5g網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題研究

5g網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題研究

0g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要性隨著5g時(shí)代的開始，全球主要經(jīng)濟(jì)體正在加快建設(shè)5g網(wǎng)絡(luò)。在政策支持、技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)下，中國(guó)5G產(chǎn)業(yè)也在快速發(fā)展中，各大運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)在大力建設(shè)自己的5G網(wǎng)絡(luò)，各大設(shè)備商也推出自己的5G終端。在如此廣闊的前景下，如何建設(shè)一張優(yōu)質(zhì)的5G網(wǎng)絡(luò)是各大運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)。5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化工作勢(shì)在必行。15評(píng)估網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的方法1.1dt測(cè)試現(xiàn)階段主要通過DT（路測(cè)）和CQT（呼叫質(zhì)量撥打測(cè)試）的方式來評(píng)估5G網(wǎng)絡(luò)性能，發(fā)現(xiàn)5G無線網(wǎng)絡(luò)中的問題。DT測(cè)試是使用測(cè)試儀表，按照規(guī)劃的路線進(jìn)行路測(cè)，測(cè)試時(shí)采用不同業(yè)務(wù)類型，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)測(cè)試指標(biāo)，評(píng)估5G網(wǎng)絡(luò)性能。DT主要用于面覆蓋和線覆蓋場(chǎng)景的評(píng)估，比如高鐵測(cè)試、高速測(cè)試以及簇優(yōu)化測(cè)試等。CQT測(cè)試是在特定的地點(diǎn)使用測(cè)試設(shè)備進(jìn)行一定規(guī)模的撥測(cè)，主要用于點(diǎn)覆蓋場(chǎng)景的評(píng)估，比如高流量商務(wù)樓宇、高價(jià)值居民區(qū)的測(cè)試。1.2性能測(cè)試測(cè)試具體測(cè)試內(nèi)容包括覆蓋性能測(cè)試、接入性能測(cè)試、時(shí)延測(cè)試、保持性能測(cè)試、移動(dòng)性性能測(cè)試等。覆蓋性能測(cè)試，采集網(wǎng)絡(luò)中SS-RSRP（同步參考信號(hào)接收電平）、SS-SINR（同步參考信號(hào)信干噪比）、PDCP（分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議）層數(shù)據(jù)速率等指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)邊緣指標(biāo)及均值計(jì)算覆蓋率，從而判斷網(wǎng)絡(luò)覆蓋是否滿足指標(biāo)要求。接入性能測(cè)試，分析終端接入5G網(wǎng)絡(luò)的能力，通過采集測(cè)試終端業(yè)務(wù)建立成功次數(shù)和業(yè)務(wù)建立嘗試次數(shù)來統(tǒng)計(jì)NR（新空口）業(yè)務(wù)建立成功率，從而判斷該區(qū)域下5G基站的接入能力，判斷是否存在接入擁塞，基站故障等問題。時(shí)延測(cè)試，統(tǒng)計(jì)終端PING包成功率及PING包時(shí)延。保持性能測(cè)試，分析終端在5G網(wǎng)絡(luò)的駐留能力，通過采集終端的NR上下文異常釋放次數(shù)，除以初始上下文建立成功次數(shù)、切換入成功次數(shù)、RRC（無線鏈路控制）連接建立成功次數(shù)之和，從而統(tǒng)計(jì)NR數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)掉線率指標(biāo)，判斷網(wǎng)絡(luò)中是否存在質(zhì)差小區(qū)。移動(dòng)性性能測(cè)試，通過采集網(wǎng)絡(luò)中切換出成功次數(shù)和切換嘗試次數(shù)來統(tǒng)計(jì)5G網(wǎng)絡(luò)切換成功率，從而判斷5G網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性性能是否良好。移動(dòng)性性能的好壞會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)的保持性能，網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能的好壞會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率、時(shí)延、接入性能、保持性能以及切換性能。25針對(duì)射頻調(diào)整的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則5G網(wǎng)絡(luò)初步建設(shè)完成后，通過網(wǎng)絡(luò)評(píng)估，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在覆蓋問題，常見的覆蓋問題有弱覆蓋、越區(qū)覆蓋、干擾以及切換問題等。覆蓋優(yōu)化的主要原則如下。a）先主后次原則：優(yōu)先解決面的問題，再解決點(diǎn)的問題，由主及次。b）成本優(yōu)先原則：從成本和效率方面考慮，先確保設(shè)置較為合理的方位角和下傾角后，主要通過調(diào)整Pattern（模式）及電子傾角等參數(shù)解決覆蓋問題，降低上站調(diào)整比例。c）預(yù)期明確原則：對(duì)優(yōu)化方案預(yù)期達(dá)到的效果和可能產(chǎn)生的影響要有清楚的認(rèn)識(shí)，盡量借助工具進(jìn)行預(yù)測(cè)驗(yàn)證。d）測(cè)試驗(yàn)證原則：所有的射頻調(diào)整方案要及時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)驗(yàn)證，由于射頻調(diào)整結(jié)果的不確定性較高，條件允許的情況下，調(diào)整與測(cè)試可同時(shí)進(jìn)行。e）問題收斂原則：射頻優(yōu)化過程中，要避免解決一個(gè)問題又引入新的問題。對(duì)于優(yōu)化動(dòng)作的影響要進(jìn)行仔細(xì)地評(píng)估，確保覆蓋問題的數(shù)量是收斂的。2.1發(fā)射功率受限于功放基站和終端的發(fā)射功率也是覆蓋能力的重要因素。發(fā)射功率越大，能接收到的信號(hào)越強(qiáng)。但是，發(fā)射功率受限于功放的能力，在元器件限制下，發(fā)射功率不能無限制擴(kuò)大。目前5G基站發(fā)射功率，每通道發(fā)射功率為34.9dBm,SSB（同步信號(hào)和廣播信號(hào)塊）發(fā)射功率為17.8dBm，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化需要適當(dāng)增加或者降低。2.2g增強(qiáng)覆蓋優(yōu)化由于5G的高頻段帶來的高損耗，弱覆蓋問題在5G網(wǎng)絡(luò)中顯得尤為明顯。導(dǎo)致弱覆蓋的原因有多種，比如基站站址選擇不合理導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性缺站，基站高度不合理導(dǎo)致覆蓋距離不足，基站天線被樓體山脈阻擋導(dǎo)致無法有效覆蓋，也有可能是施工原因?qū)е绿炀€安裝不規(guī)范等。傳統(tǒng)的弱覆蓋優(yōu)化策略主要通過調(diào)整天線方位角、下傾角以及增加設(shè)備功率參數(shù)等方式來解決。在5G網(wǎng)絡(luò)中，除了以上傳統(tǒng)優(yōu)化方法之外，還可以通過智能天線的大規(guī)模天線陣列技術(shù)來改善弱覆蓋問題，包括設(shè)置天線水平波束和垂直波束寬度，調(diào)整天線的波束方位角下傾角等。對(duì)于密集高樓場(chǎng)景，使用垂直面覆蓋比較寬的波束，提升垂直覆蓋范圍。對(duì)于利用室外站點(diǎn)覆蓋高樓的場(chǎng)景來說，難點(diǎn)在于高層的覆蓋，對(duì)于中、低樓層的區(qū)別不是很大，所以參數(shù)配置的重點(diǎn)應(yīng)圍繞高層的覆蓋效果。選擇配置垂直波寬25°是最佳選擇，同時(shí)根據(jù)覆蓋地點(diǎn)與小區(qū)天線的夾角，確定最佳的方位角。通過測(cè)試驗(yàn)證，選擇水平波寬65°、垂直波寬25°，達(dá)到了最佳的效果。廣覆蓋場(chǎng)景中，近點(diǎn)使用寬波束，保證接入，遠(yuǎn)點(diǎn)使用窄波束，提升覆蓋。重疊覆蓋場(chǎng)景中可以使用水平掃描范圍相對(duì)窄的波束，避免強(qiáng)干擾源。對(duì)于重疊覆蓋較強(qiáng)的區(qū)域，在保證覆蓋沒有明顯惡化的前提下，可以考慮適當(dāng)降低扇區(qū)的水平波寬來降低干擾。2.3基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)的影響5G網(wǎng)絡(luò)越區(qū)覆蓋容易導(dǎo)致終端上下行鏈路不平衡，出現(xiàn)頻繁切換以及話務(wù)高負(fù)荷等問題，嚴(yán)重影響基站性能。越區(qū)覆蓋的主要原因是天線掛高不合理，導(dǎo)致基站覆蓋過遠(yuǎn)，因此優(yōu)化思路是合理控制基站的覆蓋范圍。針對(duì)此種問題可以按照前述內(nèi)容合理設(shè)置天線垂直波瓣的寬度和天線下傾角。2.4天線下傾角、方位角因素的影響重疊覆蓋會(huì)造成乒乓切換并導(dǎo)致下載速率、SINR（信號(hào)與干擾加噪聲比）下降，與弱覆蓋一起發(fā)生時(shí)會(huì)導(dǎo)致無主服小區(qū)，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致切換失敗并掉話。產(chǎn)生重疊覆蓋的原因主要有基站選址不合理、天線掛高過高、天線方位角錯(cuò)誤、天線下傾角過小、小區(qū)布局不合理、周圍環(huán)境影響等。天線下傾角、方位角因素的影響，在密集城區(qū)里表現(xiàn)得比較明顯。站間距較小就容易發(fā)生多個(gè)小區(qū)重疊覆蓋的情況，一般需要通過減弱鄰區(qū)信號(hào)強(qiáng)度解決重疊覆蓋問題。優(yōu)化重疊覆蓋時(shí)需注意可能引起的弱覆蓋。由于引起重疊覆蓋的原因可能是多方面的，因此在進(jìn)行區(qū)域覆蓋優(yōu)化時(shí)，要注意優(yōu)化方法綜合使用。有時(shí)候需要對(duì)幾個(gè)方面都要進(jìn)行調(diào)整，或者由于一個(gè)內(nèi)容的調(diào)整導(dǎo)致相應(yīng)的其他內(nèi)容也要調(diào)整。因此在實(shí)際的問題中要進(jìn)行綜合考慮，需要調(diào)整的工程參數(shù)主要包括天線位置、天線方位角、天線下傾角以及發(fā)射功率等。2.5g總覆蓋和系統(tǒng)干擾5G系統(tǒng)小區(qū)干擾主要為系統(tǒng)內(nèi)干擾和系統(tǒng)外干擾。系統(tǒng)內(nèi)的干擾主要是用戶間干擾和PCI（物理小區(qū)標(biāo)識(shí)）模三模六干擾等。對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)干擾優(yōu)化策略，首先需要控制小區(qū)覆蓋，減少重疊覆蓋區(qū)域，合理設(shè)置5G天線覆蓋方位。在切換帶中盡量只保留源小區(qū)及目標(biāo)小區(qū)的信號(hào)，保持信號(hào)純凈。同時(shí)在前期PCI規(guī)劃時(shí)，應(yīng)避免相鄰小區(qū)PCI模三模六干擾。系統(tǒng)外的干擾主要是居民自購(gòu)不規(guī)范的信號(hào)放大器，考場(chǎng)屏蔽器，部分直放站異常等問題。這些干擾都會(huì)對(duì)5G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能造成很嚴(yán)重的影響。系統(tǒng)外的干擾首先需要用掃頻儀進(jìn)行掃頻測(cè)試，確定干擾源，然后協(xié)調(diào)對(duì)方拆除干擾源。2.6g小區(qū)切換管理切換問題主要有頻繁切換和切換失敗。頻繁切換是由于5G基站間重疊覆蓋問題導(dǎo)致的。終端在重疊覆蓋區(qū)域可以同時(shí)接收到幾個(gè)基站的信號(hào)，在這幾個(gè)基站間頻繁切換，增加系統(tǒng)控制信道負(fù)荷，影響系統(tǒng)性能，也影響用戶業(yè)務(wù)感知。解決方法是合理控制切換帶，合理設(shè)置5G天線水平波束寬度、垂直波束寬度和基站方位角下傾角。切換失敗是由于兩個(gè)基站之間無法進(jìn)行切換導(dǎo)致用戶業(yè)務(wù)中斷，主要原因是5G小區(qū)間鄰區(qū)配置不完善，5G小區(qū)切換門限或者切換時(shí)延設(shè)置不合理等。解決方法是保持小區(qū)間合理的切換帶，從而提高系統(tǒng)切換成功率。2.7g增強(qiáng)信號(hào)接收指標(biāo)下行鏈路是指從基站到終端側(cè)，下行覆蓋問題會(huì)導(dǎo)致終端無法接收到基站的信號(hào)，從而導(dǎo)致一系列掉線、連接失敗等問題。下行覆蓋問題主要通過RSRP（參考信號(hào)接收電平）和SINR指標(biāo)進(jìn)行分析排查。5G引入大規(guī)模天線實(shí)現(xiàn)波束賦形，通過窄波束將能量定向投放到用戶位置，相對(duì)傳統(tǒng)寬波束方案可提升信號(hào)覆蓋，同時(shí)降低小區(qū)間用戶干擾。同步廣播信道以波束掃描的方式發(fā)送，下行共享業(yè)務(wù)信道采用動(dòng)態(tài)波束跟蹤模式。因此5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋相對(duì)靈活，可通過調(diào)整賦形權(quán)值，實(shí)現(xiàn)不同的覆蓋形態(tài)，滿足不同的覆蓋場(chǎng)景，隔離不同用戶間的業(yè)務(wù)波束空間，降低了干擾，更容易實(shí)現(xiàn)多用戶MIMO（多輸入多輸出）。2.8下行覆蓋的優(yōu)化上行鏈路是指終端到基站側(cè)，覆蓋范圍主要由終端發(fā)射功率決定，但是受到終端設(shè)備限制，終端發(fā)射功率相對(duì)于基站側(cè)較小，因此，需要對(duì)上行覆蓋進(jìn)行優(yōu)化，保證上下行覆蓋范圍一致。在進(jìn)行上行覆蓋規(guī)劃時(shí)，基站的站間距必須合理設(shè)置。除了需要設(shè)置合理的基站站間距，在優(yōu)化過程中，還需要特別注意上行干擾問題，上行干擾會(huì)導(dǎo)致上行信號(hào)被淹沒在干擾中，從而導(dǎo)致基站無法解調(diào)上行信號(hào)。2.95天線參數(shù)優(yōu)化在5G覆蓋優(yōu)化過程中兩大關(guān)鍵任務(wù)是消除弱覆蓋，消除重疊覆蓋，優(yōu)先解決RSRP弱覆蓋問題，再解決SINR質(zhì)差問題。優(yōu)化前需要開展工程質(zhì)量整改，保證基站無故障。工程參數(shù)調(diào)整內(nèi)容有NR小區(qū)發(fā)射功率、主輔同步信號(hào)功率配置、機(jī)械下傾角、方位角天線掛高、天線位置、站址調(diào)整。工程參數(shù)調(diào)整原則是優(yōu)先對(duì)天饋物理參數(shù)調(diào)整，其次進(jìn)行功率配置調(diào)整?；A(chǔ)參數(shù)配置優(yōu)化主要有頻點(diǎn)、PCI、隨機(jī)接入信道配置、鄰區(qū)配置以及切換門限等參數(shù)。智能天線權(quán)值配置優(yōu)化主要包括調(diào)整方位角偏移、電子下傾角、水平波束寬度、垂直波束寬度等。室外場(chǎng)景可以通過新增AAU（有源天線單元）小區(qū)或規(guī)劃站址，宏站站址規(guī)劃時(shí)需保持站間距在500m以內(nèi)。室內(nèi)場(chǎng)景，根據(jù)室內(nèi)場(chǎng)景特點(diǎn)考慮利舊或新增室分系統(tǒng)解決室內(nèi)覆蓋，可以通過微站進(jìn)行局部覆蓋，也可以通過室外宏站覆蓋室內(nèi)。覆蓋優(yōu)化涉及4G和5G兩張網(wǎng)絡(luò)，首先要保證錨點(diǎn)4G小區(qū)覆蓋良好，無弱覆蓋、越區(qū)覆蓋和無主導(dǎo)小區(qū)問題，業(yè)務(wù)性能良好，切換關(guān)系合理，抑制乒乓切換。這樣才能保證5G用戶能夠順利錨點(diǎn)到5G網(wǎng)絡(luò)，5G小區(qū)覆蓋優(yōu)化調(diào)整的同時(shí)，4G錨點(diǎn)小區(qū)則需要同步進(jìn)行調(diào)整。35錨點(diǎn)策略建議現(xiàn)階段我國(guó)各省市5G網(wǎng)絡(luò)主要采用NSA（非獨(dú)立組網(wǎng)）建設(shè)，以現(xiàn)網(wǎng)4G站點(diǎn)作為錨點(diǎn)，因此針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，需要同時(shí)針對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問題進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化，并確認(rèn)錨點(diǎn)方案。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中5G和4G基站一比一組網(wǎng)時(shí)，5G小區(qū)的覆蓋優(yōu)化目標(biāo)與4G錨點(diǎn)小區(qū)覆蓋保持一致即可。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中5G基站數(shù)量多于4G基站時(shí)，采用NSA組網(wǎng)，則需要對(duì)鄰近5G小區(qū)配置同錨點(diǎn)小區(qū)，并對(duì)5G小區(qū)添加5G鄰區(qū)，接入同一錨點(diǎn)小區(qū)時(shí)，5G小區(qū)之間完成切換。錨點(diǎn)優(yōu)先級(jí)策略如下，當(dāng)4G網(wǎng)絡(luò)中的5G多模終端駐留在非錨點(diǎn)屬性的小區(qū)時(shí)，優(yōu)先切換到NSA錨點(diǎn)屬性小區(qū)，保障5G多模終端的用戶體驗(yàn)。連接釋放時(shí)，系統(tǒng)向NSA終端下發(fā)錨點(diǎn)優(yōu)先級(jí)最高的專用頻點(diǎn)優(yōu)先級(jí)信息，如果有多個(gè)錨點(diǎn)，則按照優(yōu)先級(jí)最高的排序，從而保證NSA終端盡量駐留在錨點(diǎn)小區(qū)。45分析的g覆蓋能力4.1網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況選擇一個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化驗(yàn)證，評(píng)估該區(qū)域5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況，通過前后優(yōu)化對(duì)比驗(yàn)證覆蓋提升策略的有效性。某地市區(qū)域內(nèi)5G基站分布情況如圖1所示。該區(qū)域內(nèi)共計(jì)有15個(gè)5G基站，覆蓋面積為約2.5km4.2整體優(yōu)化方案及其實(shí)施效果錨點(diǎn)小區(qū)配置不完善問題分析，當(dāng)車輛由北向南測(cè)試到梅石路時(shí)，5G服務(wù)小區(qū)占用流虹西路富士山1扇區(qū)，服務(wù)小區(qū)距離問題路段500m，且未占用到近站點(diǎn)公安大廈1扇區(qū)最強(qiáng)信號(hào)，導(dǎo)致該路段信號(hào)覆蓋差，RSRP只有-108dBm。針對(duì)錨點(diǎn)小區(qū)配置不完善的問題采取優(yōu)化措施，將4G基站公安大廈51與5G基站松陵公安大廈1扇區(qū)互配為錨點(diǎn)鄰區(qū)。優(yōu)化方案實(shí)施后，對(duì)該路段進(jìn)行再次測(cè)試對(duì)比驗(yàn)證，分析得出該路段RSRP比之前有了較大的提升，從最初的-108dBm提升到當(dāng)前的-80dBm。弱覆蓋問題分析，當(dāng)車輛行駛至笠澤路與鱸鄉(xiāng)南交叉口，5G服務(wù)小區(qū)占用電信大樓樓頂基站3扇區(qū)信號(hào)，此時(shí)RSRP為-114dBm,SINR為8dB，該路段5G信號(hào)弱。針對(duì)弱覆蓋問題采取解決措施，調(diào)整仲英大道2扇區(qū)，通過波束賦形將該扇區(qū)下傾角調(diào)整至3°，5G小區(qū)功率調(diào)整為40W，作為主覆蓋扇區(qū)。調(diào)整東恒盛宿舍2扇區(qū)，通過波束賦形將該扇區(qū)電子波束調(diào)整到120°，避免對(duì)該區(qū)域造成重疊覆蓋。同時(shí)該區(qū)域還存在5G鄰區(qū)配置不完善問題，已通過鄰區(qū)優(yōu)化解決。對(duì)于該區(qū)域存在的結(jié)構(gòu)性缺站問題，目前已經(jīng)規(guī)劃在此區(qū)域建設(shè)5G基站來解決覆蓋問題。4.3g網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力測(cè)試優(yōu)化前后覆蓋率及SINR對(duì)比如圖2所示。經(jīng)過上述優(yōu)化后，我們?cè)俅螌?duì)該區(qū)域的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力進(jìn)行