路向西行驶，终端重选到中新-NB_2，随后重选到中新-NB_1小区信号。
结合800M测试数据，发现该路段同样存在质差问题，回放800M测试数据分析，在该路段UE主要占用移动青华府（800M）_3小区信号，RSRP=-94dBm,SINR=-3dB。
邻区信号较多，重叠覆盖严重，模3干扰较多，导致SINR差。
同时，有NB-IOT和L800M共天线，可以通过调整天馈优化。
NB问题点：
图3.35
图3.36
800M测试：
图3.37
优化措施：
1、将青凤中（800M）_3电子下倾角由3度调整为7度；
2、将凤溪（800M）_1电子下倾角由3度调整为6度；
3、将移动青华府（800M）_3电子下倾角由3度调整为7度。
优化前
优化后
RSRP
-80
-81
SINR
-8
5
3.2.4完善邻区案例
宝山友谊路：
测试车辆沿友谊路从西向东行驶，在友谊路sinr至变差，在-5db以下。
测试过程中主要占用湄星-NB_1。
800M测试过程中，UE占用蕴星（800M）_2小区（RSRP在-90dbm以下），邻区蕴星（800M）_1与杨行电信局（800M）_4信号质量均优于服务小区（RSRP在-85dbm左右），未发生切换，怀疑未添加邻区。
若切换到蕴星（800M）_1，蕴星（800M）_1（PCI=255）与杨行电信局（800M）_4（PCI=114）存在MOD3干扰。
图3.38
图3.39
优化措施：
1、调整杨行电信局（800M）_4电子下倾角至6°
优化前
优化后
RSRP
-82
-82
SINR
-7
4
3.2.5功率调整案例
浦东民雷路：
测试车辆行驶在金海路民雷路路段，UE占用曹路电信局（NB）-210小区的信号，RSRP都在-90dbm左右，SINR为-14，终端邻区信息中也并未出现其他信号，是由于终端邻区并非时时上报导致邻区中没有出现其他信号，曹路电信局（NB）-210小区的信号存在明显越区，导致SINR差。
图3.40
优化措施：
1、曹路电信局（NB）-210小区RS发射功率降低6dB
优化前
优化后
RSRP
-90
-89
SINR
-14
-2
3.2.6基站核查案例
浦东张杨北路：
在张杨北路庭安路路口，测试终端占用浦杨北（NB）-214小区的信号，RSRP都在-80dbm左右，邻区中，测试终端测量到RSRP基本在-62dbm左右的同频小区浦杨北（NB）-213小区，未及时发起重选，导致SINR差。
图3.41
图3.42
优化措施：
1、建议尽快处理浦杨北（NB）1/3接反
3.2.7PCI优化案例
在南桥环城东路上，测试车辆占用奉浦大厦（NB）-209小区信号，邻区中无其它RSRP相近小区，但SINR质差，严重影响用户体验。
图3.43
经核查发现，奉浦大厦与奉公谊相邻，距离仅600余米，但PCI重复。
而PCI冲突会严重影响用户接入，并导致用户体验下降。
建议重新规划奉浦大厦、奉公谊站点PCI。
CellName
DownlinkCenterCarrierFrequency
Physicalcellid
奉浦大厦（NB）-209
879.4
267
奉浦大厦（NB）-210
879.6
268
奉浦大厦（NB）-211
879.8
269
奉公谊（NB）-209
879.4
267
奉公谊（NB）-210
879.6
268
奉公谊（NB）-211
879.8
269
优化措施：
1、奉浦大厦与奉公谊PCI冲突，重新规划PCI。
4小结
从测试结果来看，NB-IOT网络主要存在的问题是SINR问题，通过异频组网可大幅改善SINR问题，并可以分担负荷。
此次问题点处理，通过功率调整、完善邻区关系、天馈调整、调整PCI等方式优化NB-IOT网络。
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