GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN网络协同优化

爱卫生

付费下载自CNKI论文期刊网。发表于《移动通信》2012年07期。

已分享至论坛城通网盘，下载地址：http://www.400gb.com/file/9794358。

【作者】 郭宝;

【作者简介】郭  宝：网优工程师，中北大学工程硕士，山西省优秀科技工作者，山西移动二级专家。现任职于中国移动通信集团山西有限公司太原分公司，长期从事无线网络优化工作，曾独立负责太原地区的GPRS、TD无线优化工作。拥有授权国家发明专利一项，出版专著一本，发表论文40余篇。

【作者单位】 中国移动通信集团山西有限公司太原分公司;

【关键词】 四网协同; 数据业务; 承载效率; 覆盖; 邻区优化; 协同优化;

【摘要】 目前2G网络不堪重负,而TD-SCDMA网络相对轻载,WLAN无法给用户带来无间断的宽带数据业务保障,TD-LTE网络尚处于规模试验阶段。对此,文章从四网协同的背景入手,分析了GSM、TD-SCDMA、WLAN和TD-LTE四网协同优化的措施与效果。

1   四网协同背景

随着移动互联网的快速发展，用户对移动数据业务的需求不断攀升，移动数据流量迅猛增长。从用户使用业务的角度来说，尽管近年来流量套餐资费逐年下降，但是用户手机上网还是以低流量的轻应用为主，流量在50M以下的用户占七成以上，资费仍然是制约用户流量的主要因素。移动数据流量主要集中在2G与WLAN网络。2G网络数据业务占用的无线信道资源已超过语音业务；在部分区域，由于数据业务吞噬了大量的无线信道，导致语音业务只能使用半速率，影响了通话质量。但大量占用无线信道的数据业务并没有带来相应的无线流量，大量的即时消息类业务申请的数据包很小，却也占用了同样的资源，造成了宝贵的无线信道资源的浪费以及数据业务承载效率的低下。WLAN由于技术限制，难以形成连续覆盖，局限于热点，缺乏统一规划。目前，WLAN网络流量虽然急速增长，但是用户较少，而且“热装冷用”的现象客观存在。

TD-SCDMA网络已颇具规模，但是由于前期终端的制约，用户使用感知不尽如人意。另外，TD测试终端的平均接收电平比商用终端高10dB～14dB，使得已经按照测试终端连续覆盖的道路和区域，在用户的实际使用过程中，出现了大量的弱覆盖点，导致频繁的互操作，严重影响了使用感知。还有，在TD网络优化过程中，运营商过于要求指标，导致设备厂家设置了不合理的2/3G互操作门限，使TD终端及早地重选、切换至2G网络。另外，新发展的TD终端一部分仍驻留在2G网络，客观上增加了本已超负荷的2G网络的压力。而LTE网络尚处于规模试验阶段。因此，需要统一考虑四网协同来满足用户不同程度的无线数据业务需求。

2   GSM网络的主要问题及优化措施

近年来2G网络数据流量持续高速增长，数据业务负荷压力越来越大。然而，数据业务承载效率却较低。随着智能终端的迅速普及，移动QQ与微博业务受到越来越多用户的青睐，这些即时消息类业务只申请很小的数据包，但网络根据其终端类型，为其分配同样的无线时隙，造成了较大的浪费。EGPRS理论上可以达到59.2kbps的无线传输速率，而某省会城市2G网络实际承载效率仅为3.86kbps。另外，数据业务承载效率低，但是数据业务占据了大约60%的无线信道资源，造成了语音业务大量使用半速率等，影响通话质量。EGPRS网络亟待提升数据信道承载效率，满足用户的业务需求；同时为语音业务提供充足的资源，降低网络底噪干扰，提高通话质量。

2.1 提高EGPRS覆盖率

EGPRS理论无线传输速率为59.2kbps，而GPRS通常使用的CS-2编码理论速率为13.4kbps，两者相差较大。提升EGPRS覆盖率将有效提升数据业务承载效率。某市12月道路测试的EGPRS覆盖率平均只有96.92%，其中一网格的EGPRS覆盖率仅为89%。分析后发现EGPRS覆盖率低的原因主要有两个，第一：PCU_B和PCU2_D（诺西设备）混插；第二：SEGMENT（诺西设备一种逻辑小区，专用接入支持EDGE终端）小区拥塞严重，接入申请过多，最大复用度达到9TBF/TSL（可接入的最大值），从而造成终端不能接入EDGE BTS，而占用GPRS BTS。

针对第一种情况，因为PCU2_D板的处理能力是PCU_B的两倍，将PCU_B板替换为PCU2_D板是较理想的优化措施。如果不能及时替换板卡，需要对网格内小区所在PCU类型进行统计，将PCU_B下涉及终端流动的小区调整到PCU2_D下。这样在道路测试时，测试终端占用的小区都在PCU2_D板下，避免了不同板卡间小区重选占用GPRS的情况。另外，将室内覆盖小区或不影响流动道路覆盖的小区调整至PCU_B下，保持不同板卡的负荷均衡，避免PCU2_D板下挂小区过多而带来的负面影响。

针对第二种情况，在满足语音业务需求的情况下，可对话音数据均忙的小区进行扩容载频或小区分裂，对于扩容困难的小区可暂将小区改回为EDGE/GPRS混用模式。

PCU混插问题解决后，EDGE覆盖率从89.0%提升到了99.9%，提升显著；EDGE BTS拥塞问题优化后，EDGE BTS复用度从7.88降低到3.94，GPRS BTS复用度由6.3降低到3.15，其最大复用度也有明显的下降。实地测试指标显示，EGPRS覆盖率从95.47%提升到了99.2%，优化效果较明显。

2.2 开启“小包检测”

Gn接口（SGSN与GGSN接口）的统计数据表明：2G网络小流量业务占比很高，长度小于1024B的数据包占比达到69%，开启“小包检测”功能可有效提升GPRS承载效率。小包检测基于PDU的长度来实现，如果PDU的长度不超过某一阀值（250bytes），则默认按照单时隙进行分配；如果PDU长度超过小包门限，会立即恢复按照手机终端多时隙能力分配的机制。“小包检测”功能在现网BSC112进行验证，结果如图1所示。

对比开启前后的PDCH承载效率，发现各个时段的承载效率都有了明显的提升，尤其是数据最忙时22点，由之前的5.62提高至7.22，提升28.5%。另外，在实际的测试对比中，在开启小包检测功能的BSC进行ping测试时，当数据包长度小于250bytes时，BSC为用户分配1个时隙；当数据包长度等于250bytes时，BSC为其分配4个时隙。

3   TD网络的主要问题及优化措施

目前TD网络的各项考核指标良好，自动路测ATU测试指标优秀；但是用户的使用感知却较差，高端用户的投诉较多。对此进行了主流商用终端（三星I9108）与测试终端（大唐8142）的同车对比测试，从接收电平对比看，商务终端比测试终端接收电平弱10dBm～14dBm，如图2所示。

目前各城市按照测试终端做的网络规划已完成连续覆盖，但在用户的实际使用过程中却出现了大量的弱覆盖，造成频繁的2/3G互操作，严重影响了通话质量。

3.1 优化功率参数与天线俯仰角提升覆盖

确定了TD网络目前存在的主要问题是连续覆盖不足后，需要在全网范围内普遍提升基站发射功率并结合优化调整天线俯仰角来提升TD覆盖率。主要包括：

（1）调整功率设置。按照RRU型号重新计算每个小区的最大发射功率，重新规划PCCPCH信道的功率设置。

（2）多个小区联合优化调整方位角和俯仰角。通过调整天线方位角优化小区覆盖方向，通过逐级抬升小区俯仰角提升覆盖范围。鉴于TD-SCDMA为自干扰系统，在调整俯仰角同时，关注小区干扰变化，通过频点/扰码优化抑制干扰增强。

3.2 2/3G邻区优化提升TD数据流量

为了保证用户感知，在TD信号较弱无法保证用户通信时，用户要能及时顺利地切换至GSM网络，需要TD侧添加GSM网络邻区；在TD信号较好可以保证用户通信3G网络驻留，需要2G网络添加3G邻区。如果2G小区未添加TD邻区，那么TD用户切换到该2G小区后，会驻留一段时间，直到重选到添加有TD邻区的2G小区下，才能发起向TD网络的重选；假如这段时间发起数据业务，那么用户的使用感知不能充分保证。

以太原为例，TD的2G邻区设置基本正确，只有新开站部分小区缺失2G邻区。2G的TD邻区部分不合理：1132个2G小区没有TD邻区，1300个2G小区的TD邻区少于等于2个。对该区域的2G小区进行TD邻区整体规划优化，邻区优化完成后，中兴区域的2G小区一共添加了29062条TD邻区。为了保证用户的感知度，由2G重选回TD的参数设置为当TD的电平大于-84dBm时回到T网。优化后TD网络的数据流量及2G向TD的重选次数均有大幅增长，如图3所示：

3.3 基于TD商务终端的覆盖优化

测试终端与商务终端的较大差异，导致了按照测试终端规划的连续覆盖的TD网络，在用户使用过程中却出现了不连续、弱覆盖等问题，严重影响了感知。在解决用户投诉的过程中，优化工程师通常也是使用测试终端进行实地测试，而测试的结果并不能代表用户的真实情况，进而导致了优化工程师认为覆盖已解决但是用户不认可的情况。

近期通过大量的道路测试，陆续发现了商务终端弱覆盖的多处问题。其中一个典型弱覆盖区域是太原市迎泽大桥桥东，包括迎泽桥北匝道、南匝道和迎泽桥面，该区域比较空旷，桥面及匝道无线环境复杂，商务终端弱覆盖问题很严重。经过分析，通过两种途径来解决该问题：

（1）在现有珠琳公园站点增加一个小区，加强迎泽大桥桥东、迎泽大桥北匝道的覆盖；

（2）新增加的珠琳公园3小区与原珠琳公园1小区合并，合并后由两个天馈系统覆盖，既保证了信号覆盖，又减少了小区边缘弱场的切换。

珠琳公园小区覆盖的是快速移动场景，无论在滨河东路还是迎泽大桥上的用户，多数是移动速度较快的用户，所以切换指标对用户的使用感知有很大的关系。优化调整后，尤其是新增的小区与原珠琳公园1小区合并后，切换性能得到明显的提升，系统内切换成功率从91.4%提升到99.7%，约7个百分点。

4   WLAN网络的主要问题及优化措施

目前WLAN网络存在“热装冷用”的问题。以某市为例，现有WLAN热点2799个，AP数28974个，统计发现3月底低流量热点1876个，占比为67.02%；超闲AP共19994个，占比为69.1%。经分析发现，目前WLAN站点规划方法是：按照2/3G高流量小区，并参考市场需求来规划。WLAN热点是点状覆盖，但2/3G小区是面状覆盖，这种重合度较粗，无法精确定位到真正有需求的物理位置或建筑。

分析用户数据业务及产生的流量发现：流量大并不等于用户多。网络建设应以满足用户需求为前提，因此WLAN热点规划需从用户需求的角度出发，制定相应规则，分析判断大流量相对静态用户的地理位置，锁定这些区域为WLAN需求区域；并采用数学建模的方式，将WLAN规划点定位在一个较明确的范围内。其次，还需要考虑WLAN网络的优势，WLAN可支持宽带的移动数据，可以很好地支持占数据带宽非常大但收益又非常小的业务，比如下载、浏览和P2P视频等。最后，WLAN的选点及营销还可针对智能终端、数据卡和上网本这类终端，而不仅局限于支持WiFi的终端。

5   总结

目前中国LTE正处于试验网阶段，中国移动在积极探索TDD-LTE与FDD-LTE的技术融合，为用户提供宽带的移动数据业务。

中国移动将长期面临GSM/TD-SCDMA/WLAN/TD-LTE四网共存的局面，而且不会遵循业界传统的2G/3G/4G之间的网络生命周期替换规律。如何统筹考虑四张网络之间的制式差异性、技术特点、承载能力和技术发展成熟度等因素，使得四网能够统一协同地运营，是今后很长一段时间必须认真面对与解决的问题。

参考文献
[1] 李世鹤. TD-SCDMA第三代移动通信系统标准[M]. 北京: 人民邮电出版社,2003.
[2] TS 25.224. Physical layer procedures(TDD)[S].
[3] TS 25.301. Radio interface protocol architecture[S].
[4] 李小文,李贵勇. TD-SCDMA第三代移动系统、信令及实现[M]. 北京: 人民邮电出版社,2003.
[5] 通信产业网. 华为汪彦俊：WLAN精确覆盖分流2/3G数据业务方案[EB/OL]. (2011-11-01). [url=http://www.ccidcom.com/html/chanpinjishu/wuxiantongxin/WLAN/201111/01-159828.html]http://www.ccidcom.com/html/chanpinjishu/wuxiantongxin/WLAN/201111/01-159828.html[/url].  ★

delperio

现在正在做四网协同的项目，以上都是从技术上说明四网协同。但是其实根本上还是要基于网络、技术配合市场；才能真实解决问题。