作者：李明欣 徐健
出版社：人民邮电出版社
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4G网络专项优化技术实践试读：
前言
随着4G网络的快速发展和4G终端的普及，国内三大运营商先后推出了4G+品牌，加强了载波聚合、VoLTE等新技术在现网中的部署和应用。新技术的应用极大地带动了市场需求，移动宽带业务增速迅猛。与此同时，运营商也面临着诸多新的挑战和机遇：一是可用频谱资源不足成为限制移动通信网络承载能力的重要问题，因此，需要积极推进基于技术演进的频谱重耕，提升未来无线网络的竞争力；二是创新型业务发展对网络冲击巨大，需有效提高差异化的竞争能力，提升后向流量的价值；三是以车联网、智能单车、金融和可穿戴设备等领域为代表的物联网呈现高速增长态势，需加快推动物联网部署，共同创造“万物互联”时代的新价值；四是5G商用化进程加速，需尽快开展4G网络5G化的相关技术验证，保护网络建设投资，探索高效建网途径。目前，4G网络已经逐步成为各个运营商的主力承载网络，是无线通信网络和业务演进发展的基石。
面对通信技术的迅猛发展，处于生产一线的我们为了不断提升网络性能，大力推动4G新技术的规模应用，从而打造真正的4G匠心网络。4G无线网络优化正从传统基础优化向聚焦用户感知和投资效益的精细优化及智能优化的方向演进。鉴于此背景，本书作者结合生产实践中积累的网络规划和优化经验，将遇到的问题和难题提炼成为专项进行集中攻关。专项优化的内容包括重点场景细分、用户体验改善、网络提质增效和自动智能优化等，将其方法、流程与实战案例进行总结并逐步固化为日常优化的规范，对于一线生产极具指导意义。本书侧重于对优化方案和实践的介绍，辅以大量实战案例进行说明，期望对各类优化技术人员系统性开展 4G 无线网络优化工作有所帮助，进而推动无线网络优化工程技术人员的培养与能力提升。
本书主要分为四个部分：第1～8章为重要场景专项优化篇，包括室内外大型场馆、大型商场、商务住宅、校园和轨道交通等分场景优化等；第9～13章为用户体验专项优化篇，围绕4G用户体验从网络驻留、语音回落、Web和视频感知以及用户口碑分析等方面介绍感知优化的思路、方法等；第14～18章为提质增效专项优化篇，以网络结构优化为基础，开展价值区域分析和优化、流量的受限和释放，以及基于频谱效益和网络演进的频率重耕优化及2G/3G用户迁移，重点聚焦资源效益提升；第19～22章为自动智能专项优化篇，介绍4G新设备应用、智能化和众筹化网络评估方法，以及大数据分析在天馈系统智能优化和监测中的应用。
在本书的编写过程中，作者得到了重庆联通公司领导和工作室同事的大力支持。同时，华为技术有限公司和中兴通讯股份有限公司等同仁在本书编写过程中也提供了大量素材和建议，在这里向他们表示最诚挚的感谢！
由于作者水平有限，本书难免有疏漏和表述不当之处，敬请读者批评指正。重庆市李明欣通讯技术技能专家工作室中国联合网络通信有限公司李明欣创新工作室李明欣第1章室外大型场馆优化
随着移动互联网的快速发展和智能终端的普及，在各种大型场馆活动的现场，用户的数据业务使用需求越来越多，特别是应用微博、微信等社交类App进行实时的分享和交流，用户感知对运营商网络负荷带来极大考验。
本章节针对重庆大型室外聚会型场馆的特点进行分析，并以重庆奥体中心为例，对大型场馆网络保障提供优化建议，供参考。1.1 室外大型场馆场景特点1.1.1 大型场馆场景介绍
大型场馆主要以举办足球赛、运动会和演唱会等为主，多为露天场地，面积大，内部环境空旷，如图1-1～图1-3所示。图1-1 场地面积大，用户密度高，话务量大图1-2 内部空间大，无阻挡，无线信号传播损耗小图1-3 业务应用多为事件分享，上行数据流量高1.1.2 室外大型场馆无线网络特点
大型场馆举办赛事期间用户密度高，话务模型有别于普通场景，因此其具备独有的无线网络特点。
1.业务量波动对网络冲击大
由于大型活动中具有用户集中入、散场的特点，因此场馆周边网络业务量也呈现出集中爆发、区域波动的特性如图1-4与图1-5所示，从而对网络冲击较大。图1-4 演唱会场馆内外业务量图1-5 球赛场馆内外业务量
从业务量波动模型来看，活动开始前1小时、结束后半小时，以及球赛的中场休息时，都是业务量峰值出现的关键时间点。从业务量波动区域和幅度来看，场外业务量的变化相对剧烈，业务量波峰与波谷差距2.5～3倍。
业务量的集中爆发，对现场的容量保障和异网协同优化以及场内外协同优化等带来了较大难度。
2.4G网络干扰控制困难
针对 4G 网络，场内干扰问题是影响网络性能的关键因素。通常普通大型场馆的核心活动区域直径一般在200～300米，为了保证4G单用户速率，在此区域内需要对多个小区同时覆盖，4G的模3干扰问题比较突出。
根据4G的调度原理，SINR值会映射到终端上报的CQI（信道质量指示），从而影响网络的MSC编码方式调度，图1-6所示是根据仿真得出的调度速率与信噪比（SINR）关系曲线。图1-6 LTE调度速率与SINR的关系图
从图中看出，由于模3干扰导致SINR较低，使用户速率受限严重，从而直接影响用户感知。
3.语音网络回落业务承载压力仍较大
虽然联通4G网络用户迅速增长及大量2/3G网络用户迁移，但作为主要语音承载的3G网络仍存在较大的容量需求。
以2017年中超足协超级杯期间联通用户模型为例，超级杯期间奥体中心场内观众达到5万人，接近于满员。通过感知分析平台识别比赛期间占用过4G网络的用户数为7154个。经匹配，球赛期间约48%的4G用户回落过3G网络，同时仍有纯3G用户2041个，如图1-7所示。考虑到语音业务对用户感知影响更为直接，同时智能终端伴随的后台数据业务较为频繁，因此3G网络仍存在较大网络承载压力。图1-7 奥体中心场内3/4G用户分布
4.上行业务集中，底噪抬升明显
根据历史数据的统计，大型场馆活动中用户呈现年轻、高端的特点，现场 26～35 岁用户占比达到 70%，使用苹果、三星等高价值终端的用户占比达到79%，均远高于全网平均水平。
此类用户在现场的业务使用主要集中在微信、微博等社交类App，且上传分享的行为较多，因此大型活动现场用户的上行业务较集中，上行业务量占比较平时高出13%左右，如图1-8所示。图1-8 不同场景业务模型差异1.2 优化方案
针对上述保障的难点，本文提出了以下几个方面的优化策略。1.2.1 场馆内覆盖方式的选择
常规室外大型场馆有2种覆盖方案。
方案一：普通6万人以下的体育场馆，可采用四角宏站“切蛋糕”的分区覆盖方式。在场馆内4个角分别建设4个两扇区宏站，通过RF调整，严格控制每扇区覆盖范围，达到“切蛋糕”的效果，如图1-9所示。图1-9 普通6万人以下的体育场馆
方案二：超过 6 万人的大型多层体育场馆，需要考虑分区分层，室分+宏站的混合覆盖方式，在球场两端通过宏站对球场进行广覆盖，然后用室分对观众席进行上下层分区覆盖吸收容量，如图1-10所示。
实际覆盖方式的选择需要结合各地成本、施工难度、覆盖效果、容量、用户规模匹配、优化复杂度等几个方面进行比较选择。
另外，根据演唱会、球赛等的不同活动类型，以及演唱会的不同舞台布置，可制定灵活有针对性的天线调整方案。
以四角宏站“切蛋糕”的分区覆盖方式为例，球赛时，场内天线主要覆盖观众看台，而演唱会时内场会有VIP观众区，需调整舞台后方的天线来覆盖内场，如图1-11所示。同时，需要依据演唱会舞台布置在球场长边或短边的差异，合理设置调整角度，最大程度减小内场信号重叠造成的干扰。图1-10 大型多层体育场馆图1-11 演唱会天线方案1.2.2 4G网络方案
1.4G容量优化（1）用户数扩容
随着4G用户快速发展，网络容量风险逐渐凸显，当前阶段主要体现在用户数资源需求。
现网单个4G小区可承载用户数为1200个，同时单块基带板可承载用户数同样为1200个。因此在硬件资源固定情况下，用户数资源主要受限于硬件，以奥体中心A区站点为例，扩容用户需与扩容硬件基带板同步进行，见表1-1。表1-1 4G小区及硬件资源对应关系举例
因此，在一定情况下，用户数资源扩容需保证小区数与硬件基带板同步进行：
活动现场需要的4G小区数量=（2）FDD多载波扩容
出于对模3干扰控制考虑，场馆内同频小区不宜过多。因此在小区数不足时，需考虑引入新的频点实施FDD多载波扩容，见表1-2。表1-2 FDD多载波扩容方案（3）TDD+FDD双站模式
① 增加TDD共站，实现用户容量扩展。
现在各大型场馆中主要是采用FDD-LTE站点组网，随着4G业务量压力的增加和4G多模终端的不断成熟，可以考虑补充共站的TDD站点。采用T+F的覆盖方式，在避开频率干扰的前提下，实现用户容量的扩展。
② 制定FDD/TDD负载均衡调整方案，实现均衡分担。
可根据保障时实际情况，实时监控用户数和PRB利用率，实现FDD/TDD负载均衡。若FDD站点负荷高于TDD，可以考虑通过重选优先级调整，让部分用户重选至TDD，若负荷平衡，则维持当前参数配置。
若单个小区用户数较多，可考虑收缩覆盖，将RS功率降低3～6dB以收缩覆盖。
2.4G干扰控制（1）覆盖优化干扰控制
综合考虑 4G 网络的覆盖、容量和干扰控制需求，在容量满足需求前提下，可通过采用错开场馆内各小区覆盖方向，并关闭部分小区，以达到减少重叠覆盖和模3干扰的影响效果。根据具体需要进行现场天线覆盖方向调整，如图1-12所示为关闭两个扇区仅保留6个小区的不同活动场景下覆盖方案。图1-12 6个小区覆盖方案（2）新特性引入边缘干扰控制
引入自适应ICIC新特性，如图1-13所示可降低同频干扰，提升小区边缘用户吞吐率。ICIC是一种与调度、功率控制技术紧密结合来降低小区间干扰的技术。该技术系统将带宽分3份，3个相邻小区边缘分别使用不同的1份带宽，小区中心使用剩下的2份。小区边缘用户路损大，使用边缘频带，可以分配较高的发射功率。而且小区边缘与邻区分配的频带不同，相互正交，可以最大化降低干扰，从而提升网络中边缘用户吞吐率，达到增强网络覆盖能力和小区边缘用户吞吐率的目的。图1-13 自适应ICIC方案
3.4G参数优化（1）大话务参数方案
针对大型场馆等大话务场景，可考虑临时关闭DRX，减少对系统资源消耗。另外打开SRS，减少DMRS测量TA带来的额外资源消耗，以提升系统容量及总体性能。（2）UL CoMP特性引入
引入UL CoMP（Coordinated Multi-Point）功能，即协作多点传输和接收技术后，由于邻小区的干扰变成有用信号，并且用户通过接收不同小区的有用信号获得了分集增益，小区边缘用户的信噪比能得到有效的提升。（3）载波间负载均衡
新增FDD异频小区以及TDD站点之间采用负荷均衡功能来平衡业务压力。负荷均衡需要考虑3个关键点：
① 载波同覆盖的负载均衡是以PRB利用率为条件触发的，当一个小区的PRB利用率达到一定门限，且邻区低于另一个门限时，负荷均衡功能将被启动。
② 基于测量的负荷均衡除了需要对目标小区PRB利用率之外，还要对RSRP进行筛选。
③ 跨站间负荷均衡需要建立站间X2链路。（4）CSFB策略调整
现网CSFB回落仅配置了3G的F1（10713）频点，大话务场景下4G用户全部回落3G的 F1 小区，会造成这个频点小区的负荷迅速升高，同时伴随的数据业务对小区资源也将造成大量消耗，从而容易导致出现码资源、功率资源拥塞。根据 3G 网络语音拥塞解决方案，大话务场景建议调整4G CSFB语音回落3G频点，让FDD两个载波回落到3G的F1 （10713）和F2（10688）频点，TDD回落到3G的（10663）频点，达到CSFB回落用户业务分担的效果。1.2.3 3G网络方案
1.3G容量优化（1）3G网络结构调整
① 异频双站扩容。
目前各地已经启用的频率主要是2130MHz～2155MHz，定义频点为F1～F5。必要时可采用Femto频点F8，增加载波能采用的最大频点数量如表1-3所示。表1-3 频点分配表
在原有基站的基础上，可采用新建同配置的异频站点，新站只增加 BBU/RRU，天馈系统与原站扇区合路共用，最大可实现单扇区 2×4 载波“异频双站”模式的容量扩展，在减少软切换的同时达到容量翻倍的目的，如图1-14所示。图1-14 3G异频双站示意
② BBU拆分满足CE资源需求。
实施异频双站扩容后，如果 CE 仍有拥塞风险，还可对站点进行进一步拆分。在保持天馈系统共用的情况下，通过增加BBU，把一个两扇区站点拆分为两个独立站点，将 CE 配置容量增加一倍。（2）灵活的多载波扩容策略
常规的60W RRU扩容四载波有两种方案：一是60W RRU设备替换为80W RRU开通四载波，二是采用2个60W RRU并柜方式实现四载波开通。在大型场馆中，每个扇区只需覆盖特定范围，导频覆盖范围不需要设置过大，因此可采用第三种灵活方案，即60W RRU降低单小区导频功率后直接开通四载波，见表1-4。表1-4 60W RRU开通四载波的功率配置表
经理论计算和现网实施验证，降低单小区导频功率至1W后直接开通四载波，不仅能满足大型场馆覆盖需求，同时功率利用率不升反降，还能满足场景要求。
2.3G参数优化（1）用户驻留与移动性优化
① 自由驻留&随机接入策略：现网多载波站点采用分层方式，目的是保障高质量的语音通话，但对整体资源利用不足。因此在高话务区域，应使场馆内的各载波均能提供 R99业务和 HSPA 业务，且均能进行驻留，不区分 SPG。IDLE 态通过设置异频重选启动门限级偏置将让用户 IDLE 态时在多个载波之间乒乓切换，同时根据场内用户分布动态调整场内各个扇区的导频功率，使扇区负荷达到均匀分布目的。
以八载波为例，驻留策略如下：
随机驻留：F1～F8均能进行驻留，不区分SPG。
IDLE态乒乓均分用户：IDLE通过设置异频重选启动门限级偏置将让用户在IDLE态在8个载波之间乒乓切换，达到均匀分布目的。
负载控制：业务态通过LDR策略进行控制，开启上下行LDR动作——BE降速。
移动性：业务态同扇区8个载波间没有任何关联（邻区关系），同频重选切换，边界异频单向切出，如图1-15所示。图1-15 重庆奥体中心八载波驻留策略
自由驻留的同时，设置各载波间均能进行语音/数据接入，有效缓解大话务 RRC 对网络上行干扰的强烈冲击。
② 负载控制策略：多载波均打开负载控制LDR，并开启上下行LDR动作——BE降速。相互之间不进行区分，使得每个载波负荷均衡分担。
③ 移动性优化策略：为了减少异频切换，同扇区的各个载波间不添加邻区关系，仅对同频小区之间配置重选和切换。另外，因为场馆内载波数量高于场外载波数量，因此需配置场内高频点向场外低频点的单向异频邻区，以满足用户移动性需求。（2）信令风暴优化
① 计数器优化：通过设置T381/N300/T300/“永久在线定时器”以及“RRC连接拒绝UE等待接入时间”等计数器，控制网络拥塞情况下RRC SETUP的主动重发和最大重发次数，避免接入尝试出现雪崩，从而提高客户感知。
② 开启RB PAKING & CELL_PCH功能：RB PAKING为小区级功能，CELL_PCH为RNC级功能，两个功能分别对在RAB建立阶段准入失败的用户和IDLE态用户的状态进行调整，让其CELL_FACH或CELL-PCH状态上“停泊”下来，不再反复地发起RRC重试，从而有效减少PS RRC对无线资源的消耗。（3）干扰控制
① HSUPA上行干扰对消：开启IC功能，通过对消其他用户上行高速率E-DPDCH数据造成的干扰，以便获得更高的解调信噪比，从而提升网络上行系统容量。
② CQI 反馈周期优化：通过延长上行HS-DPCCH上CQI反馈的周期，从而减少其对上行RTWP的抬升影响。
③ 特殊功能关闭：在大型活动期间，关闭现场HSUPA 2ms 功能和DC-HSDPA功能，从而分别减少上下行的资源消耗。
④ 1B事件优化：将邻区1B事件的6dB删除改为5dB，从而减少邻区存在激活集的概率以降低软切换比例，释放资源。1.2.4 协同优化方案
1.2/3/4G协同优化方案（1）3/4G异系统重选优化
根据 4G 业务发展的不同时期，为保证用户较好的业务感知，考虑在各阶段采用不同的优化方案，见表1-5。表1-5 3/4G异系统重选优化方案（2）2/3G异系统重选优化
在入场、散场以及球赛中场休息的话务高峰期，3G可考虑分流部分业务量到2G，调整2G主要小区的重选门限从−16dB改为−14dB（联动2G同时修改），同时密切关注2G网络负荷情况，待观察指标平稳后再适时回退。
2.场馆内外协同优化策略（1）利用远程电调进行灵活的站点业务分担
根据业务的波动性特点，在入场和散场时，场外业务量会急剧增加，通过远程电调RCU天线实时进行远程天线下倾角调整，使高负荷站点收缩覆盖，同时周边站点进行负荷分担，以达到负荷均衡的目的，从而使网络资源最大程度有效利用。（2）场外小区室分RRU剥离
场馆外宏基站承担入场散场时的业务峰值压力较大，因此需要进行最大化的资源扩充。如果该宏基站还下挂有室分小区，那么由于受站点资源组配置的限制，将无法使该站点资源得到最优的分配。因此需将下挂室分进行剥离，割接到其他站点。1.3 优化案例（1）问题描述
重庆奥体中心位于九龙坡高新区，其中心体育场为室外大型场2馆，东西主轴为骨架的环抱式布局的建筑群体，建筑面积80000m，可容纳观众60000人。其功能以大型演唱会和中超足球赛事为主，平均每年要承办15次以上大型聚会活动，为典型的大话务场景，如图1-16所示。图1-16 重庆奥体中心外观（2）优化方案
① 覆盖方式选择。
针对重庆奥体中心的实际情况，通过从成本、施工难度、覆盖效果、容量、用户规模匹配和优化复杂度等几个方面进行比较，确认采用四角宏站“切蛋糕”的分区覆盖方式（见表1-6方案一）。表1-6 场馆覆盖方案比较
实际覆盖方案如图1-17所示，重庆奥体场馆内3/4G站点共有4个站×每站2扇区，4个站点分别在场馆内4个角落，4G与3G覆盖方式相同。图1-17 重庆奥体中心覆盖方案
② 4G干扰控制。
4G网络初期，确定保留场内的6个4G小区，见表1-7，关闭南北短边对角的2个小区。同时对保留的6个小区的PCI和方位角进行调整，以保证“模3”错开，见图1-18。表1-7 场馆内4G小区调整
调整后，从测试的结果来看，单区域内的覆盖小区从5个降低为3个，重叠覆盖有所降低，且场馆内 SINR 均值也从 11.68dB 提升为13.33dB，模3干扰比例从28.1%降低至23.39%，4G干扰得到了有效控制。
随着4G网络发展，容量需求日益凸显，需将场内 8 个小区同时激活。为控制干扰，重庆奥体中心将场馆内天线由 18dBi 改为 12dBi 小天线，从而减少重叠覆盖，降低场内干扰，如图1-19所示。图1-18 4G场馆内6个小区方案
③ 4G容量提升。
4G用户数容量：市场占有率和LTE渗透率按25%和50%测算（根据前期大型活动总结），大型活动期间4G用户按照一直数据在线计算。根据以上数据进行计算可知：
奥体中心所需LTE小区数量==7个。
奥体中心场内4个站点进行基带板扩容，每站基带板由1块增加至2块，使最大支持用户数由原来4800个（1200×4）增加至9600个（1200×4+1200×4），以满足场馆内容量需求，见表1-8。图1-19 4G场馆内低增益天线替换表1-8 场馆内4G小区及硬件扩容
4G PRB容量：随着4G网络用户以及数据业务需求日益增长，场馆内4G PRB瓶颈逐渐凸显，如图1-20所示，在近期一次演唱会活动中PRB利用率峰值已达99.70%，因而急需进行4G多载波扩容。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]