精品案例通过自动频率控制和低速用户迁出改善高铁小区高负荷案例.docx

精品案例通过自动频率控制和低速用户迁出改善高铁小区高负荷案例.docx

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精品案例通过自动频率控制和低速用户迁出改善高铁小区高负荷案例

嘉兴-通过自动频率控制和低速迁出改善高铁小区高负荷的优化实践案例

一、【业务需求】

嘉兴电信4G高铁穿越经济发达、人口密集的江南乡镇，高穿损车型占比大、高架桥多；嘉兴高铁小区为2.1G专网覆盖策略，高铁周边为1.8G和800M，由于优先保障高铁，现网设置1.8G和800M往2.1G异频参数很容易触发，且2.1G往1.8G和800M门限设置苛刻，导致高铁沿线的非高铁用户很容易占用和长时间停留在高铁小区，占用高铁小区资源，部分海宁高铁小区出现了高负荷情况，怎么实现高铁专网专用，如何确保由于各种原因而进专网的非高铁用户及时迁出，一直是嘉兴沪杭高铁场景面临的一个重大难题和挑战。

二、【优化原理】

2.1自动频率控制

高速移动引起多普勒频偏会加重LTE的子载波间干扰，降低信噪比，同时会导致符号间相位偏差，影响信道估计。

频偏的影响如下图：

分别有蓝色、红色、紫色三个子载波，同颜色右边的是没有频偏的波形，同颜色左边的是存在频偏的波形；纵轴实线可理解成搜索窗所处的位置，高度代表强度；当没有频偏时，紫色子载波的波峰落入到采集窗内，此时信号能量最大，且红色、蓝色子载波的强度0点落入到搜索窗内，因此，紫色子载波没有干扰，且信号最大，解调性能最好；但是当存在频偏时，实际搜索窗还是按实线的位置去检测，因此紫色子载波落入到搜索窗的信号强度并不是峰值，且蓝色、红色子载波同样有一定的信号能量落入到搜索窗，此时紫色子载波就存在干扰，影响其解调性能：

图1-1子载波间干扰示意图

因此，高铁多普勒频偏较大，对性能有以下影响：

1、多普勒频偏引起相位偏移，影响信道估计，降低接入成功率和上下行吞吐率；

2、小区内不同用户多普勒频偏不同会引起子载波间干扰ICI，产生用户间干扰，降低多用户上行吞吐率；

基站侧的频偏是终端侧的两倍，因为相对运动使得终端下行同步引入了一个多普勒频偏，以此为准终端发送上行信号又因为相对运动引入一个多普勒频偏。

因此基站侧频偏的影响更加严重。

为了降低多普勒频移，在高速场景下，HUAWEIeNodeB采用AFC算法（自动频率控制）。

小区通过小区指示参数Cell.HighSpeedFlag来配置为高速小区。

自动频率控制分为以下两个部分：

●初始纠偏

初始纠偏是UE进行随机接入时，eNodeB通过随机接入前导检测到接入UE的频移，并进行纠偏。

初始纠偏后，UE就可以在PUSCH上传输接入信令。

●持续纠偏

持续纠偏是UE接入网络后，eNodeB根据UE的导频信号（包括上行DMRS和SRS）进行频移估计，所得到的频偏作为UE频率纠正的持续输入。

初始纠偏是一个粗调的过程，而持续纠偏是一个微调的过程。

当已接入网络的UE因信道发生突变导致微调无法有效跟踪频移时，上行数据可能出现连续的译码失败。

在这种情况下，HUAWEIeNodeB将通过重新进行频偏区间搜索，保证上行数据的正确解调与译码。

图1-2自动频率控制示意图

2.2低速迁出

低速用户迁出，指的是当高铁专用网络穿过城市或郊区时，为了让高速专用网络不被公网用户占用，需要将进入高铁专用网络的公网用户迁出到公网中去。

该功能由参数开关CellAlgoSwitch.LowSpeedInterFreqHoSwitch控制

●高速和低速用户

●异频切换

开启低速用户迁出开关时，在高铁未经过期间，eNodeB周期性（固定为15s）选择一定量（最多为15个）的无QCI1承载的低速用户切换到公网中去

–低速用户迁出包括采用切换或盲重定向两种方式，CellAlgoSwitch.HighSpeedSchOptSwitch中的子开关“LowSpeedBlindRedirect”打开时，低速用户迁出专网选择盲重定向方式，否则选择切换方式。

–eNodeB将低速用户迁出时，只选择低速异频频点（即EutranInterNFreq.InterFreqHighSpeedFlag配置为“LOW_SPEED”）作为测量频点或盲重定向频点，如果没有配置低速异频频点，则停止异频切换。

–在靠站停车或列车超车时临时减速避让场景下，为避免高铁专用网络用户被当做低速用户切换到公网中，选择一定次数（8次）后会启动保护定时器CellHoParaCfg.LowSpeedUsersSelProTimer，定时器超时前不会触发低速用户的切换。

–基于切换的低速用户迁出，要求高铁专网小区配置公网小区为邻区，但是公网不能配置高铁专网小区为邻区。

●异频测量

当低速用户迁出专网选择为切换方式时，需要启动异频测量。

eNodeB在下发测量配置时，启动定时器（固定为3s），在定时器超时前，如果没有收到异频切换触发事件A4，

则停止测量。

低速用户迁出专网的事件A4的相关参数与基于负载的参数相同，详细请参见《系统内移动性负载均衡》。

注：

①低速迁出功能采用A4事件，即InterFreqLoadBasedHoA4ThdRsrp–CellIndividualOffset，由于A4门限与MLB共用，当无法修改A4门限时，可修改CellIndividualOffset；

②专网添加公网单向邻区，添加频点时设置为低速频点，不配置重选优先级，不允许MLB

③防止低迁目标小区负荷较高且开启MLB导致低迁准备失败，需将目标小区切换准入（HoAdmitSwitch）关闭

三、【方案实施】

3.1问题区域选定

依据高铁现网高负荷小区和远离车站挑选原则，共筛选海宁9个连片高负荷站点进行低速迁出功能实验。

图1-3第一批次小区地理示意图

3.2方案制定

3.2.1高速用户识别

通过配置高速频点和低速频点，利用上行频偏数据来识别是高铁用户，还是非高铁用户。

识别功能是整个三部曲的基础，只有有效的识别，才能做好用户分类，为后续的策略铺好基础。

高速小区与超高速小区属可选特性。

Cell.highSpeedFlag用来配置超高速、高速或低速小区。

该参数配置建议如下：

●速度低于150km/h的场景，建议配置为低速小区。

●速度高于150km/h、低于350km/h的场景，建议配置为高速小区。

●速度高于350km/h、低于450km/h的场景，建议配置为超高速小区。

●小区指示Cell.highSpeedFlag中的“EXTRA_HIGH_SPEED（极高速小区指示）”用于后续扩展，本版本无效。

●高铁场景的性能与实际场景、频率、速度以及终端的纠偏能力密切相关，在高频段且300km/h及以上速度时，隧道场景的性能可能会下降。

图1-4高速用户识别示意图

3.2.2低速用户迁出

周期性启动检测用户识别，低于速度门限的用户启动测量切换到公网，保证了非高铁用户及时清理出专网，腾出足够的资源给高铁用户，实现专网专用。

图1-5低速用户迁出示意图

参考优化原理，通过嘉兴区域技术专家讨论研究，制定了如下优化方案：

序号

步骤

1

高速小区配置

2

开启低速用户迁出功能

3

激活快速移动下的切换增强特性

4

配置低速用户识别门限

5

修改基于负载的异频RSRP触发门限

6

添加迁出公网小区的低速异频频点

7

添加迁出公网小区的外部小区

8

高铁专网小区配置公网异频小区为邻区

注：

在车站附近和减速区等列车低速运行线路区间不开启本特性。

3.3实施步骤

操作实施步骤流程：

四、【实施效果】

如下从高铁专网小区用户、高铁周边公网小区用户，网络KPI等多个方面分析，自动频率控制和低速迁出功能开启后对现网的影响。

4.1高铁专网小区：

低速迁出功能开启后，实验的9个高铁专网2.1G站点，下行用户感知速率提升216.37%，平均PRB利用率下降比例66.07%，低速迁出成功次数3万+次，具体指标如下：

专网小区

平均RRC连接用户数

上下行总流量（GB）

下行PRB利用率新

每用户下行承载感知速率（协议方式）（千比特/秒）

小区内的最大用户数

低速用户异频切换出执行成功次数

功能开启前

995.00

264.55

54.27

2640.05

2504.00

0

功能开启后

365.39

98.08

18.41

8352.22

2089.00

34287

差值

-629.61

-166.47

-35.86

5712.17

-415.00

34287

增益

-63.28%

-62.92%

-66.07%

216.37%

-16.57%

-

低速迁出功能开启后，迁出大量公网用户，导致整体专网流量下降。

低速迁出功能开启后，迁出大量公网用户，腾出较多资源给专网用户使用，整体平均PRB利用率下降明显，感知速率改善明显

4.2高铁周边公网小区

专网小区低速迁出功能开启后，高铁周边公网站点，平均RRC连接用户数增加21.55%，平均PRB利用率升高比例为31.5%,下行用户感知下降17%，具体指标如下：

专网周边公网小区

平均RRC连接用户数

上下行总流量（GB）

下行PRB利用率新

每用户下行承载感知速率（协议方式）（千比特/秒）

小区内的最大用户数

功能开启前

2614.27

614.37

19.83

4910.74

4496.00

功能开启后

3177.66

785.49

26.08

4076.15

5549.00

差值

563.38

171.12

6.25

-834.59

1053.00

增益

21.55%

27.85%

31.50%

-17.00%

23.42%

专网小区低速迁出功能开启后，迁出大量公网用户至高铁周边公网小区，导致高铁周边公网小区用户及流量增长明显。

专网低速迁出功能开启后，迁出大量公网用户至高铁周边公网小区，导致高铁周边公网小区整体平均PRB利用率抬升明显，感知速率略有下降。

五、【优化总结】

嘉兴高铁通过自动频率控制和低速迁出功能将较多公网用户从专网小区迁移至公网小区，保证了非高铁用户及时清理出专网，腾出足够的资源给高铁用户，实现专网专用，改善了高铁的高负荷情况，提升了用户感知。