2019年度“嘉环杯”获奖论文三等奖利用栅格数据优化VoLTE覆盖策略

程长春

中国电信股份有限公司连云港分公司

0 引言

随着中国电信不限流量套餐的深入和VoLTE的商用，LTE网络的业务分层策略也在不断的尝试和应用。由于L1.8G和L800M的站点规模、无线路径损耗、频宽等存在差异，使得二者的覆盖存在较大差异。本文在如何利用L1.8G的容量优势和L800M的覆盖优势，避开L1.8G的覆盖劣势和L800M的容量不足上，进行了一些尝试；并根据MDT栅格数据，分析L1.8G和L800M的弱覆盖区域的分布，提出相应的优化策略，在沙河、杨集、浦南等乡镇进行验证比较。

1 栅格数据

栅格数据就是将无线网络的覆盖区域，按照一定的大小将网络分割成有规律的网格，每一个网格称为一个栅格，并通过相应的无线性能参数来表征栅格的属性。

RSRP连片差栅格定义：在Ave_mr_ltescrsrp <-105dBm的栅格中，差栅格内的总采样点数≥200，RSRP连片差栅格城镇和郊农的连片数分别是3和10。

CQI连片差栅格定义：在Ave_mr_ltescrsrp >-105dBm且CQI<-3的栅格中，CQI连片差栅格城镇和郊农的连片数分别是5和10。

2 LTE切换的基本原理

切换：当移动终端UE在无线连接态RRC Connected时，从一个小区移向另一个小区，源小区的信号越来越弱，为使业务连续不中断，需要将终端从源小区切换到目标小区，继续享受网络提供的服务。在UE第一次进入RRC Connected状态时，基站侧下发第一条RRC Recon figuration消息中给UE配置切换测量事件。当UE移向邻小区时，UE测得邻小区的信号强度与服务小区的信号强度，当满足测量事件的上报条件时，UE就发送测量报告给服务小区；服务小区向最强邻区请求切换资源，最强邻区启动接纳控制，允许进入则切换，否则服务小区询问次强邻区；当UE收到服务小区携带移动控制信息的RRC Recon figuration消息，开始切换。

而UE在RRC Idle态从一个小区移向另一个小区所进行的过程叫做小区重选。

EUTRA系统内移动性管理测量的事件描述：

（1）A1事件：服务小区质量高于一个绝对门限,用于关闭正在进行的频间测量和去激活gap；

进 入 条 件A1-1：Ms-Hys>Thresh； 离 开 条 件A1-2：Ms+Hys

（2）A2事件：服务小区质量低于一个绝对门限,用于打开频间测量和激活gap；

进入条件A2-1：Ms+HysThresh。

（3）A3事件：邻区质量比服务小区高于一个门限，用于频内/频间的基于覆盖的切换；进入条件A3-1：Mn+Ofn+Ocn-Hys>Ms+Ofs+Ocs+Off；

退出条件A3-2：Mn+Ofn+Ocn+Hys

（4）A4 事件：邻区质量高于一个绝对门限，用于基于负荷的切换；

进入条件A4-1：Mn+Ofn+Ocn-Hys>Thresh,n；

离开条件A4-2：Mn+Ofn+Ocn+Hys

（5）A5 事件：服务小区质量低于一个绝对门限1（Servingthreshold2）。用于频内/频间的基于覆盖的切换。

进入条件A5-1：Ms+HysThresh2；

离开条件A5-2：Ms-Hys>Thresh1,sMn+Ofn+Ocn+Hys

3 L1.8G和L800M的网络覆盖与负荷比较

3.1 L1.8G和L800M 覆盖比较

根据COST 231-Hata模型，800MHz频段相比1.8GHz频段，路径损耗更小，传播能力更强。在相同的无线环境下，800M的路径损耗比1.8G少约12dB，从而使得同样的站点L800M的覆盖范围远大于L1.8G。表1是浦南、沙河、杨集三个乡镇的L1.8G和L800M的站间距比较，L800M的站间距大约是L1.8G的两倍左右。

表1 三个乡镇L1.8G与L800M20站间距比较

现网L1.8G与L800M同站址站点实际的MDT栅格覆盖图如图1所示。左图为L1.8G的栅格图，右图为L800M的栅格图，在同样电平值下，右图L800M的覆盖范围远大于L1.8G的覆盖，证明了L800M覆盖上的优势。

图1 L1.8G与 L800M MDT覆盖栅格比较

根据MDT栅格数据分析，以图2中沙河（左）、浦南（中）、杨集（右）三个乡镇为例，图中蓝色扇区图标为L1.8G基站（应该是彩色出版），红色扇区图标为L800M基站，棕色点为L800M RSRP低于-110dBm的20米栅格，红色点为L800M RSRP低于-114dBm的20米栅格。在蓝色纯L1.8G站点附近存在较多的L800M的差栅格。

图2 沙河（左）、浦南（中）、杨集（右）三个乡镇RSRP连片差栅格

三个乡镇的L1.8G和L800M的20米栅格的覆盖统计数据如表2所示，可以看出L800M RSRP大于-105dBm的比例低于L1.8G。

表2 三个乡镇L1.8G与L800M20米栅格覆盖比较

由于实际无线环境的差异，建筑物高度、密度的不同，站点的密度、分布位置的不同，用户使用业务的不同等，使得L1.8G和L800M在三个乡镇的网络覆盖中的MDT差栅格区域不完全重合。从图2和表2可以看出三个乡镇的L800M的整体覆盖弱于L1.8G，同时纯L1.8G站点附近存在L800M的弱覆盖栅格，说明UE由L800M切向L1.8G的切换门限值低，不能及时切向L1.8G。

3.2 L1.8G和L800M 负荷比较

现网L1.8G的带宽配置为15M，L800M的带宽配置为5M。表3为三个乡镇两个频点的RRU忙时的下行流量和下行PRB资源利用率的比较。可以看出L800M承载话务的能力较L1.8G弱，随着流量的上升，PRB资源利用率急剧上升。

表3 三个乡镇L1.8G与L800M负荷比较

4 VoLTE语音分层策略及优化

4.1 现网VoLTE语音分层策略

（1）UE在1.8G发起VoLTE业务，建立QCI1；

（2）eNB给UE下发针对L800M的测量，如果主服务小区L1.8G信号低于-43dBm，邻区L800M信号高于-109dBm，eNB下发RRC重配置指示UE通过A5事件切往L800M；

（3）如果不满足门限，UE留在原频点继续VoLTE业务；

（4）现网的策略配置参数如表4所示。

表4 现网VoLTE语音分层配置参数

参数大类 参数名 英文名 1.8 G/2.1 G/2.6 G 800 M 备注A 1(测量配置号(12) A 1 -105 -105 基于语音业务关闭频间测量A 2(测量配置号(22) A 2 -109 -109 基于语音业务打开频间测量A 1(测量配置号(10) A 1 -105 ü 1.8 G，G R O U P 1关闭异频测量门限A 2(测量配置号(20) A 2 -109 ü 1.8 G，G R O U P 1打开异频测量门限A 5-1(测量配置号(80) A 5-1 -50 ü 1.8 G切往800 M服务小区门限A 5-2(测量配置号(80) A 5-2 -114 ü 1.8 G切往800 M邻小区门限A 1(测量配置号(18) A 1 ü -50 800 M，G R O U P 1关闭异频测量门限A 2(测量配置号(28) A 2 ü -114 800 M，G R O U P 1打开异频测量门限A 5-1(测量配置号(88) A 5-1 ü -50 L 800切出服务小区门限A 5-2(测量配置号(88) A 5-2 ü -109 L 800切出邻小区门限U E系统内测量参数

按照现有覆盖策略，VoLTE业务采用分层覆盖，即VoLTE起呼后启动测量。只要L800M的信号强度好于-109dBm，QCI1将切换到L800M上，不考虑L1.8G的信号是否好于L800M。而实际网络中L1.8G的站点数量大于L800M，同样RSRP门限值下，L1.8G的覆盖在三个乡镇好于L800M。按现有策略，三个乡镇纯L1.8G站点附近存在较多的L800M的弱覆盖区域。

图3图4是沙河镇VoLTE路测时UE占用的频点分布和RSRP接收信号强度分布。红圈内为L1.8G和L800M共站，其余为纯L1.8G站点。数据业务按照L1.8G信号强度小于-109dBm，L800M大于-114 dBm，完成L1.8G向L800M的切换。L800M信号强度小于-114dBm，L1.8G大于-109 dBm，完成L800M向L1.8G的切换。整个测试主要占用L800M，在纯1.8G站点附近没有及时切换，形成L800M的弱覆盖。

图3 沙河VoLTE测试占用频点分布

图4 沙河VoLTE测试RSRP信号强度

根据现有的覆盖策略，VoLTE语音业务基于业务分配的切换存在切换失败问题。表5为三个乡镇基于业务策略的切换统计结果，存在切换失败。

表5 三个乡镇基于业务的切换请求统计

L800M的覆盖范围大、弱覆盖区域较L1.8G多，带宽配置只有5M，还要承载一部分的其他数据业务，PRB资源利用率高于L1.8G。从表6中可以看出三个乡镇现网L800M的底噪、QCI1的上下行的丢包率均高于L1.8G，业务质量低于L1.8G。

表6 三个乡镇L1.8G与L800M CQI与丢包率比较

4.2 VoLTE覆盖策略优化

（1）优化思路

·继续充分利用L800M的覆盖范围大的优势。

·充分考虑L800M的带宽只有5M、容量小、话务承载能力弱、话务负荷变化幅度大、底噪容易抬升等不足，降低L800M的负荷。

·充分考虑现网L1.8G站点数量多、容量大、话务承载能力强等优势。

·以差栅格RSRP-105dBm的标准要求作为相应的判决门限。

（2）优化策略

·采用基于覆盖的VoLTE语音分层，降低A5-1判决门限，在L1.8G信号强度好的覆盖区域选用L1.8G信号，在L1.8G信号较弱的区域将QCI1切换到L800M。

·优化、提升L800M切往L1.8G的判决门限，使得L1.8G信号强度好的区域， L800M提前发起切换，降低L800M的基站负荷。

·由原先L1.8G和L800M分别覆盖整个区域改为L1.8G和L800M互为补充覆盖。

模拟示意见图5，黄色区域为L1.8G基站的覆盖，蓝色区域为L800M的覆盖范围。

图5 优化策略示意图

4.3 优化效果比较

参数优化前后，分别对三个乡镇进行VoLTE语音业务和数据业务的拉网测试，测试指标有RSRP（接收信号强度）和SINR（信噪比）。其中覆盖率统计标准按RSRP＞=-105dBm&& SINR＞=-3dB进行统计，相关比对结果如表7所示。通过相关参数的优化，使得UE在VoLTE语音、数据业务的覆盖率、RSRP、SINR等指标均有不同程度地提升。

表7 参数优化前后测试指标比对

表7中沙河镇数据业务测试的RSRP、SINR优化前比优化后好，原因是优化前的测试在好点路线重复较多，导致采样点RSRP、SINR均值统计高。

5 总结

通过对VoLTE分层策略的优化调整，使得原先由L1.8G和L800M分别覆盖整个区域改为由L1.8G和L800M补充覆盖，使终端UE尽可能地使用信号强度好的频点。在不增加基站资源的情况下，有效改善了覆盖区域的网络指标，对后续的网络优化和提升设备的资源利用有借鉴意义。