VOLTE“两维五阶”优化法，打造高铁精品网标杆

来源:用户上传      作者:崔聚奎 高东良 曹俊

　　【摘要】    伴随着移动互联网的快速发展，VoLTE用户井喷式增长，VoLTE对网络的要求比LTE更高，高铁网络面临着频率资源紧张，用户数多，上行容量受限，频偏效应等一系列问题;因此，为实现高铁场景高品质优化要求，以“打造高铁VoLTE精品网标杆”为核心目标，围绕两个关键要素“客户感知良好、网络质量稳定”，按照“两维五阶”方针开展高铁VoLTE专网集中优化。两维，即两个维度：规划和优化。五阶即：夯实覆盖、提升容量、抬升质量、提高驻留、优化算法。
　　【关键词】    VOLTE保障    高铁精品网    两维五阶    优化体系
　　一、一个目标
　　围绕“打得通听得清”的目标，VoLTE 高铁专网路测指标要求如下：
　　二、两个维度分析
　　规划是基础，优化是手段。九层之台，起于累土，合抱之木，生于毫末，良好合理的网络结构是保障高铁VoLTE感知的基础，同时通过高效优化充分为网络赋能;两者相辅相成，共同作用，才能有效保障高铁网络质量稳定，提升用户感知、打造出高铁VoLTE精品网。
　　高铁规划优化需要充分考虑其场景特点，高铁作为热点业务场景，无线网覆盖与通常的普通公网覆盖相比，有明显区别和特点：
　　1、多样性：高铁运行场景在城市与城市之间，包括站台和高铁沿线覆盖，而存在隧道、桥梁、弯道等情况，因此覆盖复杂多样化;
　　2、线性覆盖：高铁的网络覆盖主要为轨道的沿线，其呈线性分布;
　　3、速度快：高铁的运营时速达300km/h，高速行驶势必带来更多网络多普勒频移，且对用户小区间切换和重选提出更高要求。
　　4、高损耗：高铁的车厢为金属材料，且为密闭式厢体设计，信号屏蔽度高，穿透损耗大。同频段不同车型的信号穿透能力不同;同车型不同频段信号穿透能力也有差异;
　　三、五阶落地
　　对于高铁VoLTE业务质量的提升，从夯实覆盖、提升容量、抬升質量、提高驻留、优化算法五阶进行落地。
　　3.1夯实覆盖
　　3.1.1站址规划
　　站址不合理会导致未接通、掉话等异常事件，以及因CCE分配失败导致丢包，产生吞字问题;对高CCE分配失败与站间距进行关联，得出结论：间距越大CCE分配失败比例越高。
　　因此对于宏站的规划，需综合考虑站轨距、站间距以及站点分布情况;站轨距控制在80米到150米之间，相邻站点于两侧交错分布，形成“之”字型，利于车厢内信号均衡。
　　对于隧道内分布，除隧道两头外，内部每500米一个避车洞，为方便施工，LTE 漏缆500米一段，即站间距0.5公里。
　　3.1.2覆盖优化
　　常见的覆盖问题主要有如下几种情况：1） 邻区缺失引起的弱，2） 天线方位角/下倾角不合理，3） 参数设置不合理引起的弱覆盖，4） 缺少基站引起的弱覆盖，5） 越区覆盖;
　　对于缺少基站的弱覆盖，应通过新增基站以提升覆盖;针对高铁的双RRU背向安装覆盖场景（即1个方向1个RRU覆盖），在无法新建物理站点的场景，可以考虑采用4T4R;
　　注：4T4R为同一抱杆，新增一个RRU，与原有RRU双拼为一个4T4R，该方案最大可提升覆盖半径3dB，站间距提升最大可达20%左右。
　　对于天线方位角和下倾角不合理的问题，需进行精细化调整。站轨距50米以内，就要缩减其站间距，使用A站覆盖B站站下。站轨距50米以上，本站覆盖本站。
　　调整前，需确认天线方向和垂直半功率角的天线图，获取水平及垂直半功率波瓣宽度及电下倾，有效的使用主旁瓣。
　　3.2提升容量
　　3.2.1 VOLTE 对数据业务的影响
　　随着VOLTE业务发展，高铁QCI=5的承载增长200%，激活用户数增加50%，低速率小区增加明显。高铁场景负荷高，PRB资源有限，且优先分配给QCI更高的专载业务和信令使用。类QCI等级较低的浏览类等业务传输时延会明显变大增大，乱序比例上升导致重传。
　　低速率小区优化
　　针对高铁低速率小区，结合上述分原因进行针对性的优化，涉及到的具体参数如下，逐步进行了切换、调度类参数及上行TA定时器等修改。
　　容量预测及扩容
　　如下图所示，高铁小区激活用户数与页面下载速率成反比，当小区激活用户数区间在300～400时，速率低于500Kbps。
　　因此对一周5次以上最大用户数超过400个的小区载波扩容，对于一周内5次最大用户是超过600个的进行三载波扩容。
　　3.2.2 VoLTE 业务优先接入
　　预留一定资源，在小区接入受限时优先接入VoLTE用户，从而保证人流密集的业务体验。通过预留一定的用户数，在小区接入规格受限时，对预留接入用户进行判断，如果用户接入几秒后建立QCI1承载，则判断为语音用户，保持接入并可以剔除一个数据用户（可选）;否则判断为数据用户，释放该用户。
　　3.3抬升质量-基于 ECO 的公专网协同
　　目前高铁因容量需求，采用双频组网，专网使用1.8G/2.1G频点，高铁和公网均按照带宽部署的，存在重叠，导致SINR值降低，易产生未接通/掉话等异常风险或者MOS低，影响网络质量和用户感知，因此需要对公专网干扰进行优化;
　　3.3.1方案原理
　　利用ECO进行公专网干扰动态RB调度和功率错峰调整，匹配列车到站及驶出时间，启动专网小区休眠或激活机制，启用或限制对应公网小区重叠频带的PRB资源调度。
　　3.3.2方案效果
　　公专网协调对页面下载速率增益明显。专网下载速率由442.8kbps升到677.1kbps，同比上涨52.9%。 　　3.4提高驻留-基于SPID的高速用户迁回
　　3.4.1高脱网区域分析
　　基于SEQ平台以两个RRU物理点之间为簇单位，提取脱网数据，根据距离进行簇归属，得出每簇脱网次数。对高脱网区域开启基于SPID的高速用户迁回功能。
　　3.4.2 SPID 方案原理
　　高铁网络实际运行中遇到2个重要问题：
　　1、专网资源被公网用户占用，导致高铁网络负荷高;
　　2、专网用户脱网后难以返回专网，高铁用户驻留公网，业务体验差。
　　车站周边区域公网用户多，且依靠速度不易区分公专网用户，因此需要利用SPID来进行公专網用户的迁入迁出。
　　用户识别
　　公网用户识别：低速段专网低移动性驻留：长时间内（60分钟/30分钟），用户处于同一低速段;当标记公网用户从非低速段的专网eNodeB接入时，则对该用户清除标识，识别的公网用户乘坐高铁的场景。
　　专网用户识别：发生专网到公网TAU（oldTAC=专网TAC）;如果是eNodeB或MME已识别的迁出公网用户发生TAU，则不进行迁回;
　　驻留控制
　　专网eNodeB：根据SPID下发用户专用优先级，将公网用户迁出专网。
　　公网eNodeB：根据SPID下发用户专用优先级，将专网用户迁回专网
　　3.4.3方案效果
　　列车测试评估
　　迁回功能测试，用户在功能未开通时脱网重新接入时间66.3秒，功能开通后终端脱网后重新接入专网的时间4秒。对迁出功能测试，用户在站下接入专网超过30分钟后被迁出到公网;
　　SEQ 效果评估
　　通过SEQ用户行为数据分析，统计对比高铁和公网用户单据。高铁用户功能开通前后脱网返回专网的时间减少193秒，降幅86%;开通专网站点的平均用户数减少30%。
　　3.5优化算法
　　3.5.1 VoLTE 业务分层特性
　　现网高铁双层组网采用1.8G+2.1G组网方案。同站共覆盖，频段天然差异，共站2.1G频段的覆盖容量要好于1.8G频段。相对于数据业务，VoLTE语音对切换和覆盖更为敏感。语音QCI1业务优先驻留2.1G频段，数据业务保持1.8G频段，实现优质语音。
　　3.5.2 VoLTE 特性参数
　　高铁场景移动快速，穿损高，信号波动剧烈，半静态调度及DRX等不适宜该场景，且高铁瞬时话务量高，对CCE调度、预调度、IBLER目标值等调度类参数也有不同要求。
　　CCE上下行比例
　　个别场景存在丢包，分析3/8子帧的上行CCE拥塞导致调度不及时，引起丢包，上行控制信道相对下行容易受限，因此修改上下行CCE比例为10比1，提升上行CCE资源占比。调整后，上行CCE分配成功率由89%提升至97%。
　　上下行MCS选阶调整
　　高速移动场景空口信号发生快衰时，上下行MCS选阶可能瞬时与信道变化不匹配，导致初传误包。针对高铁快衰场景的VoLTE业务，加快MCS选阶调整机制，快速匹配高铁信道变化，减少误包。
　　四、总结
　　VOLTE业务对网络的需求更大，对提升服务能力和品牌价值意义巨大。
　　高铁作为热点场景，网络业务特性更复杂，面临着频率资源、上行容量、频偏效应问题，需要更加系统、精细化的优化思路，全面提升网络支撑能力。
　　以两维五阶优化体系为支撑，从覆盖、容量、策略及算法等维度入手，完善并强化高铁专网保障思路，实现高铁场景高品质优化要求，网络提质增效。
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