5G优化案例高铁隧道内5G网络质量提升的研究Word下载.docx
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-97.9
8.83
64.69%
46.86%
1.22
25.64
29.25%
相差
7.58
-1.32
40.55%
23.97%
-1.3
-45.82
-28.67%
备注:
移动测试速率较差由于测试卡限速原因,速率偏低
由于京张高铁的重要性,在其他手段受限的情况下,如何通过优化手段快速改善5G覆盖,降低掉线率,成为当前面临的艰巨挑战。
二、分析过程
3.1分析结论
考虑到京张高铁各个隧道的覆盖率相当,以清华园隧道测试结果进行分析,结合轨道测试和定点测试结果,初步给出覆盖差原因:
1)高铁列车衰减:
隧道内车厢外定点测试平均RSRP-75dbm,而高铁车厢内测试平均RSRP-105dBm,高铁衰减>30dBm;
2)多普勒频偏:
京张高铁车速最高可达350公里/小时,受多普勒频偏现象影响,误码率
高,导致接入困难,掉线高;
3)切换多:
隧道内各RRU单独一个小区,隧道内切换频繁;
4)现场条件:
隧道内为漏揽2T2R覆盖,现场布放条件限制,RRU平均间距500米。
通过深入挖掘掉线问题原因,结合随机接入成功率以及误码率确定原因2多普勒频偏和
原因3切换多共同作用,是导致问题的主因,有优化空间。
原因1、原因4由于实际条件限制,短期难以实施调整方案。
另外,而与移动RSRP相差8dB,主要是由于移动的2.6G频段优势,目前尚无可用的技术手段弥补差距。
与移动相比,频段劣势主要在于:
1)漏缆衰减:
3.5G要比2.1G差至少4dBm(已包含传输损耗和漏缆的天线增益);
2)空间损耗:
3.5G要比2.1G差约3dBm;
3.2分析过程
当前驻留比和覆盖率均低,考虑到设备功率已升至最大值,优化手段受限,因此决定从驻留比入手,寻找优化空间。
由于测量、随机接入和掉线均会影响驻留比,现从这三个方面开展分析。
3.2.1测量及掉线现象
以清华园隧道为例,高铁由北南行驶,出现掉线事件。
掉线时测量RSRP为-122.71dBm,邻区信号均低于隧道内B1门限-110dBm,掉线后很长一段距离测量报告中没有5GNRRSRP指标。
考虑到由于车厢衰减较大,理论计算车厢内RSRP应主要在-105dBm至-115dBm之间,实际测量报告5GRSRP低于B1门限-110dBm,导致线路上常常没有触发测量报告上报。
对各类型测量异常现象进行统计,并计算采样点及占比如下:
异常类型
样本点数
占比(%)
未上报B1测量报告
1717
83.51
NR基站发起异常释放
82
3.99
下发B1测量过晚
236
12.58
3.2.2随机接入现象
下图为清华园隧道随机接入成功率时序变化图,隧道内随机接入成功率比较差。
统计全线路隧道内小区占用情况,四个隧道内共52个5G小区,平均各次测试占用37
个小区,占比71%。
查看轨迹图可发先,即使随机接入成功后也往往立刻掉线:
3.2.3误码率统计
统计隧道内误码率,误码率较高,且波动较大。
由饼状图可知误码率5%到30%占总体的79%,高误码区域占比较大,误码问题严重。
3.2.4
1
22
43
64
85
106
127
148
169
190
211
232
253
274
295
多普勒频偏与切换多
通常高速用户会受到多普勒频偏的影响,导致前反向消息解调性能变差,进而导致误码率高,频偏的影响目前没有量化标准,主要是受以下两个因素的影响:
①运动前进方向和基站到用户方向的夹角,角度越小,频偏的影响越大②终端用户运动的速度,速度越大,频偏的影响越大。
推测由于频偏现象导致误码率高,进一步导致测量上报少、随机接入失败多、掉线多,从而降低了5G驻留比。
同时由于小区多,频繁的小区变换进一步强化频偏对5G驻留比的负面影响。
3.2覆盖对比:
2.1G与3.5G
车厢外定点测试情况:
LTE2.1G平均RSRP-64dBm,NR3.5G平均RSRP-75dBm,差11dBm,
此时主要是漏揽+空间的损耗,指标如下:
高铁车厢内测试情况:
LTE2.1GRSRP-92dBm,NR3.5GRSRP-108dBm,差11~16dBm,此时主要是漏缆的+空间+高铁列车的损耗,测试情况如下:
三、解决措施
4.1优化思路
考虑到短期内更换高功率设备、替换隧道内覆盖方案困难较大,设备已设置最大功率,没有功率优化空间。
本次优化通过减少多普勒频偏影响以及减少切换频次,来提升5G覆盖情况,手段如下:
1、通过进行小区合并,减少切换;
2、通过高铁特性参数优化,减少多普勒频偏带来的接收机解调性能恶化;
3、优化4/5G协同参数,提升驻留时长,并尽可能多的保留测量数据。
由于小区合并、高铁特性等特性功能当前基站版本不支持,需要升级至试验版本。
考虑到整体网络的安全要求,先对清华园隧道分别验证小区合并和高铁特性效果,再对其他隧道进行推广。
4.2小区合并
4G阶段小区合并就广泛应用与高铁场景,并有明显的效果。
华为设备4G阶段最大支持
6个RRU合并,5G支持最大12个RRU合并。
清华园隧道内共规划13个5G小区进行HyperCell操作,一个小区最大支持12个RRU
合并,实施方案为6+7规划两个合并小区,规划合拼如下;
NRDU小区名称
NRDU小区合并后名称
PCI
合并后PCI
京张高铁清华园隧道(5G)_1
630
京张高铁清华园隧道(5G)_2
631
京张高铁清华园隧道(5G)_3
632
京张高铁清华园隧道(5G)_4
795
京张高铁清华园隧道(5G)_5
796
京张高铁清华园隧道(5G)_6
797
京张高铁清华园隧道(5G)_7
京张高铁清华园隧道(5G)_13
675
843
京张高铁清华园隧道(5G)_8
676
京张高铁清华园隧道(5G)_9
677
京张高铁清华园隧道(5G)_10
792
京张高铁清华园隧道(5G)_11
793
京张高铁清华园隧道(5G)_12
794
实施后平均RSRP提升3.36dBm,平均SINR提升了5.53dB,覆盖率提升了44.95%,NR占比提升了56.54%,上下行平均速率提升了0.13/1.44Mpbs;
平均RSRP(dBm
)
平均SINR(dB)
覆盖率(RSRP
≥-110&
SINR
≥-3)
占用NRSCG
总的时长/总的测试时长
*100%)
上行平均速率(Mpbs)
下行平均速率(Mpbs)
验证前
-110.19
7.32
11.74%
20.92%
1.74
102.28
小区合并
-106.83
12.85
56.69%
77.46%
1.87
103.72
提升幅度
3.36
5.53
44.95%
56.54%
0.13
1.44
4.2特性参数优化、减少多普勒频偏影响
高速移动特性开启及脚本方案
实施后平均RSRP提升0.69dBm,平均SINR提升了0.45dB,覆盖率提升18.14%,NR占比提升15.2%,上下行平均速率提升了11.28/15.24Mpbs。
高速特性
-106.14
13.3
74.83%
92.66%
13.15
118.96
0.69
0.45
18.14%
15.20%
11.28
15.24
4.34/5G协同相关参数优化
由于NAS场景下,终端是根据测量门限开启对5G的测量,在工程优化阶段可以把B1
门限设置小,提升5G驻留以便让优化人员更好了解隧道实际覆盖情况。
✓NSADCB1事件RSRP门限,建议配置-124dBm,
✓PSCellA2事件RSRP门限,高铁建议保守配置-127dBm
4.4参数推广
南口隧道、居庸关隧道和新八达岭隧道小区合并和高速移动特性同时实施,参数推广后优化效果如下:
4.4.1南口隧道
平均RSRP提升3.70dBm,平均SINR提升了4.09dB,覆盖率提升了60.66%,NR占比提升了67.67%。
上下行平均速率提升了8.47/93.25Mpbs。
优化前
-108.79
11.09
25.61%
32.33%
0.76
36.91
优化后
-105.09
15.18
86.27%
100.00%
9.23
130.156
整体幅度提升
3.70
4.09
60.66%
67.67%
8.47
93.246
优化前后对比图如下:
Ø
SSRSRP图层
SSSINR图层
优化前优化后
4.4.2居庸关隧道
平均RSRP提升4.40dBm,平均SINR提升了3.57dB,覆盖率提升了58.93%,NR占比提升了56.74%。
上下行平均速率提升了7.44/45.90Mpbs。
-109.51
10.73
18.64%
26.44%
1.32
57.58
-105.47
14.3
77.57%
83.18%
8.76
103.48
4.40
3.57
58.93%
56.74%
7.44
45.90
4.4.3新八达岭隧道
平均RSRP提升0.55dBm,平均SINR提升了0.90dB,覆盖率提升了43.90%,NR占比提升了56.16%。
上下行平均速率提升了12.39/157.69Mpbs。
-108.36
11.98
26.54%
33.25%
1.62
73.53
-107.81
12.88
70.44%
89.41%
14.01
231.22
0.55
0.90
43.90%
56.16%
12.39
157.69
四、经验总结
5.1优化成效
经过本次优化,京张高铁隧道内平均SINR提升了3.75dB,覆盖率提升了58.38%,NR驻留比提升了73.69%,上行平均速率提升了5Mbps,下行平均速率提升了99Mbps。
平均RSRP(dBm)
上行平均速率(Mbps)
下行平均速率(Mbps)
-106.21
13.9
82.52%
96.58%
8.31
171.37
-0.73
3.75
58.38%
73.69%
5.79
99.91
5.2经验总结
由于5G采用了更高的频段,传播损耗更高,对终端所处的无线环境要求也更苛刻。
而用户对5G又有更高的服务质量要求,这为网络优化带来全新的挑战。
同时在NSA组网下4/5G协同的要求也使这一挑战更加艰巨。
在当前阶段,并不能一直保证5G测试终端一直驻留在5G网络中,在寻找更高效准确的测试方式的同时,如何利用有限的测试数据,分析并解决网络问题,需要我们共同探索。
本次研究就是在高铁场景下的一次探索。
从测试结果看,在3.5G频段上传统覆盖方式难以达到LTE时期的覆盖强度,这使得5G网络对高铁场景下的负面因素更加敏感。
因此小区合并、高铁特性的应用可以带来显著的效果。
同理,待室外连续覆盖后,可将此参数继续推广至高铁全线。
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- 优化 案例 隧道 网络 质量 提升 研究