4G优化案例使用多波束天线对LTE高负荷小区容量负荷优化案例.docx
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4G优化案例使用多波束天线对LTE高负荷小区容量负荷优化案例
使用多波束天线对LTE高负荷小区容量负荷优化案例
XX
XX年XX月
使用多波束天线对LTE高负荷小区容量负荷优化案例
XX
【摘要】XX电信网络流量和高负荷小区居高不下，电信频谱资源有限，无法快速的通过软件扩容实现容量分担，此次XX电信采用多波束天线方法创新性降低网络负荷。
多波束天线使用“介质龙伯球多波束透镜天线”及其组网方式，使原站址3扇区覆盖，扩大至6扇区覆盖，不用增加站址空间及成本，即可完成用户网络的扩容工作，最终实现高用户话务量的吸收及数据总吞吐量的成倍提升。
此次试点选取XX_长安_152223延安大学创新学院8号楼_AMIFCX站点，该站点覆盖周边学校区域，且长期是高负荷超忙小区。
安装测试完成后，DT测试结果及后台数据分析结果良好，有效解决周边学校用户感知速率差，投诉多现象。
【关键字】多波束透镜天线、LTE站点容量、网络负荷
【业务类别】LTE
一、问题描述
延安大学创新学院位于XX市长安区皂河路2号，由延安大学申办、经教育部批准（教发函〔2004〕72号）成立的一所全日制普通本科独立学院，是陕西省最早设立的独立学院之一。
学院坐落在XX市南郊大学城，占地384亩，校园绿化面积达85%，湖水面积2.4万平方米。
在校学生约8179人。
位置地图如下：
二、分析过程
通过以上分析，可以看出站点整体状态正常，不存在告警与低噪偏高现象。
经过现场测试，结合站点分布情况分析，站点周边用户多，且用户主要集中在学校教学楼与宿舍内。
●站点状态核查
不存在硬件告警。
●小区RSSI核查
如下图可见，小区RSSI指标正常。
●后台网管参数核查
网管参数配置核查没有发现异常配置数据。
●KPI指标分析
提取该站点一周小区自忙时负荷数据可以看出，涉及小区负荷整体较高。
时间
小区名称
上下行流量
小区内的最大用户数
小区平均用户数
上行PRB平均利用率（%）
下行PRB平均利用率（%）
2019/06/0121:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
71.38
87
66.56
33
96
2019/06/0121:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
67.12
139
110.07
25
97
2019/06/0122:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
62.67
81
61.38
41
95
2019/06/0122:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
75.33
124
86.68
26
97
2019/06/0221:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
94.84
178
138.88
31
98
2019/06/0221:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
58.64
130
86.37
35
97
2019/06/0222:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
54.37
98
78.08
40
98
2019/06/0222:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
103.60
137
109.74
38
99
2019/06/0321:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
63.94
125
93.16
35
96
2019/06/0321:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
79.10
180
135.70
23
98
2019/06/0322:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
62.52
113
76.34
42
97
2019/06/0322:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
79.11
142
107.40
34
98
2019/06/0421:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
54.68
107
76.69
32
94
2019/06/0421:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
85.10
187
139.52
29
96
2019/06/0521:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
12.94
97
58.62
30
90
2019/06/0521:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
7.17
121
94.08
28
89
2019/06/0522:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
50.11
88
66.36
38
95
2019/06/0522:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
87.39
120
94.04
34
97
2019/06/0621:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
60.87
76
53.08
37
86
2019/06/0621:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
62.62
88
65.19
15
79
2019/06/0622:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
47.97
65
47.19
34
90
2019/06/0622:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
66.33
91
66.91
28
90
2019/06/0721:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
66.27
82
62.63
20
84
2019/06/0721:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
53.85
55
35.81
34
80
2019/06/0722:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
75.61
77
58.58
19
87
2019/06/0722:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
51.80
59
40.03
39
86
2019/06/0821:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
75.72
86
62.22
15
78
2019/06/0821:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
35.26
49
30.98
26
79
2019/06/0822:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
59.38
85
56.78
19
86
2019/06/0822:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
57.78
62
42.47
49
90
2019/06/0921:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
84.19
162
125.43
26
94
2019/06/0921:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
52.33
97
68.25
32
91
2019/06/0922:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
45.73
81
62.42
33
96
2019/06/0922:
00
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
83.65
130
94.42
33
98
三、解决措施
●解决方案
根据实地考察，站址周围主要覆盖区域为：
宿舍区、体育场、食堂、教学楼、办公楼等，属于人员密集区域，可用站址很少，需要充分利用现有的站点。
根据XX海天公司提供龙伯透镜天线的特点，在120°方向可以分离出2个独立的波束，每个波束可以作为一个小区，120°覆盖方向将同时配置2个覆盖小区，将信号覆盖区域，更加栅格性细分，增加用户空中接入的无线通道，以此方式拓展，360°覆盖区，配置3个透镜天线，小区配置扇区数目是原有板状天线配置的2倍。
同时，每个小区配置1.8G+2.1G频段，载频数目也将是原有配置载频数目的2倍，在原站址基础上可以快速扩容，解决大话务量的网络问题同时提高数据上下行的总吞吐量。
●介质龙伯球多波束透镜天线介绍
天线所辐射的无线电波能量在空间方向上的分布通常是不均匀的，这就是天线的方向性。
即使最简单的天线，电或磁基本振子也有方向性，完全没有方向性的天线实际上不存在。
天线方向图除了主瓣（主波束）之外，通常还有副瓣和后瓣。
天线波束通常指的就是主瓣或主波束，是天线能量最集中的区域，也是最常用的，传统天线只有一个主波束，多波束天线相对传统天线增加了部分波束。
多波束天线覆盖距离及用户接入容量，较传统天线分别高出1.5倍到3倍之间，无需使用复杂电调机构，亦可比同等高增益传统天线垂直波瓣宽度扩大3倍以上，实现整体覆盖面积大于3倍。
多波束天线可以显著增加基站覆盖范围，增大用户接入容量，成倍提高数据吞吐量，降低能耗及节省站址建设空间。
其主要技术特性：
利用“龙伯球透镜原理”实现了对电磁波能量聚束、从而极大提高天线增益的无源放大效果，具有超轻、宽频、多波束、大容量、高增益、低能耗、体积小、产品成率高、绿色环保等技术特性，在节能降耗上具有重要意义。
小型化介质圆柱透镜多波束天线技术与传统天线相比主要特点：
1）重量轻（几倍）；
2）频段宽（0.7-30GHz）；
3）能耗低（省电30—50%）；
4）信号覆盖范围大，可大幅度减少基站建设数量（2-4倍）；
5）容量大；
6）运营费低；
7）环保，电磁污染小等，可大幅度减少无线基站建设，缩短无线通信项目建设周期，能成倍降低每年的电费开支等运营维护成本。
●龙伯球介质透镜天线主要技术指标
本次采用透镜天线（HT300003）的主要指标如下。
主要技术指标
透镜天线
频率
1710~2690MHz
波束数
2个波束
方向图
水平方向图
垂直方向图
波束3dB水平瓣宽
30°（单个波束）x2（波束数）
水平扇区覆盖（-10dB）
120°
波束3dB垂直瓣宽
30°
垂直扇区覆盖（-10dB）
60°
下倾角
0~20°下倾，无电调
最多可配置RRU数量
4个RRU（2x1.8G+2x2.1G）
●基础信息规划
介质龙伯球多波束透镜天线覆盖场景：
适用于用户密集区域，对周边用户区域进行精准覆盖，增加用户空中接入的无线通道，可以实现快速扩容，解决大话务量的网络问题同时提高数据上下行的总吞吐量。
产品组网方式，根据透镜天线的特点，每个天线配置4个2T2R的RRU设备（2个1.8GHz的RRU和2个2.1GHz的RRU），及4个室外合路器设备----用于1.8G+2.1G的载频合路，及相应电缆和接头，具体单个透镜天线的组网方式如下：
单扇区120°组网方式图
整体替换流程：
XX延安大学创新学院用户反应上网速率低，业务感知差，投诉频繁。
查看站点状态正常，不存在硬件告警，RSSI处于合理范围内，后台网管参数配置核查没有发现异常配置数据，提取KPI指标分析，站点负荷高。
透镜天线的安装位置、方向角等工参参数调整与原板状天线的一致，按照组网方式，工程施工过程如下图：
对该站点的0，1，2扇区进行改造，即原有同一个方位的1.8和2.1小区的基础上，再新增一个1.8和2.1小区，由改造前的6个小区变为12个小区，整体站点由6个小区变为12个小区，改造后XX_长安_152223延安大学创新学院8号楼_AMIFCX小区清单：
类别
CellName
PCI
方位角
天线下倾角
原有小区
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_0
51
0
13
原有小区
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_1
52
120
13
原有小区
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_2
53
240
13
原有小区
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_6
51
0
13
原有小区
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_7
52
120
13
原有小区
LTE-FDD长安_延安大学创新学院8号楼_AMIT_8
53
240
13
改造后新增小区
XA_2529F_16_LM_延安大学XX创新学院7小区裂分扩容
182
120
13
改造后新增小区
XA_2529F_15_LM_延安大学XX创新学院1小区裂分扩容
182
120
13
改造后新增小区
XA_2529F_9_LM_延安大学XX创新学院0小区裂分扩容
94
0
13
改造后新增小区
XA_2529F_10_LM_延安大学XX创新学院6小区裂分扩容
94
240
13
改造后新增小区
XA_2529F_11_LM_延安大学XX创新学院2小区裂分扩容
39
0
13
改造后新增小区
XA_2529F_12_LM_延安大学XX创新学院8小区裂分扩容
39
240
13
四、优化效果
4.1RF测试指标对比
Ø改造前后DT测试结果对比：
1）0小区：
改造后覆盖率提升13.61%、RSRP提升2.70dB、SINR提升4.02dB、下载速率优良比提升24.72%、上传速率优良比提升9.32%；整体指标改善明显。
2）1小区：
改造后覆盖率提升了14.30%、RSRP提升了3.22dB、SINR提升了1.77dB、下载速率优良比提升了45.04%、上传速率优良比提升了29.60%；整体指标改善明显。
ØRF优化方案：
由于增加小区，对PCI重新规划，周边站点对本站存在不同程度的同频干扰，现场输出调整方案。
1）0小区下倾角从6度调整到13度；
详细指标对比如下：
分类
LTE覆盖率1（RSRP>=-105&SINR>=-3）
平均RSRP
平均SINR
下载速率>=12Mbps占比
上传速率>=5Mbps占比
改造前（0小区）
81.75%
-80.92
2.19
51.92%
90.68%
改造后（0小区）
95.36%
-78.22
6.21
76.65%
100.00%
对比差值
13.61%
2.70
4.02
24.72%
9.32%
改造前（1小区）
81.40%
-91.45
4.68
24.79%
65.29%
改造后（1小区）
95.71%
-88.23
6.45
69.82%
94.89%
对比差值
14.30%
3.22
1.77
45.04%
29.60%
Ø测试方法说明
设备
MI5一部
DT测试
根据站点覆盖区区域制定相同路线，进行改造前后对比测试.
PBM上传
1.文件大小：
100GB;
2.线程设置：
1线程；
3.测试间隔：
15秒；
4.超时时间：
180秒；
5.车速：
30-50km/h；
PBM下载
1.测试次数：
1次
2.文件大小：
100GB；
3.线程设置：
5线程；
4.测试间隔：
15秒；
5.超时时间：
180秒；
车速
6.车速：
30-50km/h；
4.1.1RSRP对比
ØDT测试结果前后对比：
改造后0小区RSRP提升了2.70dB,1小区RSRP提升了3.22dB，高电平比例提升，RSRP改造前后各区间占比：
分类（RSRP区间占比）
&>-75占比
-70≥&>-85占比
-85≥&>-95占比
-95≥&>-105占比
-105≥&>-110占比
&≤-115
改造前（0小区）
11.86%
61.49%
26.07%
0.58%
0
0
改造后（0小区）
19.03%
55.91%
24.48%
0.55%
0.04%
0
对比差值
7.17%
-5.58%
-1.59%
-0.03%
0.04%
0
改造前（1小区）
1.71%
20.66%
44.54%
23.12%
9.84%
0.13%
改造后（1小区）
0.73%
31.08%
47.93%
19.09%
1.16%
0
对比差值
-0.98%
10.42%
3.39%
-4.03%
-8.68%
-0.13%
改造优化前0小区
改造优化后0小区
改造优化前1小区
改造优化后1小区
4.1.2SINR值对比
Ø根据DT测试结果前后对比，改造后0小区SINR提升了4.02dB,1小区SINR提升了1.77dB，SINR改造前后各区间占比。
分类（SINR区间占比）
&≤-3占比
-3<&≤0占比
0<&≤5占比
5<&≤10占比
10<&≤25占比
25<&占比
改造前（0小区）
18.31%
16.19%
34.57%
22.65%
8.28%
0
改造后（0小区）
12.56%
16.82%
41.15%
23%
6.47%
0
对比差值
-5.75%
0.63%
6.58%
0.35%
-1.81%
0.00%
改造前（1小区）
15.39%
14.21%
25.65%
21.3%
23.33%
0.12%
改造后（1小区）
3.23%
8.31%
28.5%
35.49%
24.48%
0
对比差值
-12.16%
-5.90%
2.85%
14.19%
1.15%
-0.12%
改造优化前0小区
改造优化后0小区
改造优化前1小区
改造优化后1小区
4.2负荷指标效果对比
4.2.1整体站点负荷指标对比
提取改造前XX_长安_152223延安大学创新学院8号楼_AMIFCX连续一周的指标和改造后6月27日全天负荷指标对比：
改造前日期：
6月1日-6月9日，基站在6月4日-5日发上断站故障，所以排除这两天，一共7天。
改造后日期：
由于6月28日开始学校陆续放假，天线在6月26日下午完成改造，所以提取6月27日天级指标比对：
改造后无线连接成功率提升0.11%，改造后12个小区总流量（GB）提升373GB，下行PRB平均利用率（%）改善6%，CQI大于7的比例（%）提升4.3%，其他指标正常波动。
LTE小区组
无线连接成功率
E-RAB掉线率（%）
总流量（GB）
小区平均用户数
下行PRB平均利用率（%）
LTE系统内切换成功率（%）
LTE重定向到3G的比例（%）
CQI大于7的比例（%）
RRC重建比例-亿阳
改造前
99.77%
0.05%
615
29.03
50.00%
99.48%
0.32%
89.11%
2.51%
改造后
99.88%
0.03%
988
25.71
44.00%
99.79%
0.32%
93.41%
1.32%
对比
0.11%
-0.02%
373
-3.32
-6.00%
0.31%
0.00%
4.30%
-1.18%
4.2.2容量对比
Ø对比容量替换前（6月1日-6月9日基站在6月4日-5日发上断站故障，所以排除这两天，一共7天）后（6月27日）天级指标:
PRB上行利用率改善了3%，PRB下行利用率改善了6.58%，流量增加了373GB,最大RRC连接用户数增加了319个,平均RRC连接用户数增加了124个。
Ø多波束天线替换前本站高负荷数量6个，替换后高负荷数量4个。
分类
日期
上下行流量GB
上行PRB平均占用率
下行PRB平均占用率
最大RRC连接用户数
平均RRC连接用户数
改造前
2019-6-1
631
17.00%
50.00%
629
250
改造前
2019-6-2
677
18.00%
54.00%
915
288
改造前
2019-6-3
845
18.00%
61.00%
1150
375
改造前
2019-6-6
624
17.00%
55.00%
1043
307
改造前
2019-6-7
493
15.00%
42.00%
493
195
改造前
2019-6-8
567
14.00%
43.00%
459
188
改造前
2019-6-9
465
15.00%
45.00%
756
225
改造前日均
615
16.00%
50.00%
778
261
改造后
2019-6-27
988
13.00%
44.00%
1097
386
效果对比
373
3.00%
6.58%
319
124
4.2.3周边站点容量评估
Ø周边站点天级指标对比，上下行吞吐量（GB）下降31GB，上行PRB平均利用率（%）下降1.51%，下行PRB平均利用率（%）下降1.97%，其他指标整体良好。
Ø多波束天线替换前周边站点高负荷数量8个，替换后周边站点高负荷数量6个。
分类
上下行吞吐量（GB）
上行PRB平均利用率（%）
下行PRB平均利用率（%）
小区内的最大用户数
小区平均用户数
周边站点（改造前）
1253
13.92
38.03
58.33
22.81
周边站点（改造后）
1222
12.41
36.06
58.13
21.78
周边站点（比值）
-31
-1.51
-1.97
-0.2
-1.03
五、经验总结
在传统天线更换为龙伯透镜多波束天线后，整站址的各项指标提升明显。
1）流量：
平均流量由日均的615GB提升到988GB，提升373GB，分析流量增加原因是原来的1小区与2小区主要覆盖学校宿舍区域，更换新型天线后，容量能力较以前有大的提升，原先压抑的流量得到释放，有效提升用户感知，减少了投诉量。
同时也对周边覆盖有重叠区域的小区流量进行统计，周边小区的流量没有明显减少；改造后的天线接入距离分析对比也没有变动，更加说明流量的增加是原来压抑的流量得到释放。
2）用户数：
吸收最大用户数由改造前6个小区日均778个增加到改造后12个小区的1097个，提升29.7%；平均用户数由由改造前6小区的261个提升到改造后12个小区的386个，提升31.49%。
3）DT测试：
0小区改造后覆盖率提升13.61%、RSRP提升2.70dB、SINR提升4.02dB、下载速率优良比提升24.72%、上传速率优良比提升9.32%；1小区改造后覆盖率提升了14.30%、RSRP提升了3.22dB、S
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