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LTE网络优化
LTE网络优化
南京信息职业技术学院
毕业设计论文
作者学号
系部通信学院
专业
题目LTE网络优化
指导教师
评阅教师
完成时间:
年月日---年月日
毕业设计(论文)中文摘要
题目:
LTE网络优化
内容摘要:
在过去的十多年里,因特网的飞速发展成了移动宽带发展的潜在驱动。
随着世界各地越来越多的人使用固定宽带,移动通信方面意识到必须开发一个全新的系统,能与DSL势均力敌,且支持IP业务的飞速发展。
2005年前后,RAN小组开创了LTE项目的相关工作,系统方面小组开创了SAE的相关工作,2006年中期,这两个小组完成了他们的初始研究并将之转化为标准开发。
网络优化是按一定准则、需要,对正在运行网络进行参数的采集、数据的分析和技术的研究,找到网络运行质量的原因所在,并通过参数的调整或者采取一些改进技术,提高网络服务质量,以及资源利用率。
网络优化是通信工程运行的一个重要环节。
对于通信系统来说,网络优化极为重要。
关键词:
LTE网络优化
前言
通信信息产业已成为当今国家经济的重要组成部分,是国家综合国力及科学技术发展水平的重要标志之一。
目前移动通信技术一渗透到人们生活的方方面面,成为方便通信、丰富生活的必备工具。
其网络优化显得极为重要。
网络优化结果的好坏,网络优化工作的水平的高低,直接关系到网络未来性能的稳定和容量的发挥。
论文主要介绍LTE网络工程优化的内容、优化措施,对于不同网络情况优化分析的介绍。
本论文以我个人工作经验为基础,参考ArunabhaGhosh、JunZhang等人所著《LTE权威指南》,吸取业界的资深员工的一些体会,结合个人分析实际案列编写完成。
1 绪论
1.1LTE简介
LTE是移动蜂窝系统演进的下一步,标准化后,成为3GPPRelease8规范的一部分。
2G和3G蜂窝系统主要考虑语音服务啊,与之不同,LTE最初就被用于提供高速数据服务,这就是为何LTE是一种端到端的分组交换网络,并且不支持电路交换服务。
但是,LTE的低时延和QoS体系能使网络在LTE的分组交换框架的最上层模拟电路交换连接。
1.2课题意义
在过去的十多年里,因特网的飞速发展成了移动宽带发展的潜在驱动。
随着世界各地越来越多的人使用固定宽带,移动通信方面意识到必须开发一个全新的系统,能与DSL势均力敌,且支持IP业务的飞速发展。
2005年前后,RAN小组开创了LTE项目的相关工作,系统方面小组开创了SAE的相关工作,2006年中期,这两个小组完成了他们的初始研究并将之转化为标准开发。
在做这项毕业设计时,还让我掌握了文献检索、资料查询的基本方法以及吸收新知识的能力。
同时也训练和提高了我对通信技术的认识,更加深入的了解国内的移动通信发展状况。
能够更好的为个人职业规划做好准备。
1.3论文内容
LTE网络结构、关键技术、无线信令流程和网络优化流程。
LTE网络优化任务:
优化参数包括每扇区的发射功率、天线位置(方位角、下倾角、高度)、邻区列表及其导频优先次序、邻区导频集搜索窗大小和切换门限值等。
通过学习优化方法,利用其完成问题分析,并解决问题。
1.4本论文章节安排
本文主要分以下几个步骤,来探讨某地区LTE网络优化分析:
1绪论;2LTE网络结构;3LTE网络优化案例;4CDS介绍;结论致谢。
2LTE网络结构
2.1LTE网络结构
图1LTE网络结构图
1.UE:
移动终端
2.eNodeB:
基站,E-UTRAN中唯一逻辑节点,相当于3G中RNC的作用
3.MME:
对3GPP接入的移动性方面进行管理
4.S-GW:
在E-UTRAN与EPC间发送数据包。
具有实施合法拦截、计费及一些策略强制的功能。
5.P-GW:
在EPC和外部PDN间发送数据包。
是策略执行和计费数据收集的主节点。
6.S1接口:
E-UTRAN和EPC之间的接口。
S1-U:
eNodeB和服务网关间传输数据。
S1-MME:
eNodeB和MME间的一个仅供信令通过的接口。
7.X2接口:
eNodeB间的接口。
2.2关键技术
2.2.1高阶调制
调制方式
图2调制方式图
2.2.2AMC
AMC,自适应调制和编码,使得基站可以根据无线信道质量指示(CQI,ChannelQualityIndicator)快速选择合适的调制和编码方式的组合。
用户靠近基站、信噪比高时可分配高阶调制和低冗余编码以获得更高的速率,用户靠近基站边缘、信噪比差时可分配低阶调制和高冗余编码以保证传输的可靠性,对系统频谱资源的使用更为合理,获得最大的频谱效率。
2.2.3HARQ
ARQ是系统对抗传输误码的一种手段,接收端对接收到的数据块进行解码,根据crc校验判断是否为错误块,如果判断为错误块,则接收端将该数据块丢弃,并请求发送段重新发送完整的错误数据块。
arq用于RL层的arq,由RNC控制完成。
HSPA系统引入了ARQ和前向纠错编码结合的技术HARQ,用于MAC层的由基站控制实现。
LTE中继续采用了HARQ技术主要是系统端对编码数据比特的选择重传以及终端对物理层重传数据的合并处理。
分类:
一、按重传的时序安排分
1.同步HARQ
2.异步HARQ
二、按传输格式分
1.自适应HARQ
自适应的调整每次重传采用的资源块(RB)、调制方式、传输块大小、重传周期等参数。
是HARQ和自适应调度、AMC的结合,提高系统在时变信道中的频谱效率,其大大增加了HARQ流程的复杂度,增大了信令开销。
2.非自适应HARQ
对每次重传均用预定义好的传输格式,收发两端都预先知道各次重传的资源数量、位置、调制方式等信息,避免了额外的信令开销。
综合考虑,LTE系统中下行采用异步、自适应HARQ,上行采用同步、非自适应HARQ。
2.2.4OFDM
OFDM是一种频谱高效的多载波调制技术,为了获得高速数据传输
具有下列特性:
1.完美解决多径干扰方法。
2.降低了计算复杂性。
3.过度时延情况下性能缓慢下降。
4.利用频率分集。
5.促进高效的多址接入方案。
6.促进MIMO的使用。
7.有效支持广播业务。
2.2.5OFDMA
OFDMA是一种多址接入技术,用户通过OFDMA共享频带资源,接入系统。
下行:
OFDMA
上行:
SC-FDMASC-FDMA频谱效率比OFDMA低,但是降低了峰均比。
使用SC-FDMA的主要有两个方面的原因:
第一、OFDMA的主要优点得到保留:
任何用户一次只能使用部分频谱。
这允许高吞吐量自适应的选择使用的频段,而可能更重要的是,如果如SC-FDMA或者OFDM-TDMA内一样使用整个频谱,允许用低得多的总发射功率,换句话说,第一个理由指出SC-FDMA的基础是OFDMA。
第二、其原因是SC-FDMA的峰均值比比OFDMA要低得多,这是真正的理由。
因为每个用户发射的SC-FDMA信号只是过采样的单载波信号,其峰均值比与对应的单载波信号基本相同。
这跟我们以前讨论过的关于改善SC-FDE相对于OFDM的峰均比而来。
2.2.6MIMO
MIMO可提高链路健壮性、系统容量及频谱效率。
分类:
发射分集
发射分集是一种有效的缓解多径衰落的技术。
会增加系统容量和小区覆盖范围。
波束赋形
波束赋形可以提高接收到的信干比。
提高覆盖范围、容量、可靠性、及电池寿命,也能为用户跟踪提供角度信息。
支持于LTE下行链路。
空间复用
LTE标准支持最多带4根发射天线和4根接收天线的空间复用。
在较高的信噪比和负载较小的情况下,工作良好,更易影响峰值速率而非系统总容量。
多用户MIMO
下行:
支持SU-MIMO和MU-MIMO。
上行:
不支持SU-MIMO,只支持MU-MIMO。
2.3MIMO传输模式
1.TM1,单天线端口传输:
主要应用于单天线传输的场合。
2.TM2,发送分集模式:
适合于小区边缘信道情况比较复杂,干扰较大的情况,有时候也用于高速的情况,分集能够提供分集增益。
3.TM3,开环空间分集:
合适于终端(UE)高速移动的情况。
4.TM4,闭环空间分集:
适合于信道条件较好的场合,用于提供高的数据率传输。
5.TM5,MU-MIMO传输模式:
主要用来提高小区的容量。
6.TM6,Rank1的传输:
主要适合于小区边缘的情况。
7.TM7,Port5的单流Beamforming模式:
主要也是小区边缘,能够有效对抗干扰。
8.TM8,双流Beamforming模式:
可以用于小区边缘也可以应用于其他场景。
9.TM9,传输模式9是LTE-A中新增加的一种模式,可以支持最大到8层的传输,主要为了提升数据传输速率。
3LTE网络优化案例
3.1君山路与灵江路弱覆盖
现象描述:
车辆行驶至君山路与灵江路交汇处时,路段上信号覆盖较差,部分路段存在弱覆盖现象,路段上RSRP=-100dBm左右,SINR=-3左右。
图3君山路与灵江路交汇处问题RSRP覆盖图
现象分析:
路段信号覆盖较差,主要由于路段两侧厂房密集对信号阻挡严重,附近站点长江路2DL、威孚奥特凯姆L均为楼顶美化天线,覆盖方向均存在房屋阻挡,路段上信号覆盖较差。
优化方案:
1、开通三期站点阿斯利康来改善该路段信号覆盖情况。
2、双层网方案中已经提交威孚奥特卡姆建设D频段小区。
3.2凤翔路与林新路(边缘覆盖)
现象描述:
车辆在凤翔路行驶至林新路时,主要占用西漳林新路L_2、南街L_1、刘潭菜场L_2和塘头北搬迁DL_3的信号。
RSRP在-93dBm左右,SINR在3dB左右,下载速率不足20Mbps。
SINR差,下载速率低。
图4凤翔路和林新路问题RSRP覆盖图
现象分析:
此路段是背街小巷,房屋有阻挡,导致信号偏弱。
从西向东UE主要占用西漳林新路L_2、南街L_1、刘潭菜场L_2和塘头北搬迁DL_3的信号。
由于信号偏弱,UE占用西漳林新路L_2时,与刘潭菜场L_2有模三干扰,导致SINR较差。
优化方案:
调整南街DL_1的方位角为50度,总下倾角为9度,增强其在问题路段的覆盖,尝试使其成为该区域的主覆盖小区。
3.3石澄路弱覆盖(切换参数不合理)
现象描述:
车辆在石澄路由南往北行驶时,存在弱覆盖现象,路段RSRP=-100dBm以下。
问题路段不在测试路线中。
图5石澄路弱覆盖图
现象分析:
UE占用明发国际新城L_2信号RSRP=-104dbm,UE启动异频测量,收到eNb下发的测量频点37900、38950、39250。
然后UE切换至阳光100DL_1,此时阳光100DL_1的RSRP=-106dbm,SINR=-22db,UE掉线,小区选择天河小区南搬迁L_1(频点=38401,RSRP=-83dbm)
优化方案:
将惠山沁春园三期L(M)_1的频点由39250改为38950。
删除明发国际新城L的测量频点39250,添加明发国际新城L的测量频点38401。
3.4江海西路与凤翔北路同频干扰
现象描述:
车辆在江海西路由西往东时,RSRP在-90dbm左右,SINR在5db左右,速率在4Mbps左右。
图6江海西路与凤翔北路问题覆盖图
现象分析:
前宇工程L_2、黄巷L_1、华东汽配城L_3、黄巷医院L_1均能覆盖到问题路段,RSRP都在-90dbm左右,SINR低,速率低。
优化方案:
方案一:
让前宇工程L_2接黄巷L_1覆盖,让华东汽配城L_3不占主服,由于华东汽配城L是集束天线调整受限,将华东汽配城L的功率降低3db。
将黄巷L_2的机械下倾角由5度调整为3度。
方案二:
双层网方案,已建议黄巷L站址上新建D小区。
3.5江海西路与凤翔北路同频干扰
现象描述:
在友谊中路和锡州中路交汇区域,RSRP较好,但是SINR和下载速率偏低。
图7友谊中路和锡州中路问题覆盖图
现象分析:
薛夹里2L_1越区覆盖,与大业宾馆L_1、大业宾馆L_2、东亭2L_3同频干扰,SINR差,速率低,且越区导致PCI规划困难。
图8薛夹里2L_1的主覆盖图
大业宾馆L_1和大业宾馆L_2的方位角分别是90度和145度,夹角过小,也导致覆盖重叠;且该路段西侧路段由大业宾馆L_1小区背瓣主覆盖,因此将大业宾馆L_1小区方位角调整至320度,既可以较少对该路段的干扰,也可以增强该路段西侧路段的覆盖。
图9问题点占用小区图
优化方案:
1、薛夹里2L_1是美化天线,天线被美化罩卡死,方位角和下倾角都无法调整。
建议更换小型的大下倾角天线。
2、将大业宾馆L_1小区方位角调整至320度。
现场勘测大业宾馆为楼顶美化方柱,天馈被外罩卡死,无法调整。
且当前安装位置无法有效覆盖西边路段。
3、将大业宾馆L_2的功率降低3dB.
4、建议新建大业宾馆DL,来改善该路段上同频干扰。
4CDS介绍
4.1CDS简介
CDS是惠捷朗推出的一款支持2/3/4G测试与优化的综合软件。
4.2工作模式
CDS软件集成了路测需要的前、后台所有功能,主要工作于两种模式:
数据采集模式:
图10数据采集模式图
数据分析模式
图11数据采集模式图
两种工作模式之间需要通过“空闲”状态进行过渡
注意事项:
1.连接设备采集数据前必须先关闭已打开的日志文件
2.打开日志文件进行回放或分析前必须先断开不实际设备的连接
4.3菜单功能
Idle(空闲)状态:
当测试软件启劢,但没有不测试设备进行通讯,也没有打开日志文件时处于的Idle状态。
Connected(连接)状态:
此状态软件采集设备上报的数据并通过测试视图实时显示,但测试数据不会记录到日志文件中。
Recording(录制)状态:
此状态不Connected状态的区别在亍采集的数据同时会被记录到指定的日志文件中。
LogOpened(日志打开)状态:
当用户打开一个或多个测试日志,但没有对日志文件进行其他操作时,软件处于LogOpened状态。
ReplayPause(回放暂停)状态:
当用户打开测试日志文件后,丏没有处亍劢态回放时则为此状态。
此时所有视图的显示不回放进度区间指示保持同步。
Replaying(普通回放)状态:
当用户打开了日志文件后,点击“回放”按钮进入此状态,此时软件动态显示采集的测试数据。
FastReplaying(快速回放)状态:
当用户打开了日志文件后,点击“快速回放”按钮进入此状态。
在此时数据将以数十倍于采集速度进行快速回放。
用户可以使用“+”和“-”按钮来调节回放的速度。
4.4用户界面
操作界面:
图中蓝色部分,包拪标题栏,工具栏,导航栏以及资源管理器,大部分的CDS配置呾控制操作从此部分发起
视图界面:
图中红色部分,CDS测试数据展示窗口,为用户提供了灵活直观的数据显示
图12用户界面图
4.5测试准备
4.5.1测试设备安装
✓执行驱劢安装程序,将终端设备连接至PC机,按提示操作完成安装即可,如海思、创毅、高通、联芯
✓某些终端自带驱劢程序,揑入终端后弹出自劢运行程序,按照步骤安装即可,
如中兴终端
✓完成安装后,CDS会自劢识别出正确的端口号
4.5.2辅助设备安装
✓海思终端:
需要配合UEAgent程序使用,使用时需安装不终端版本匹配的UEAgent程序并启劢,终端不UEAgent正确连接后才能不CDS正常连接
✓创毅终端:
设置网卡,需要将终端网卡的IP地址设置为169.254.166.200/24
建立拨号连接:
用户需要单独创建一个PPPOE的宽带连接,连接属性设置默认,且不需要指定用户名和密码
✓高通终端:
建立一个拨号连接,选择高通终端对应的调制解调器,拨号号码需设为*99#
✓联芯终端:
驱劢安装过程中会自劢生成拨号连接,无需设置
✓中兴微终端:
无需设置
4.6测试流程
1.添加【测试项目】
2.连接设备
3.点击【生效】
4.设备连接正常,点击【连接】
5.点击【go】,保存LOG,开始记录LOG
6.点击【stop】,结束LOG记录
总结与展望
流光容易把人抛,红了樱桃,绿了芭蕉。
不经意间大学一年就这样匆匆结束。
回首过去一年的校园生活,有太多的回忆和感触。
而转眼又到春风如苏的季节,我大学生涯的十分之一也就此划上了句号。
没有总结的人生是曲折的人生,没有计划的人生是盲目的人生。
在这个小小的驿站上,我将过去垒成坚固的基石,构想美好的蓝图。
在各种活动中,我们同来自不同院系的同学打交道,加深彼此了解,不仅促进了知识的交汇,也让我们从中得到了能力的提升。
这一点我深有体会。
主要参考文献、资料:
[1](美)ArunabhaGhosh,JunZhang,JeffreyG.Andrews,RiasMuhamed.LTE权威指南.人民邮电出版社.2012
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