上海關(guān)于WCDMA地鐵隧道覆蓋的規(guī)劃原則探討

1、關(guān)于WCDMA地鐵隧道覆蓋的規(guī)劃原則探討上海聯(lián)通網(wǎng)絡優(yōu)化中心 蔣振偉 王斌 張歡摘要：本文以上海聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡地鐵2號線掉話優(yōu)化為切入點，針對WCDMA軟切換以及地鐵在隧道中高速移動等特性，在上海地鐵站點原有建設方案的基礎上，總結(jié)出了一系列地鐵內(nèi)站點方案設計新思路。關(guān)鍵詞：WCDMA 地鐵 RRU1 引言隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展及市民日常交通出行的需求，國內(nèi)諸多大中城市進行地鐵建設。上海已經(jīng)完成了10條地鐵線路建設，每天忙時上百萬人次以地鐵作為主要的交通方式。面對新的交通方式為，無論從無線網(wǎng)絡方案制定，還是網(wǎng)絡優(yōu)化等提出了新的挑戰(zhàn)。因此，網(wǎng)優(yōu)中心針對地鐵優(yōu)化成立了專項小組，展開了專項優(yōu)化。2 上

2、海地鐵原WCDMA站點建設方案2.1 地鐵覆蓋的設計要求：要保證用戶正常通話，地鐵內(nèi)需滿足一定的覆蓋需求，根據(jù)設計規(guī)范RSCP>-85dB。眾所周知，地鐵內(nèi)隧道的覆蓋主要以泄露電纜覆蓋為主，而漏纜又存在一定的信號損耗。本為以上海分公司選擇的某型號漏纜為例進行分析，具體漏纜參數(shù)詳見左表。2.2 漏纜覆蓋長度的計算：泄露電纜覆蓋距離主要分傳輸損耗和耦合損耗以及頻段有關(guān)。WCDMA使用的頻段為范圍為21302145M，因此我們以 2100MHZ漏纜參數(shù)為例進行分析，相關(guān)參數(shù)參見左表。如果車內(nèi)用戶手機的接收電平大于-85dB，其覆蓋舉例計算如下： 覆蓋距=(P-L1-L2-L4-L5+85dBm

3、)/L3 =(33-3-1-67-10+85)/7.1=5.21，即漏纜的覆蓋距離應控制在520米左右。2.3 RRU技術(shù)在上海地鐵中的應用隨著WCDMA技術(shù)的應用，眾多設備廠家推出了RRU（Radio Remote Unit）單元，RRU替代2G時期的功放，不僅是能夠?qū)崿F(xiàn)了網(wǎng)管監(jiān)控，同時一些穩(wěn)定性等方面均得到了提升。上海地鐵WCDMA地鐵均采用了RRU單元進行覆蓋。上海地鐵全部是由華為設備覆蓋，華為設備支持不同RRU設計成同一個小區(qū)。但同一個小區(qū)下，RRU數(shù)量一般不超過4個，否則由于會增加一個合路器會導致信號會有3dB的衰減。同時，上海大多數(shù)地鐵隧道超過1公里，甚至可達2公里以上。對于1公里

4、以上2公里以下的隧道基本隧道內(nèi)部采用一個RRU耦合進兩條泄露電纜，分別覆蓋兩邊站臺。而對于這些超長隧道，WCDMA建網(wǎng)初期綜合考慮漏纜的覆蓋距離為520米左右，因此設計方案為兩邊站臺各使用1個RRU往隧道內(nèi)覆蓋，而隧道正中由兩個背靠背的RRU，覆蓋往兩邊延伸，實現(xiàn)了隧道內(nèi)信號的覆蓋。詳見下圖：從上圖看出，RRU1與RRU2歸屬為A小區(qū)，RRU3與RRU4歸屬為B小區(qū)。從現(xiàn)場測試，該方案從覆蓋要求考慮完全滿足，但是該方案從網(wǎng)絡性能上考慮尤其是通話保持方面存在嚴重的缺陷。3 現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化分析：隨著WCDMA 用戶的增長，掉話成為影響用戶感知的重要指標。從網(wǎng)絡性能分析發(fā)現(xiàn)，部分超長隧道地鐵站的掉話率一直

5、居高不下較高。如下表：CellName掉話率CS掉話次數(shù)CS RAB總釋放次數(shù)南京西路2小區(qū)29.63827九亭站2小區(qū)25832源深體育中心2小區(qū)21.741046陸家嘴2小區(qū)21.571151虹梅路2小區(qū)19.57946中山公園2小區(qū)13.43967世紀大道2小區(qū)10.71181683.1 掉話原因分析：以世紀大道站掉話為例，利用后臺分析軟件進行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的掉話都是由于世紀大道2小區(qū)（CI：47752）向世紀大道3小區(qū)（CI：47753）的軟切換失敗造成。為了定位問題，對掉話小區(qū)進行了信令跟蹤，分析軟切換及1A事件信令。如如下圖所示： 綜合分析發(fā)現(xiàn)，UE在軟切換之前的測量上報1

6、a事件，47753小區(qū)信號突然上升，EcIo迅速超過激活集小區(qū)47752（Best cell）。但是從軟切換信令圖看， 16:50:22RNC下發(fā)激活集更新命令，要求將 47753( PSC 426)加入激活集，但RRC_ATIVE_SET_UPDATE沒有成功，最終導致掉話。同時查詢了室內(nèi)站點組網(wǎng)信息，CI 47752（PSC 471）覆蓋世紀大道站與科技館站之間的隧道，CI 47753（PSC 426）覆蓋世紀大道站與東昌路站之間的隧道,兩個RRU如圖1中所示，隧道內(nèi)為背靠背設計站點且分屬于不同的小區(qū)。掉話點估計在列車離開世紀大道站向東昌路站行進過程中，由于47753小區(qū)信號迅速上升，UE

7、無法及時將該無線鏈路加入激活集造成掉話。3.2 現(xiàn)場測試為了進一步確定掉話原因，針對地鐵站點進行現(xiàn)場測試。分析路測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，僅僅在間隔218ms的兩次測量上報中，激活集小區(qū)（擾碼 471）的EcIo迅速陡降10dB以上，監(jiān)視集小區(qū)（擾碼 426）EcIo迅速變好，因無法及時加入激活集而成為嚴重的干擾。參見下圖：通過后臺分析與前臺測試，我們基本可以定位大部分地鐵掉話是由于未及時切換導致。查看地鐵RRU分布圖來看，發(fā)現(xiàn)切換不及時主要發(fā)生在超長隧道里(距離>1km)，懷疑在地鐵高速移動中，背靠背RRU設計由于其重疊覆蓋區(qū)域不足，導致軟切換不及時而掉話。對比左右兩圖發(fā)現(xiàn)，無論事服務小區(qū)的RSCP

8、還是EcIo，在很短時間內(nèi)迅速變差。綜合后臺信令分析及現(xiàn)場測試分析，可以初步定位，地鐵在隧道內(nèi)高速移動，軟切換帶過小造成切換，信號迅速惡化而形成掉話。下面對地鐵切換帶進行分析。4 地鐵軟切換重疊區(qū)分析： 4.1 軟切換時長分析： WCDMA軟切換時長主要包括測試量上報時間，1A事件時長、RNC對軟切換的響應時間構(gòu)成。a)3GPP協(xié)議規(guī)定的物理層測量周期為200毫秒，UE將每200毫秒的物理層測量信息上報UE的高層處理。b）1A事件上報時長對于要求增加激活集小區(qū)的1A事件，詳細如下圖所示：當一個非激活集內(nèi)的小區(qū)，EcIo滿足下列條件，即：并持續(xù)一段時間，UE向RNC發(fā)送1A事件報告。通常情況下：

9、Reporting Range 默認值3dB，Time to Trigger的默認值為：320msc）RNC判決時長 同時考慮，RNC在收到UE的測量報告后迅速做出切換判決，通知目標基站建立無線鏈路，成功后向UE下發(fā)激活集更新命令，從信令跟蹤的情況分析，時長約為100120ms。綜上所述：一個普通的切換過程總時長為：200320100620640毫秒左右。4.2 軟切換重疊區(qū)分析 一個軟切換時長在640毫秒左右，現(xiàn)場經(jīng)驗看，確保軟切換正常在11.2秒移動的區(qū)域保證網(wǎng)絡信號的穩(wěn)定。而上海地鐵在隧道內(nèi)高速移動時，218ms內(nèi)主服務小區(qū)的信號迅速衰落10dB，遠遠不能滿足640ms才能完成

10、的軟切換需求。綜上所述，上海部分地鐵小區(qū)掉話問題正如前面所述，關(guān)鍵是：兩個小區(qū)間切換帶過小，一旦地鐵線路車速較快，造成切換不及時而掉話。5 RRU歸屬的優(yōu)化改造：5.1 優(yōu)化措施前期曾經(jīng)嘗試通過修改同頻切換參數(shù)，增加Reporting Range、減少Timetotrigger等手段希望體檢切換，但是從從Scanner的數(shù)據(jù)分析，在切換帶附近區(qū)域，源小區(qū)和目標小區(qū)的信號出現(xiàn)過快的交替，在不到200毫秒的時間內(nèi)由于無法及時將目標小區(qū)加入激活集，源小區(qū)Ecio可迅速衰落10dB以上，造成最終掉話。為了增大切換帶，提高切換成功率，故而將隧道內(nèi)同向的背靠背RRU由不同站劃歸至同一個站的同一個小區(qū)，從而避免背靠背RRU無法及時切換導致掉話。隧道內(nèi)兩個背靠背RRU之間使用一根光纖集連。改造前后的歸屬變化情況：改造前改造后 通過小區(qū)重新劃分后，隧道內(nèi)部兩個RRU合并為一個小區(qū)，將切換帶移向低速運動區(qū)域，避免高速移動區(qū)域切換，地鐵高速行駛中實現(xiàn)了不掉話。而隧道中間的兩個RRU和兩邊站臺的RRU之間又存在一個較大的切換帶，所以信號是漸變，確保了UE軟切換的正常。5.2 優(yōu)化前后路測對比 6、結(jié)束語：通過調(diào)整地鐵站點的小區(qū)的歸屬關(guān)系，有效地提升WCDA網(wǎng)絡性能，改善用戶感知。，該方法已經(jīng)在上海10條地鐵線上得到應用，同樣在大量的過江隧道中