LTE无线网络优化思路探讨

【摘 要】网络质量成为影响用户感知的关键因素，通过列举无线网络优化面临的挑战，详细分析了影响无线网络质量的主要原因，并提出了针对各项原因的实际网络优化方法和手段，为随之而来的大规模LTE网络总结了无线网络优化工作思路。

【关键词】LTE 网络优化 切换 掉线

中图分类号：TN915.02 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2014）-20-

Discussion on LTE Wireless Network Optimization

JIN Zhi-jian

（China Telecom Co.， Ltd.， Guangxi Branch， Nanning 530028， China）

[Abstract] The network quality is the key factor to affect user perception. By listing the challenges of wireless network optimization， the main factors affecting wireless network quality are analyzed in detail. The actual network optimization methods aiming at various reasons are proposed. The wireless network optimization ideas are concluded for the future large-scale LTE network.

[Key words]LTE network optimization handover drop

1 引言

2014年是我国LTE网络通信元年，随着TDD LTE商用牌照及FDD LTE试商用牌照的发放，国内三大运营商开始了如火如荼的LTE网络建设。中国移动计划在2014年建设50万个LTE基站，覆盖区域扩大到乡镇，迅速抢占4G运营的制高点；中国联通则继续推行“3G+4G一体化”的建设目标，计划新增4G和3G基站8.4万个，总数达到49.1万个，网络下载峰值速率在LTE覆盖区域最高达到150Mbps，多载波区域达到42Mbps，全网达到21Mbps；中国电信在获得16个城市的FDD LTE试商用牌照后，为了给用户提供优质的4G体验，仅在2014年计划投入的资金就将超过400亿元，未来两三年还将持续投入建设资金，打造一张无处不在的天翼4G网络。

从技术规范上来看，三家运营商的4G LTE网络技术差别很小，在移动互联网时代，运营商拼的是网络实际体验和用户使用满意度。因此，如何在4G网络达到一定规模后有效地开展无线网络优化，提升用户使用感知，是摆在运营商面前急需解决的问题。

2 LTE网络优化面临的挑战

由于国内LTE网络所用的频率处于高频段，传播损耗更大，相对于2G、3G网络需要规划建设更多的基站来满足覆盖，网络规模势必越来越大。另一方面，4G网络架构趋于扁平化，形成多制式、多厂商、多层网络并存的局面，同时LTE网络的性能对系统内外干扰高度敏感。因此，4G LTE网络优化面临不小的困难与挑战。

首先，在无线参数规划方面，多网共存互操作相关参数设置比较复杂；其次，在射频优化方面，由于LTE网络存在模三干扰，因此要求工程信息更加严格准确，天馈调整的手段更少；再次，需要建立准确的用户感知评估体系，用好SON功能，以减少日常维护工作量和难度，其用户话单数据量更大，海量数据处理的效率需要得到有效提升；最后，在参数优化方面，切换参数调整更加细腻，个性化要求更多，功率参数设置更加复杂，在无线侧无法获取用户IMSI，影响投诉处理和问题分析。

虽然4G LTE无线网络优化的挑战客观存在，但是理清工作思路，仍然有相应的技术手段予以解决。

3 LTE无线网络优化思路

3.1 建立网络质量评估体系

无论是当前LTE建网初期，还是网络建设完成之后的正式的网络维护过程中，均需要对全网站点的健康状况做整体的监控。健康状态可以定义为日常的站点告警检查、传输质量、KPI分析与监控分析。通过建立LTE网络的质量评估体系，加强对网络健康度的监控，可以快速发现网络问题，提升网络质量，改善用户满意度。

如何建立评估体系，首先是告警信息收集。LTE网络的告警信息众多，哪些告警信息是对网络性能直接产生影响的？影响的范围有多大？这些都需要在网络优化中不断积累和总结。告警信息可以按等级进行梳理，一般分为严重影响网络性能的告警、对网络性能有影响的告警、对网络性能影响不大的告警这3个等级。同时，不同站点的业务负荷和传输配置也对网络产生影响，针对不同业务站点进行分级管理，对于业务负荷大的核心站点优先处理，将对用户使用感知有明显的益处。

其次，网络运行状况是由KPI指标来反映的。对于新建的LTE网络，哪些是对业务有关键影响的KPI？该如何去甄别和监控这些KPI指标？是评估体系需要关注和解决的问题。建议从覆盖、接入、保持、移动以及容量等方面对网络性能进行监控。在评估体系中，需要明确监控指标以及监控的粒度，总结评判KPI指标优劣的评判标准。通过网管工具实现对覆盖、性能指标等方面的全面监控，减轻工作强度，提升工作效率。通常将性能指标分为网络覆盖性能、网络接入性能、网络保持性能、网络移动性能及网络容量。其中，覆盖性能主要从DT、CQT、测量报告等数据来分析；接入性能主要从接入成功率、接入时延等方面进行分析；保持性能主要从全网掉线指标、掉线TOPN小区、掉线TOPN用户等方面进行分析；移动性能主要从X2切换、S1切换、3G/4G切换等相关指标进行分析；同时，还要对网络的空口容量、传输容量、CPU负荷等进行监控和分析。endprint

3.2 网络性能提升

（1）覆盖性能优化

什么样的网络覆盖是优良的？该如何去衡量网络覆盖质量呢？从网络规划层面来看，影响覆盖质量的主要因素有组网形态、频率使用策略、站点分布、高站比例等；网络优化层面影响网络覆盖的主要因素有天线选型、天线挂高、天线方位角、天线下倾角、参考信号功率等。国内三大运营商的室外覆盖优化目标差别不大，以城区覆盖为例，一般要求在城区覆盖区域内LTE无线网络覆盖率应满足采样点RSRP> -105dBm，且RS-SINR>-3dB（空载测试）的比例不小于95%。

LTE网络覆盖优化的两大关键任务是：消除弱覆盖（保证RSRP覆盖）；消除非必要的交叉覆盖（即交叉覆盖满足切换带需求即可，否则会对邻小区造成干扰）。覆盖优化手段通常有：天馈调整（天线方位角、天线下倾角和天线挂高的调整）；参数优化（功率参数优化、邻区优化、切换参数）；网络结构调整（增加站点、站点位置调整）。

LTE网络覆盖优化原则：

◆先优化RSRP，后优化RS-SINR。

◆先优化弱覆盖、越区覆盖，再优化导频污染。

◆先调整天线的下倾角、方位角和天线挂高，再调整RS的发射功率和波瓣宽度，最后考虑迁站及加站。

LTE网络建网初期，首先要合理规划基站站高，基站高度规划特别注意避免越区覆盖。基站越高，需要越大的下倾角控制覆盖和干扰。在城区，建议站高控制在30～40m，郊区控制在50m以内。

以图1为例，PCI 152小区（站高45m，周围站点在20～30m）最远覆盖至约1.5km的区域。在打开和关闭PCI 152小区时，路测发现RSRP基本无变化。但在打开152小区时，平均下载速率为21.6Mbps；而关闭152小区后，平均下载速率提升至36.06Mbps。由此可知，PCI 152小区由于站址高，从而形成了主干扰小区，影响周边区域的网络质量。

图1 高站址对LTE网络的干扰

在LTE网络覆盖优化过程中，天馈的射频调整是主要手段，因此天馈调整中必须注意如下：

◆做实簇优化，连片建设保证覆盖优化调整，奠定网络性能基础。

◆要选择合适的天线型号，机械下倾超过8°的天线，需要降低站高或更换更大电下倾天线。同时，注意美化天线罩要保证足够空间，以便天线可调。

◆天线方位角夹角要控制在90°以上，天线主波瓣方向必须无明显阻挡，规避阻拦物，以保证信号传播路径可靠。

◆严格控制下倾角，理想情况下天线上3dB的重叠区域宽度仅满足最高车速要求的切换带大小，实现干扰和移动性能之间的最佳平衡。

（2）接入性能优化

接入性能优化主要关注随机接入成功率和接入时延这2个方面。随机接入是接入问题产生的高发区，与随机接入成功率相关主要有上行干扰、下行覆盖、PRACH功率设置、PDCCH聚合度、DCI格式、MSG3功率设置等原因。

接入失败常见原因及优化思路如表1所示：

表1 接入失败常见原因及优化思路

常见原因 优化思路

弱覆盖区域起呼 进行RF优化消除覆盖空洞、过覆盖等。

在TAU过程导致的

寻呼失败 优化TA边界以减少不必要的频繁位置更新，如果可能尽量将边界规划在低密度区域。

小区重选不及时 优化问题小区的小区重选参数，保证UE能尽快选择较优小区起呼。

接入功率不足 优化随机接入参数以及功率分配参数，如PRACH、PCCH、PDCCH、PDSCH、MSG3的功率偏置等。

拥塞问题 优化PUCCH相关资源参数。

来自UE侧的拒绝 UE异常导致的拒绝，升级HW/SW版本。

来自MME侧的拒绝 MME侧的接入拒绝，排除无线信号覆盖质量问题和S1链路失败等问题后，由核心网团队进行故障排查。

与接入时延相关的问题分析，需要从无线侧和核心侧这2方面入手。通常无线侧影响接入时延主要有上行干扰、下行覆盖、PRACH功率设置、PRACH发送间隔、PDCCH聚合度等原因。接入时延问题一般需要同时关注与核心网交互过程，核心网侧影响接入时延的主要原因有传输时延、核心网处理时延等。

（3）切换性能优化

切换性能是无线网络基础接续性能的体现，关系到用户业务的持续性，直接影响用户使用感知。出现切换异常时，首先需要检查基站、传输、终端等状态是否异常，排查基站、传输、终端等问题；然后再从下行覆盖、上行干扰、邻区漏配、切换参数、目标小区接入参数等方面进行分析。一般来说，LTE网络切换优化流程如图2所示：

图2 LTE网络切换优化流程

切换优化工作中，邻区分析是重中之重，LTE与2G/3G的邻区并无差异，都是基于网络拓扑结构和扇区朝向进行邻区配置。LTE网络的邻区优化原则是：室外邻区的优先级要高于室分邻区；由于邻区数目有限，故不建议“无条件地互配邻区”；邻区关系会影响到X2口的配置。LTE网络具有SON ANR的功能，可以根据UE上报的实际MR，自动发现漏配邻区，当达到一定次数门限后，自动添加到正式邻区列表中，删除冗余邻区，以达到邻区关系自动优化的目标。ANR能够自动维护邻区关系的完整性和有效性，可提高UE在移动中的切换成功率，降低掉话率，同时还减少了人工操作，节约了网优运维成本。

由于LTE网络采用硬切换，所以对链路健壮性和速率影响都较大，需要精细优化切换参数。LTE网络切换涉及到的参数较多，建网初期可采用默认值，后期优化时再做精细化、个性化调整。LTE网络能够做到对每个邻区的切换门限进行特色优化，每个邻区可设置切换偏置，以适应城市内复杂的传播环境。例如，发现切换过晚问题，则降低切换门限；反之，发现切换过早或者乒乓切换的问题，则可以相应地升高切换门限。endprint

（4）掉线优化

LTE网络掉线是指在UE完成“RRC Connection Reconfiguration Complete”，处于连接态后，由于干扰、弱覆盖或其他原因导致的UE上下行失步，触发重建未果或者被拒的过程。只要不是终端主动发起的释放，都统称为掉线。

LTE网络掉线的主要原因有定时器设置不合理、上行干扰、下行干扰、切换异常等。针对LTE网络掉线原因，其优化分析思路如下：

◆检查定时器设置是否合理，通常涉及到的定时器如表2所示：

表2 LTE网络掉线相关定时器

字段名称 优化建议值 字段含义

byT310_Ue 2 000ms UE监测无线链路失败的定时器

byT311_Ue 30 000ms UE监测无线链路失败后转入idle态的时长

byT300 2 000ms UE等待RRC连接响应的定时器

byT301 2 000ms UE等待RRC重建响应的定时器

byT302 1s UE收到RRC连接拒绝后等待RRC请求重试时长

byT304 1 000ms UE等待切换成功的定时器

byT320 5min 小区重选优先级定时器

byN310 6 UE接收下行失步指示的最大个数

byN311 1 UE接收下行同步指示的最大个数

◆核查是否存在上行干扰，上行干扰包括用户间的上行干扰、设备自身异常处理的上行干扰以及频段的干扰导致。通常上行干扰主要表现为切换失败、重建失败，发生掉线。可通过检查RRU的上行RSSI来确定干扰程度。

◆系统内的下行干扰也是产生掉线原因之一，通常表现为无主覆盖小区。服务小区及邻区RSRP较好，数值基本接近，但SINR较差，导致解调信号变弱，易失步、产生掉线。建议按“先天馈调整，再调整覆盖和切换类参数，最后调整功率”的步骤进行优化。

◆切换准备不足也容易导致掉线。如UE上报MR时机不佳，伴随着服务小区信号衰减抖动过快，导致掉线。这类原因需合理设置A3_offset、TTT、Hysteresis等切换参数。

◆有MR上报但无重配消息，是指未配置合理正确的邻区关系时，信令表现在UE上报多个MR后，但无切换命令，无线链路超时导致掉线。这种情况应检查邻区关系的合理性。

4 结束语

据GSA统计，截止2014年5月，全球已经建设完成了288个LTE网络，LTE用户数已达2.4亿。目前中国移动计划建成全球最大的TDD LTE网络，中国电信和中国联通的LTE网络也正在建设中。基于此，LTE无线网络优化工作已经提上日程，同时对网络优化技术的要求也会越来越高，需要在后续的实践运用中不断摸索和完善。

参考文献：

[1] 陈宇恒，肖竹，王洪. LTE协议栈与信令分析[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.

[2] 易睿得. LTE系统原理及应用[M]. 北京： 电子工业出版社， 2012.

[3] 程鸿雁，朱晨鸣，王太峰，等. LTE FDD网络规划与设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.

[4] 华为技术有限公司. LTE网络规划优化技术[Z]. 2014.

[5] 3GPP TS 36.201 V11.1.0. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）； LTE physical layer； General description（Release 11）[S]. 2012.

作者简介

金志坚：工程师，学士毕业于西安电子科技大学，硕士毕业于武汉大学经济与管理学院，现任中国电信股份有限公司广西分公司无线网络优化中心高级主管，主要负责无线网络优化和维护技术管理工作以及新技术的研究。endprint

（4）掉线优化

LTE网络掉线是指在UE完成“RRC Connection Reconfiguration Complete”，处于连接态后，由于干扰、弱覆盖或其他原因导致的UE上下行失步，触发重建未果或者被拒的过程。只要不是终端主动发起的释放，都统称为掉线。

LTE网络掉线的主要原因有定时器设置不合理、上行干扰、下行干扰、切换异常等。针对LTE网络掉线原因，其优化分析思路如下：

◆检查定时器设置是否合理，通常涉及到的定时器如表2所示：

表2 LTE网络掉线相关定时器

字段名称 优化建议值 字段含义

byT310_Ue 2 000ms UE监测无线链路失败的定时器

byT311_Ue 30 000ms UE监测无线链路失败后转入idle态的时长

byT300 2 000ms UE等待RRC连接响应的定时器

byT301 2 000ms UE等待RRC重建响应的定时器

byT302 1s UE收到RRC连接拒绝后等待RRC请求重试时长

byT304 1 000ms UE等待切换成功的定时器

byT320 5min 小区重选优先级定时器

byN310 6 UE接收下行失步指示的最大个数

byN311 1 UE接收下行同步指示的最大个数

◆核查是否存在上行干扰，上行干扰包括用户间的上行干扰、设备自身异常处理的上行干扰以及频段的干扰导致。通常上行干扰主要表现为切换失败、重建失败，发生掉线。可通过检查RRU的上行RSSI来确定干扰程度。

◆系统内的下行干扰也是产生掉线原因之一，通常表现为无主覆盖小区。服务小区及邻区RSRP较好，数值基本接近，但SINR较差，导致解调信号变弱，易失步、产生掉线。建议按“先天馈调整，再调整覆盖和切换类参数，最后调整功率”的步骤进行优化。

◆切换准备不足也容易导致掉线。如UE上报MR时机不佳，伴随着服务小区信号衰减抖动过快，导致掉线。这类原因需合理设置A3_offset、TTT、Hysteresis等切换参数。

◆有MR上报但无重配消息，是指未配置合理正确的邻区关系时，信令表现在UE上报多个MR后，但无切换命令，无线链路超时导致掉线。这种情况应检查邻区关系的合理性。

4 结束语

据GSA统计，截止2014年5月，全球已经建设完成了288个LTE网络，LTE用户数已达2.4亿。目前中国移动计划建成全球最大的TDD LTE网络，中国电信和中国联通的LTE网络也正在建设中。基于此，LTE无线网络优化工作已经提上日程，同时对网络优化技术的要求也会越来越高，需要在后续的实践运用中不断摸索和完善。

参考文献：

[1] 陈宇恒，肖竹，王洪. LTE协议栈与信令分析[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.

[2] 易睿得. LTE系统原理及应用[M]. 北京： 电子工业出版社， 2012.

[3] 程鸿雁，朱晨鸣，王太峰，等. LTE FDD网络规划与设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.

[4] 华为技术有限公司. LTE网络规划优化技术[Z]. 2014.

[5] 3GPP TS 36.201 V11.1.0. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）； LTE physical layer； General description（Release 11）[S]. 2012.

作者简介

金志坚：工程师，学士毕业于西安电子科技大学，硕士毕业于武汉大学经济与管理学院，现任中国电信股份有限公司广西分公司无线网络优化中心高级主管，主要负责无线网络优化和维护技术管理工作以及新技术的研究。endprint

（4）掉线优化

LTE网络掉线是指在UE完成“RRC Connection Reconfiguration Complete”，处于连接态后，由于干扰、弱覆盖或其他原因导致的UE上下行失步，触发重建未果或者被拒的过程。只要不是终端主动发起的释放，都统称为掉线。

LTE网络掉线的主要原因有定时器设置不合理、上行干扰、下行干扰、切换异常等。针对LTE网络掉线原因，其优化分析思路如下：

◆检查定时器设置是否合理，通常涉及到的定时器如表2所示：

表2 LTE网络掉线相关定时器

字段名称 优化建议值 字段含义

byT310_Ue 2 000ms UE监测无线链路失败的定时器

byT311_Ue 30 000ms UE监测无线链路失败后转入idle态的时长

byT300 2 000ms UE等待RRC连接响应的定时器

byT301 2 000ms UE等待RRC重建响应的定时器

byT302 1s UE收到RRC连接拒绝后等待RRC请求重试时长

byT304 1 000ms UE等待切换成功的定时器

byT320 5min 小区重选优先级定时器

byN310 6 UE接收下行失步指示的最大个数

byN311 1 UE接收下行同步指示的最大个数

◆核查是否存在上行干扰，上行干扰包括用户间的上行干扰、设备自身异常处理的上行干扰以及频段的干扰导致。通常上行干扰主要表现为切换失败、重建失败，发生掉线。可通过检查RRU的上行RSSI来确定干扰程度。

◆系统内的下行干扰也是产生掉线原因之一，通常表现为无主覆盖小区。服务小区及邻区RSRP较好，数值基本接近，但SINR较差，导致解调信号变弱，易失步、产生掉线。建议按“先天馈调整，再调整覆盖和切换类参数，最后调整功率”的步骤进行优化。

◆切换准备不足也容易导致掉线。如UE上报MR时机不佳，伴随着服务小区信号衰减抖动过快，导致掉线。这类原因需合理设置A3_offset、TTT、Hysteresis等切换参数。

◆有MR上报但无重配消息，是指未配置合理正确的邻区关系时，信令表现在UE上报多个MR后，但无切换命令，无线链路超时导致掉线。这种情况应检查邻区关系的合理性。

4 结束语

据GSA统计，截止2014年5月，全球已经建设完成了288个LTE网络，LTE用户数已达2.4亿。目前中国移动计划建成全球最大的TDD LTE网络，中国电信和中国联通的LTE网络也正在建设中。基于此，LTE无线网络优化工作已经提上日程，同时对网络优化技术的要求也会越来越高，需要在后续的实践运用中不断摸索和完善。

参考文献：

[1] 陈宇恒，肖竹，王洪. LTE协议栈与信令分析[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.

[2] 易睿得. LTE系统原理及应用[M]. 北京： 电子工业出版社， 2012.

[3] 程鸿雁，朱晨鸣，王太峰，等. LTE FDD网络规划与设计[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2013.

[4] 华为技术有限公司. LTE网络规划优化技术[Z]. 2014.

[5] 3GPP TS 36.201 V11.1.0. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）； LTE physical layer； General description（Release 11）[S]. 2012.

作者简介

金志坚：工程师，学士毕业于西安电子科技大学，硕士毕业于武汉大学经济与管理学院，现任中国电信股份有限公司广西分公司无线网络优化中心高级主管，主要负责无线网络优化和维护技术管理工作以及新技术的研究。endprint