浅谈LTE无线网络优化方案与研究毕业论文.docx
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浅谈LTE无线网络优化方案与研究毕业论文
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摘要
随着科技的不断发展和时代的不断进步，我国的移动通信事业发展十分迅猛，当然很大程度上是因为手机的基本普及。
手机用户对通信网络的要求也日益提高，追求更高质量的语音通信业务，更快的上传下载速率，更高的保密性和有效率等。
如今，移动通信系统已经发展到第四代即LTE网络。
中国主导的4G网络标准为TD-LTE，其技术已经相当完善，具备了大面积推广的条件，目前已经正式商用。
随着中国进入4G时代，三大电信运营商的竞争也十分的激烈，LTE网络的质量则决定了市场竞争力。
对此，我们要不断并深入地优化网络，提升网络的质量，建设高质量的LTE网络。
网络优化分为工程优化和运维优化，根据网络建设的阶段划分的。
由于参与的项目属于运维优化的专题优化，所以本文重点介绍运维优化。
除此，本文还会介绍优化的原则和流程，并结合相关的案例进行分析，采用RF优化方法来解决常见的优化问题（覆盖优化、切换优化、干扰优化），提升网络质量。
关键词：
LTE；运维优化；RF优化
Abstract
Withthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnologyandthecontinuousprogressofthetimes,themobilecommunicationindustryinChinaisdevelopingveryrapidly,ofcourse,toalargeextent,becauseofthebasicpopularityofmobilephones.Thedemandofmobilephoneusersforthecommunicationnetworkisalsoincreasing.Theypursuehigherqualityvoicecommunicationservices,fasteruploadanddownloadrate,higherconfidentialityandefficiency.Now,themobilecommunicationsystemhasdevelopedtothefourthgeneration,thatis,theLTEnetwork.Thestandardof4GnetworkinChinaisTD-LTE.Itstechnologyisquiteperfect,andithastheconditiontobepopularizedinalargearea.WithChinaenteringthe4Gera,thecompetitionamongthethreemajortelecomoperatorsCompetitionisalsoveryfierceLTEnetworkqualitydeterminesthecompetitivenessofthemarket.Therefore,weshouldconstantlyanddeeplyoptimizethenetwork,improvethequalityofthenetwork,andbuildahighqualityLTEnetwork.
Networkoptimizationisdividedintoengineeringoptimizationandoperationaloptimization,accordingtothestageofnetworkconstruction.Becausetheprojectinvolvedbelongstothethematicoptimizationofoperationalandmaintenanceoptimization,thispaperfocusesonoperationalandmaintenanceoptimization.Inaddition,thispaperwillintroducetheprincipleandflowofoptimization,anduseRFoptimizationmethodtosolvethecommonoptimizationproblems（coverageoptimization,switchingoptimization,interferenceoptimization,networkqualityimprovement）.
Keywords:
LTE;operationalandmaintenanceoptimization;RFoptimization
.
第一章绪论
1.1课题研究背景及意义
互联网技术和移动通信技术是二十世纪末推动人类社会急速发展的最关键技术，给人们的工作方式、生活方式和经济、政治带来了极大的影响。
近三十年来，移动通信以惊人的势头向前发展着，其中里程碑式的发展是在二十世纪九十年代以后，地面蜂窝移动通信以超乎想象的速度得到了大规模的推广普及，作为真正的大众移动通信系统为全世界2/3以上人口服务。
移动通信从字面上看，移动性无疑是它最基本的特征。
随着信息时代的发展，移动通信所具有的移动性和个人化服务特性使它具备了越来越强的市场竞争力。
事实上，到目前为止，移动业务已基本替代了固定业务，后者如今只能偏居一隅。
纵观移动通信技术的发展，不难得出其动态特性是最为重要的，指引着技术方向也提供了研究线索。
其动态特性大体包含三个方面：
（1）信道的动态性，移动通信信道的特征有：
时变、复杂、开放；
（2）用户的动态性，移动通信用户具备流动性；（3）业务的动态性，业务的种类类型繁多，移动通信用户可自行挑选。
考虑到移动通信的应用需求和动态特性，在设计现代移动通信系统时要注意的特性总结如下：
（1）无线频谱资源是有限的，基于移动通信用户的数量与日俱增，无线频谱资源是相当稀少的
（2）信道所具备的复杂、时变和开发的特性（3）通信终端的移动性，因为用户可以处于移动、固定或者游牧状态；（4）用户激活的随机性，在任何时间、位置，业务数据都可以进行通信；（5）用户数据的偶发性，用户数据的静默期远大于其激活期；（6）通信终端类型的多样化和不同系统之间的互联互通特性。
这些特性在移动通信系统的发展中越发明显，越发广泛。
移动通信发展早期为了解决移动通信容量问题和覆盖问题引入了蜂窝概念，这是移动通信史上的重大突破。
正是由于蜂窝系统的设想和实现，才使得移动通信技术能真正为大众所用。
当然蜂窝系统也有其弊端，其网络过于复杂以及无线资源管理技术也不够成熟。
对于这两个弊端，在移动通信系统的发展中正不断减小。
自从一九六八年贝尔实验室提出了蜂窝移动通信系统的设想以来，移动通信已经发展到了第四代。
由于移动通信用户数量的与日俱增以及频谱资源有限，导致移动通信系统需不断发展创新以解决二者之间的矛盾。
正所谓，矛盾是事物发展的动力和源泉，所以移动通信的更新换代速度很快。
自20世纪80年代以来，移动通信系统以几乎十年一代的速度发展着，尤其是频谱利用效率随着关键技术的不断发展有了显著的提高。
LTE（LongTermEvolution,长期演进）是由3GPP（The3rdGenerationPartnershipProject,第三代合作伙伴计划组织）制定的UMTS技术标准的长期演进。
其关键技术为OFDM（正交频分复用）技术和MIMO（多输入多输出天线）技术。
LTE系统引入了上述的关键技术后明显地增加了数据传输速率和频谱利用率，增加了带宽分配的多样性，对于全球主流的2G/3G频段和一些新增频段也是支持的，无疑使得频谱分配更加灵活，系统容量也得到了明显的提高。
相对于之前的2G/3G，LTE系统网络架构更为简单、扁平化了，大大减少了网络节点和系统的冗杂程度，从而降低了系统时延，给了用户更好的体验，开展了更多的业务，减少了网络建设和维护的成本。
随着LTE网络的建设和投入商用，中国已经正式进入了4G时代，但与此同时，网络的质量也经受着严峻的考验。
我们需要不断优化网络，使网络质量越来越好，提高用户感知度。
网络优化的最终目的就是使用户提高收益率和节约成本。
众人皆知，网络优化是一项十分艰巨复杂而又具备深远意义的工作。
网络优化是一个提高网络质量并确保网络资源能够充分合理利用的过程。
LTE作为一种最新一代的移动通信系统，与2G/3G的网优相比其优化内容在大体优化思路上是相同的（参数调整、干扰排查、覆盖优化等都是必不可少的），在优化对象、优化方法和优化参数方面是不同的。
1.2国内外研究现状
国际4G通信标准包括TD-LTE和FDD-LTE。
目前，美国、日本和韩国在4G网络建设上领先迈出了一步，欧洲和发展中国家也积极部署，海外4G建设大潮已经开始。
TD-LTE是中国主导的通信技术标准，作为重要的手段在世界通信话语权中占有一席之地。
。
对于移动运营商来说高速的LTE网络能够吸引更多的客户，所以各个运营商都对LTE网络表示了高度关注，因此三大运营商的竞争也是龙争虎斗。
万丈高楼平地起，TD-LTE基站规划是研究内容的重中之重。
2011年，李军提出了一种结合已有的2G、3G基站的规划方法。
考虑到RSRP（参考信号接收功率）和RSRQ（参考信号接收质量），利用覆盖和建设成本的目标函数，利用局部搜索的遗传算法求解基站的建设地址。
该方法可以自主且智能地完成TD-LTE无线网络基站的最优位置，在规划阶段主动考虑网络优化的效果、最优的工作，降低优化工作的后期。
但是仅仅考虑RSRP和RSRQ而忽略掉TD-LTE无线网络优化中其他影响因素和质量要求（例如同频干扰、小区吞吐量、边缘用户速率、峰值速率等）是不够的，因此为了两全齐美，TD-LTE基站的规划模型也需要进一步研究和加强。
在国外，无线网络规划也是一项十分重要的研究内容。
由于TD-LTE是我国主导的第四代移动通信国际标准，因而国外在这方面没有相关的研究和软件技术，现有的研究仅限于TD-LTE系统性能分析和评价阶段。
国外研究人员分析了LTE的MAC层的功能和VOIP的系统容量,但是在基站规划方面，对基站的数学模型的建立没有深入的讨论，算法基于一般模型（信号的最大覆盖满足最小基站）。
由于国外FDD-LTE技术的发展远远领先于TD-LTE技术的发展，TD-LTE基站系统的性能研究还不甚多，目前还处于分析和仿真阶段。
1.3论文主要内容及结构安排
第一章：
讲了移动通信系统的历史发展过程和它本身的特性，并介绍了本文的研究内容和文章安排。
第二章：
介绍LTE无线网络优化的原则、流程及阶段
第三章：
运维优化内容结合项目案例分析
第四章：
总结与展望。
第二章LTE无线网络优化原则、流程及阶段
2.1优化原则
在考虑到成本并保证网络服务质量的前提条件下，搭建一个覆盖范围和容量尽可能大的网络，同时还要满足将来网络扩容和发展的要求。
LTE网络优化首要工作就是覆盖优化，次要工作是在保证覆盖的前提下进行业务性能的优化，整体优化是最后阶段。
以下三个方面是LTE网络的优化原则。
（1）最佳系统覆盖
作为LTE网优中首要考虑的，覆盖无疑是优化过程中十分要紧的一步。
在覆盖区域内，如何利用有限的功率达到最优的覆盖是我们所要解决的。
我们可以采用调整天线、功率等手段优化信号，至少要让其达到最低电平的业务要求，将有限的功率进行最大的利用化来完成最佳的覆盖，只有这样才能尽量减少由于弱覆盖所导致的用户掉话、切换失败或不能连接网络的问题。
在工程建设时期中，基站位置、发射功率设置及天线参数设置的规划要依据无线环境进行合适的规划。
建设完之后，我们还有日常运维优化，在运维优化过程中结合实际情况再次调整功率设置和天线参数，不断优化网络的覆盖。
在进行覆盖规划时，不需要为所有区域指定速率目标，我们只需要为区域边缘的用户定下速率指标，根据木桶定律，一只水桶能装多少税取决于它最短的木板，这样就大大减少了工作量。
对于一些特殊场景的业务需要，可以另行调用系统资源来达到更高的速率。
（2）系统干扰最小化
干扰有两类，系统内干扰和系统外干扰，网络质量会因为两者受到直接的影响。
系统内的干扰有覆盖不合理、GPS跑偏、参数设置不合理等，通过覆盖优化可以将系统内干扰最大程度地减小。
至于系统外干扰，我们可以通过外部干扰故障位置的确定来解决。
（3）容量均衡
通过基站覆盖范围的调整，可以合理地控制基站的负载，并且使负载尽可能地均匀。
负载均衡（loadbalance），它的含义由在单元上执行的多个操作共享，例如Web服务器、FTP服务器、企业密钥应用服务器和其他任务关键服务器等，以便一起完成任务。
基于现有网络结构的负载均衡，为透明网络设备和服务器带宽提供了一种廉价而有效的方法，提高了吞吐量，增强了网络数据处理能力，提高了灵活性和可用性。
2.2优化流程
RF优化即射频优化，是对无线射频信号进行优化，其包括覆盖优化、质量优化和切换优化，目的是优化无线信号的覆盖，保证接收质量以及网络干扰的控制。
由于RF优化是所有优化类问题的基础工作，最具代表性，所以接下来介绍的是RF优化的流程图。
图1RF优化的流程图
RF优化的整体流程说明如下。
（1）准备阶段，要先确定优化目标明确优化范围，划分簇，测试路线也要提前规划好，避免道路的重复测试，最后准备好测试要用到的软件和设备。
我所用的测试设备：
手机、电脑、GPS和鼎立加密狗，所用测试软件是鼎立Pioneer。
（2）数据采集，通过DT测试采集路线上的RSRP、RSRQ、RS-SINR等指标的数据，除此基站的每一个扇区也要测试，完成eNB配置数据的采集。
（3）通过DT测试和话务统计分析，提升优化KPI指标。
其中话务统计分析方法有三种：
渐进分析法、进程分析法和2/8原则TOP20法。
这三种方法互为补充，在问题分析中可综合运用。
（4）优化结束
2.3优化阶段
首先介绍工程优化，工程优化是在新基站入网开通后进行实施的。
在单站优化、分簇（分区、不同厂家边界）优化以及全网优化过程中，有着不同的关注点和优化方法。
单站优化是工程优化第一阶段，所要做的是在簇优化前，获取单站的基础资料，确保需要优化的范围内各个小区各个站点如下载、接入、CSFB等基本功能和基站的信号覆盖都是正常的，为簇优化打下良好的基础。
单站优化的工作分为两块：
单站核查和单站测试。
单站核查包括基站的状态检查、参数核查、基础数据检查等。
单站测试前要确保基站所有的运行状态都正常，LTE基站的单站测试需要通过CQT测试和DT测试进行，CQT测试主要是验证小区的业务性能，DT测试主要验证小区覆盖和切换性能。
测试的内容有:
下倾角和规划的是否一致、天线方位角和工程类参数、上传和下载速率是否达到要求、RSRP和SINR值是否达标。
在检查出上述问题以后，可以通过参数调整、工程整改进行优化。
簇优化首先要划分簇，根据区域环境特征、地形地貌等进行划分的。
一般簇优化将20~30个相邻地理位置的基站放在一起进行优化，这样可以增强局部网络的组网性能。
簇优化并不是在所有基站的单站优化完成后才开始的，这样的话费时费力。
一般是在簇内80%站点完成单站验证后即可开展簇优化，这样就保证了工程进度。
除了单站验证以外，其它的优化工作则要求簇范围内的基站必须连续覆盖、成片开通。
簇优化的内容有很多，比如覆盖优化、干扰优化、切换优化以及接通率与掉话率优化等，在第三章会结合详细的项目案例进行讲述。
簇优化主要采用DT测试，优化手段主要是RF优化、参数优化。
簇优化主要解决导频污染、网外干扰、同频同扰码等干扰控制类问题，盲覆盖、弱覆盖、无主导小区、越区覆盖等覆盖类问题，对于邻区漏配、切换失败等移动性问题也是关注的。
全网优化的工作分为两块:
网络评估和网络优化调整。
网络评估方面，根据全部片区网络优化报告和网络监控指标，对全网的优化现状进行分析，全网的优化目标要明确，最后确定全网的优化方案。
根据LTE网络的需求性分析，采用能综合反映网络性能的精简指标体系，如此能够很快的掌握网络性能。
至于网优调整方面，在RF优化过程中一般是调整天线的方位角和下倾角，主要适用于弱覆盖、过覆盖、过载、导频污染等场景。
对于天线方位角和下倾角的调整要视周边环境和问题大小而定。
全网优化是在LTE网络正式投入商用前的全面优化，它是把一个区域内所有的簇结合起来，根据CQT测试和DT测试并结合后台统计，发现并解决簇优化过程中没有解决的问题，使其性能符合商用标准，以便运营商可以将其正式投入商用和日常优化。
其实全网优化和簇优化的流程是是否相似，都是通过DT和CQT测试获得数据，同样通过RF优化调整参数，我们可以将全网优化看作一个很大的簇优化。
第三章LTE无线网络优化
LTE无线网络优化分为两个阶段，建设时期进行工程优化，建设完毕后要进行日常的运维优化。
上一章讲了工程优化，这一章介绍运维优化中的专题优化：
覆盖优化、切换优化、干扰优化，并结合项目案例分析，通过相应的优化流程解决问题，提高网络质量。
3.1覆盖优化
覆盖问题一般有弱覆盖、越区覆盖、重叠覆盖等。
这里重点讨论最为常见的弱覆盖和越区覆盖问题。
对于覆盖问题，一般可以用RF优化来解决。
对于弱覆盖和越区覆盖，我们的优化手段有两种：
一是调整天线下倾角，二是调整天线方位角。
至于调整的幅度要根据周边环境和问题的严重程度来调大调小。
3.1.1弱覆盖优化
基站所需要覆盖的范围过大、基站间距过大或者有建筑物或者山体遮挡等会导致弱覆盖。
由于弱覆盖会直接影响通话质量，所以在LTE优化中是相当重要的，切乎用户的感知体验和运营商的利益。
从测量指标来看，一般RSRP小于-105dBm的区域定义为弱覆盖。
弱覆盖优化案例
【现象描述】：
惠山前洲农贸市场L（M）_1小区MR统计为弱覆盖小区，5月24日-26日弱覆盖采样点占比分别为21.78%、22.62%、23.48%。
惠山前洲农贸市场位于无锡市惠山区前洲街道中兴路1号，为商贸集市，总建筑面积约3000平方米，3层楼，平层面积较宽敞主要从事农业，小商品等日常贸易。
图2地理位置截图
图3周围基站分布
该惠山前洲农贸市场1000用户，为满足用户使用4G网络需求，需对该惠山前洲农贸市场平层，电梯，地下室进行整体覆盖。
【问题分析】
弱覆盖问题产生的原因主要有以下几类：
Ø站点没有开通、不合理的站点布局，建成的站点与规划的站点出入较大
Ø实际工程参数与规划工程参数不一致，安装时出现的质量问题，会导致天线挂高、天线类型不符合规划以及方位角和下倾角不合理等，这些隐患会在网络建成后逐渐显现并导致很多的覆盖问题
ØRS功率配置较差，达不到网络覆盖的要求
Ø基站或是天馈系统故障如小区退服或者天馈高驻波等
Ø天馈接反或接错
Ø邻区漏配或错配
Ø建筑物或者山体的遮挡
Ø设备故障
【优化方案】
1、该小区共2台RRU3161-fae以全向吸顶天线方式对惠山前洲农贸市场进行有效覆盖；
2、经现场设备排查发现，设备放置在1平层弱电井；
3、经现场测试，惠山前洲农贸市场的1-3层平层内整体区域整体区域覆盖良好，平均电平为-85dbm；地下室和电梯存在弱覆盖现象，平均电平为-105dbm，疑为分布中存在断点或者馈线头损坏导致地下室和电梯覆盖水平较差。
故障处理前测试截图：
图4测试截图
调整措施
根据以上分析及现场排查该站点分布系统存发现1层至地下室和电梯耦合器处馈线头严重脱落现象，更换馈线头及馈线。
【效果验证】：
更换馈线头及馈线后现场测试及后台指标统计，指标已恢复。
故障处理后测试截图：
图5故障处理后的测试截图
故障处理前后MR（MeasurementReport，测量报告）覆盖率情况，MR是评估无线环境质量的主要依据之一。
表1故障处理后MR覆盖率情况
小区名
日期
弱覆盖采样点数.MRS
采样点数.MRS
弱覆盖采样点.MRS（%）
L4AA97E_1
2018/4/24
10184
46757
21.78%
L4AA97E_1
2018/4/25
11964
52891
22.62%
L4AA97E_1
2018/4/26
14150
60262
23.48%
L4AA97E_1
2018/4/28
169
57517
0.29%
L4AA97E_1
2018/4/29
162
59341
0.27%
L4AA97E_1
2018/4/30
179
53039
0.34%
3.1.2越区覆盖优化
越区覆盖是指基站的覆盖区域过大，在其他基站的覆盖区域内形成不连续的主覆盖，对网络规划建设造成很大的影响。
由于越区覆盖，会使用户在一个小区内接收到较远的另一个小区的信号，而两者之间并没有互配邻区，这就导致一旦用户离开两小区的重叠部分，由于无法切换，用户会立即掉话。
而即便两小区互配了邻区，也会因为切换不及时而导致掉话。
从测量指标来看，一般室外RSRP>-90dBm可以定义为过覆盖。
过覆盖优化案例
【现象描述】：
2018年3月30日处理日常LTE最差小区中发现，L41981F_3郁巷L_3小区无线掉线率较高，全天小时级别指标掉线率大部分大于5%，掉线次数在10-37次之间波动，小区用户数较少，无线环境L41981F_3郁巷L_3主打700米左右是沪宁高铁。
时间
小区名称
name
最大用户数
上行干扰噪声
CMCC-无线接通率-包括重发
CMCC-RRC连接建立成功率-包括重发
CMCC-E-RAB建立成功率
CMCC-无线掉线率
LTE掉线次数
2018-03-3006:
00
L41981F_3
郁巷L_3
3
-115.5
100.00%
100.00%
100.00%
0.00%
0
2018-03-3007:
00
L41981F_3
郁巷L_3
4
-115
98.13%
98.13%
100.00%
7.14%
6
2018-03-3008:
00
L41981F_3
郁巷L_3
3
-115.75
98.29%
98.29%
100.00%
4.21%
4
2018-03-3009:
00
L41981F_3
郁巷L_3
2
-115.5
100.00%
100.00%
100.00%
11.36%
5
2018-03-3010:
00
L41981F_3
郁巷L_3
2
-115.5
100.00%
100.00%
100.00%
26.79%
15
2018-03-3011:
00
L41981F_3
郁巷L_3
2
-116
100.00%
100.00%
100.00%
100.00%
19
2018-03-3012:
00
L41981F_3
郁巷L_3
3
-115.75
99.22%
99.22%
100.00%
17.54%
20
2018-03-3013:
00
L41981F_3
郁巷L_3
3
-115.25
100.00%
100.00%
100.00%
15.29%
13
2018-03-3014:
00
L41981F_3
郁巷L_3
3
-116
99.62%
99.62%
10
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