基于软硬采信令的高铁LTE模拟路测应用研究

周国志　赵旺飞

为了对基于软硬采信令的高铁LTE模拟路测应用进行研究，首先分析了高铁路线及高铁用户快速发展给运营商通信保障带来的挑战，重点阐述了基于覆盖、质量、干扰、切换、容量的高铁五维分析体系，随后通过搭建软硬采信令平台实现高铁的模拟路测算法，创新高铁小区识别过滤方法、高铁用户识别过滤方法、高铁用户位置定位和切点位置的判断方法，制定高铁LTE模拟路测及优化策略，快速发现天线方位角不准确、切换掉话、干扰等复杂的無线侧隐患问题，并可以有效减少人工路测的成本，具有一定的应用价值。

网络信令 高铁LTE 模拟路测 通信质量

1 引言

中国移动的4G用户数已经超过5亿，为确保中国移动4G用户在乘坐高铁的同时享受到中国移动优质的4G网络服务，中国移动针对高铁的通信保障，在传统人工路测的基础上探索建立LTE软硬采信令的模拟路测解决方案，改变了传统路测缺乏海量大数据的测试条件、线路单一且覆盖范围不全、问题端到端定界困难和测量路段局限等问题。

随着广东移动全省LTE网络的成熟发展，目前各LTE接口信令采集条件已具备，包括软采（Uu、X2）、硬采（S1-MME、S1-U、S11、S6a）等。现阶段，广东移动已实现LTE软采信令采集以及核心侧共享平台的搭建，具备了信令分析的基础条件。

本文研究的LTE软硬采信令的模拟路测通过对高铁用户移动场景下的快速识别和精准定位，实现线路用户剥离与位置定位，实现对轻轨铁路的无线性能整体评估与分析。利用网络侧的大数据对用户行为的通信网络日志进行综合利用，结合定位手段实现对LTE网络的“点、线、面”全网多场景的模拟测试，减少LTE日常测试工作量，并根据模拟测试反映的网络真实情况进行多个维度的分析优化，提升LTE用户感知。

2 建立高铁五维分析体系

建立五维分析体系，对海量线路用户数据进行分析，输出覆盖、质量、干扰、切换、容量等方面的问题。

维度一：覆盖，分析RSRP、LTE覆盖率和重叠覆盖度，评估高铁LTE无线覆盖性能；

维度二：质量，分析CQI、上线SINR等指标，评估高铁LTE无线质量性能；

维度三：切换，分析切换成功率、专网切出次数，评估高铁无线持续性能；

维度四：干扰，分析上行干扰强度、模三干扰强度，评估高铁无线干扰情况；

维度五：容量，分析公网用户占比，评估高铁LTE无线容量。

基于五维分析体系的网络问题精准定位流程如图1所示：

3 模拟路测算法与工作流程

3.1 基于软硬采信令的模拟路测算法

基于软硬采信令的高铁LTE模拟路测通过利用LTE信令特征，无需人工测试，在信令接口上，通过抓取用户通信过程信令，将高铁线路上的用户挖掘出来，并在GIS地图上呈现其轨迹位置，从而实现高铁路面覆盖、质量等的网络呈现与路面问题定位。

（1）高铁小区识别模型：首先根据轻轨路线图层，将轻轨线路栅格化，得到每个栅格的中心经纬度。然后基于每个中心点找距离最近的小区，将这个小区列表作为高铁的小区列表。

（2）高铁用户识别模型：高铁用户具有移动性强、移动方向与轨迹固定、移动速度相对恒定等特点。信令具备用户标识、信令时间点、占用站点小区标识等特性。物体移动相对论表明，用户移动过程相对于基站是移动的，相对于本身车辆是静止的。根据高铁用户在移动通信网络中的移动特征，基于用户、时间、登记的小区等维度建立高铁用户识别模型，精准区分高铁用户和路面用户。

（3）高铁用户位置定位：路面属于线状物，用户位置定位重点在于确定切点位置，再根据高铁的速度特性，根据切换点与时间换算用户不断移动的位置。

（4）切点位置的判断：切换前后占用小区的方向角等工参信息以及RSRP值，结合LTE传播特性，通过线状与切换前后小区的信息来进行切点位置的判断。

3.2 基于LTE信令软硬采的高铁日常优化流程

通过采集全量的信令数据，并导入轻轨沿线周边工参、地理信息以及参数配置等数据，运用核心的识别、定位算法，结合本地化的偏置修正方案，在轻轨集中化分析平台上输出和呈现网络评估和问题点，并通过优化调整及验证实现问题闭环。基于LTE信令软硬采的高铁日常优化流程如图2所示。

基于LTE信令软采的日常优化流程，实现全天候的日常优化处理及提升日常工作效率：

（1）全天候处理：实现7×24小时的全天候轻轨网络监控，并可对历史问题进行追溯分析；

（2）效率提升：数据采集、分析、优化方案输出，均由平台一键式处理完成，缩减了运营商日常测试、分析的资源配置。

4 高铁LTE模拟路测网络性能与质量评估

以广珠城际轨道路线为例：广珠城际轨于2005年12月18日正式动工，工程全线总长143 km，其中广州至珠海主线长117 km，珠海站到珠海北站23 km，途经广州、番禺、顺德、江门、中山、珠海。根据计划方案，广珠轻轨每天营业时间将从早上6时至深夜12时，设计日客运量55.7万人。广珠城轨珠海范围经停站包括：珠海北站、唐家湾站、明珠站、前山站、珠海站，途经场景有郊区、高新区、高校、赛车场、隧道、城中村、密集城区、工业区。珠海站到明珠站车速为75 km/h，明珠站之后车速最高为200 km/h。

4.1 覆盖评估

根据广珠轻轨3个月的软硬采数据，广珠轻轨珠海段的LTE覆盖率为85.02%，RSRP均值是-99.11 dBm，共发现有4个较为严重的弱信号覆盖问题路段，分别是：珠海山前站附近、凤凰隧道南路段、珠海北师大轻轨路段和珠海金凤排洪渠路段。

基于LTE信令软硬采的覆盖评估分析呈现如图3所示，通过分析得出结论：广珠轻轨双向平均接收电平为-99.11 dBm，覆盖率为85.02%。

4.2 干扰评估

广珠轻轨珠海段的整体模三干扰强度为23.01%，共发现有4个较为严重的模三干扰严重覆盖问题路段，分别是：珠海东发大厦基站附近、珠海港昌路四附近、珠海东坑轻轨附近和珠海凤凰山隧道南附近。

基于LTE信令軟硬采的干扰评估分析呈现如图4所示，通过分析得出结论：广珠轻轨双向平均接收电平模三干扰强度为23.01%。

4.3 质量评估

广珠轻轨珠海段平均上行SINR为16.94 dB，整体上行质量良好，极小部分路段上行SINR偏低。基于LTE信令软硬采的覆盖评质量分析呈现如图5所示。

4.4 切换评估

广珠轻轨珠海段的整体切换成功率为96.89%，在珠海梅溪路交梅界路路口附近、珠海东坑工业区附近，切换成功率较低。

4.5 整体分析

广珠轻轨的主要问题还是存在较多的弱覆盖路段，主要存在于珠海山前站附近、凤凰隧道南路段、珠海北师大轻轨路段、珠海金凤排洪渠路段，干扰路段主要为珠海东发大厦基站附近、珠海港昌路四附近、珠海东坑轻轨附近、珠海凤凰山隧道南附近，输出具体问题点如表1所示。

5 结论

本文对基于软硬采信令的高铁LTE模拟路测进行了研究，并优化基于运营商自主研发的软硬采信令平台，建立了覆盖、质量、干扰、切换、容量的高铁五维分析体系，创新高铁小区识别模型、高铁用户识别模型、高铁用户位置定位和切点位置的判断方法，制定了基于软硬采信令的高铁LTE模拟路测及优化策略，该策略仅需要在基站侧开启软采功能，即可在高铁集中化分析平台上快速实现对高铁、城轨、高速公路等重要区域场景的模拟路测，快速发现天线方位角不准确、切换掉话、干扰等复杂的无线侧隐患问题，同时可以有效减少人工路测的成本，具有较高的应用价值。

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