【精】LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化之終端篇

時間：2016-02-24　來源：中國集群通信網(wǎng)　作者：席曉冰　點擊：次

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在一個通信網(wǎng)絡(luò)中,終端使用扮演重要的角色,它是通信最末端,用戶通過它連接網(wǎng)絡(luò)進行通信,而它的性能直接影響到用戶的感知度,所以在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中終端對網(wǎng)絡(luò)的影響是必須研究的范疇,必須排除終端性能對網(wǎng)絡(luò)的影響,防止終端的問題促使用戶體驗差,而造成用戶投訴;現(xiàn)在由于智能機的大面積普及,而很多非通信業(yè)的企業(yè)大量涌入從而造成終端性能的各種問題的出現(xiàn),而發(fā)現(xiàn)及排除終端問題,業(yè)已成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化日常工作的一項重要工作,所以對終端的了解也是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師的基礎(chǔ)知識中的關(guān)鍵知識,必須了解且掌握。

終端即用戶使用的設(shè)備,類型較多,性能差異會造成不同的用戶體驗,可能導(dǎo)致用戶懷疑網(wǎng)絡(luò)性能,尤其是使用高端手機的用戶往往不會懷疑是手機的問題而是網(wǎng)絡(luò)問題導(dǎo)致自己信號差或者上網(wǎng)速率慢等問題造成投訴,而實際上由于很多造智能手機廠家本身不是通信領(lǐng)域的專家例如蘋果,聯(lián)想,小米三星等都是非傳統(tǒng)通信廠商,造手機往往考慮的系統(tǒng) UI,拍照,屏幕,待機電量等問題,而終端接收靈敏度,終端無線性能往往不是他們關(guān)注的重點,從而導(dǎo)致終端無線設(shè)計存在缺陷,比較明顯的就是 iphone4 的天線門事件,三星 Note2 的天線設(shè)計問題等,導(dǎo)致的信號差問題。所以現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化必須關(guān)注終端帶來的問題,通過用戶投訴采集用戶終端型號,通過網(wǎng)絡(luò)信息采集 IMEI(設(shè)備識別碼)來確定終端的型號,從而發(fā)現(xiàn)問題終端,聯(lián)系生產(chǎn)廠家予以解決,避免出現(xiàn)由于終端問題導(dǎo)致用戶對運營商網(wǎng)絡(luò)性能的質(zhì)疑。尤其是VIP客戶的投訴處理中尤其是終端問題導(dǎo)致的投訴是優(yōu)化解決的重點。發(fā)現(xiàn)及定位問題就是關(guān)鍵,而定位問題必須對終端的性能必須熟悉。

終端是由機身硬件+USIM 卡(Universal Subscriber Identity Module);下面祥述終端及USIM卡的類型及問題。

1 終端類型

在現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)時代由于用戶的需求不同,所以網(wǎng)絡(luò)終端類型也不同,目前以數(shù)據(jù)上網(wǎng)卡,MIFI,CPE,智能手機主要四種類型終端,不同終端的性能有差異。

數(shù)據(jù)上網(wǎng)卡:利用上網(wǎng)卡上網(wǎng),一般適用于使用筆記本電腦移動辦公上網(wǎng)需求,即通過數(shù)據(jù)上網(wǎng)卡連接移動通信網(wǎng)絡(luò)(TD-LTE 或 TD-SCDMA 或 GSM(GPRS\EDGE)實現(xiàn)移動數(shù)據(jù)上網(wǎng)需求。

MIFI:適應(yīng)于具備多種電子類產(chǎn)品設(shè)備的用戶,用戶的電子產(chǎn)品通過WIFI 信號連接MIFI, MIFI 在通過轉(zhuǎn)換為移動通信網(wǎng)信號傳輸(TD-LTE、TD-SCDMA、GSM(GPRS\EDGE 等網(wǎng)絡(luò)模式);俗稱"上網(wǎng)伴侶"。

CPE:4G 無線網(wǎng)關(guān)(CPE)與常用的無線路由器相似,但和無線路由器不同的是,它使用更方便,可隨時移動。適合有線寬帶、WLAN 接入不便的中小企業(yè),如商貿(mào)城小商鋪;或者不希望安裝有線寬帶的家庭客戶, 如租房一族等。

手持機，即手機，目前都是智能手機，通信關(guān)注的為手機的網(wǎng)絡(luò)模式和工作頻率等無線性能參數(shù)。

2 終端的等級

UE category 意味者終端的無線性能參數(shù)的集合,即代表終端支持的無線技術(shù)的能力,峰值速率,RF 頻段帶寬,調(diào)制模式(QPSK、16QAM、64QAM,調(diào)制方式?jīng)Q定數(shù)據(jù)承載效率,對數(shù)據(jù)的速率影響巨大,所以是否支持 64QAM 技術(shù)對終端速率有非常大的影響); MIMO 技術(shù)的使用,終端使用 MIMO 技術(shù)的核心就在于是否支持雙天線,支持雙天線的終端才能體現(xiàn)出 MIMO 技術(shù)的優(yōu)勢,目前僅 CPE 支持雙天線。

UE 的 UE category 最關(guān)鍵的參數(shù)是體現(xiàn)出終端的數(shù)據(jù)傳輸能力,這也就是不同的用戶使用不同的終端在同一地點上網(wǎng)速率差異的主要原因之一,終端性能的差異導(dǎo)致速率的差異。優(yōu)化工程師必須掌握如何獲取 UE category 信息。測試終端可通過信令跟蹤獲取,用戶手機可通過型號查詢。

在信令流程中里可以看到 UE 等級信息。在 UE Capability Information Indication 里;

3GPP 協(xié)議中關(guān)于 UE Category 的列表

3 終端的構(gòu)成

機身硬件+USIM 卡構(gòu)成了通信終端;無論數(shù)據(jù)上網(wǎng)卡,MIFI ,CPE、手持機等屬于機身硬件其性能差異會導(dǎo)致用戶體驗差異,USIM 卡屬于用戶識別身份及開通賬戶信息及絡(luò)運行機制的存儲介質(zhì)。

3.1 終端工作頻率(移動要求)

3.2 終端UE最大發(fā)射功率

現(xiàn)網(wǎng)使用的終端大部分為3級，即規(guī)定是最大輸出功率范圍:23dBm±2dB; 終端的最大發(fā)射功率與上行最大覆蓋半徑相關(guān),即 UE 發(fā)送給基站的信號強度。所以不同等級的終端覆蓋半徑是存在差異的。(小區(qū)選擇算法中有關(guān)于 UE 發(fā)射功率參數(shù));另在現(xiàn)有運行網(wǎng)絡(luò) 中對于UE的允許最大發(fā)射功率參數(shù)設(shè)置也是需要注意的,設(shè)置錯誤有可能導(dǎo)致終端無法駐留某小區(qū),或者某小區(qū)下有信號但無法通信(上下信號覆蓋半徑行不平衡導(dǎo)致);

另,在通信網(wǎng)絡(luò)中為了降低UE發(fā)射功率滿足上行干擾降低及手機耗電量以及不同環(huán)境下的接入成功率的保障,對 UE 的發(fā)射功率做了功率控制(上行功控算法),功控參數(shù)的調(diào)整和設(shè)置對網(wǎng)絡(luò)的性能影響很大;

3.3 終端 UE 接收靈敏度

終端的接收靈敏度表示終端對無線信號的接收性能,一般關(guān)注它的下限即信號低至多少終端依然可以接收且使用;這點對于通信是至關(guān)重要的,LTE 網(wǎng)絡(luò)的終端接收靈敏度的最低限比 2G、3G 網(wǎng)的低很多,也就是其它網(wǎng)可能已經(jīng)無法掃描到信號,而 LTE 終端依然可以掃描到信號。

現(xiàn)網(wǎng)中實際信號強度要求最低一般不低于-105dBm,低于-105dBm 的信號基本通信是無法保障的。協(xié)議規(guī)定是最低不能小于-140dBm;

移動對于入網(wǎng)的終端靈敏度要求。

UE 的接收信號強度,在 LTE 網(wǎng)絡(luò)中依靠 RS 參考信號接收強度表示(RSRP),一般測試過程中通過 RSRP 信號強度判斷 UE 接收到的信號強度,從而判斷下行覆蓋問題。

一般 CQT 測試選點的要求,也信號強弱的表現(xiàn)。說明:終端的接收靈敏度與手機的整體無線設(shè)計相關(guān);網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化重點關(guān)注的是其天線設(shè)計,如果是外置天線(ATU 設(shè)備),尤其關(guān)注天線的材質(zhì),類型,放置位置都對接收信號強度有很大影響。

內(nèi)置天線與外置天線的接收性能差異較大,一般測試如果使用外置天線終端則測試效果要好。

iphone4 的天線門事件就是一個典型的天線設(shè)計缺陷造成的信號快速衰減問題。也是眾多智能機目前常見的問題,所以現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師必須對終端的天線位置有所了解。一般采取現(xiàn)場對比替換法判斷是否終端問題,然后在對終端進行研究,看是芯片還是終端天線設(shè)計等問題。(一般由終端問題專題組負責(zé)定位終端的具體問題)。

終端的具體問題定位一般是由終端問題專項組聯(lián)合終端廠家共同點位問題。優(yōu)化僅判斷出為終端問題即可(對比替換法:即在同一地點,采用不同終端進行測試,對比結(jié)果)。

4 優(yōu)化關(guān)于終端與USIM卡的問題關(guān)注方面

4.1 終端

1)終端天線設(shè)計不合理導(dǎo)致的接收信號強度問題;

典型案例就是iPhone4 的天線門事件,手握緊,信號衰減快。

圖示為網(wǎng)友惡搞圖,正確的 iPhone4 拿法,否則信號衰減大。不過在目前各廠家的關(guān)注下這種問題幾乎沒有了。

2)終端天線設(shè)計不合理導(dǎo)致的干擾問題

如下圖,三星 Note2 的設(shè)計缺陷導(dǎo)致雙卡工作時的雜音問題,為終端設(shè)計缺陷。

3)測試終端放置的位置對信號的影響

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師在現(xiàn)場測試時,終端放置的位置不同,信號的衰減不同,所以注意終端放置在衰減小的地方,且多終端放置距離間隔開。

4)終端的發(fā)射功率參數(shù)配置及功控算法配置

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的參數(shù)優(yōu)化(系統(tǒng)級工程師),需對 UE 發(fā)射功率參數(shù)及功控算法必須熟悉且熟練應(yīng)用(功控算法詳見 LTE 功控算法篇);RF優(yōu)化工程師重點關(guān)注無線參數(shù)中的 UETxpower(終端發(fā)射功率),一般正常情況下越小越好,如果 UETxpower 偏大,說明兩種情況,一種基站接收信號弱,要求終端增大發(fā)射功率(需結(jié)合下行路徑損耗及基站接收性能測量判斷是傳輸路徑損耗問題還是基站接收性能問題),另一種基站接收信號質(zhì)量差,要求 UE 增大發(fā)送功率提高抗干擾能力(需結(jié)合上行性能測量判斷是否為上行干擾)。此為RF優(yōu)化工程師重點掌握部分。

中興 CXT 路測軟件顯示 UE 發(fā)射功率等級,如果比正常值偏大則存在問題。此正常值為項目現(xiàn)場相同環(huán)境下測試到的值。需要你在現(xiàn)場注意觀察總結(jié),相同場景下正常值是多少。

某廠家的網(wǎng)管參數(shù)配置界面

UE 發(fā)送的信號強度與信號質(zhì)量監(jiān)控由 ENodeB 側(cè)負責(zé)統(tǒng)計監(jiān)控,一般現(xiàn)網(wǎng)由網(wǎng)管工程師負責(zé),RF 工程師把需要監(jiān)控的小區(qū)ID號報給網(wǎng)管即可。所以在項目中個人的溝通能力是第一位的,只有溝通到位才能獲取幫助,盡快定位問題及解決問題。

5) 人為控制小區(qū)覆蓋半徑

實際優(yōu)化工程中,可以通過控制 UE 接收到的信號強度門限值,從而調(diào)整基站的覆蓋半徑,人為制造盲區(qū)(例如小區(qū)負荷過大,不想讓邊緣用戶進入小區(qū)),或者小區(qū)邊緣覆蓋較差,終端駐留后信號波動較大,容易造成脫網(wǎng)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能指標下降及用戶感知度差,有時沒有比有強.所以可以依靠最小接入電平門限調(diào)整基站的覆蓋半徑(小區(qū)選擇算法關(guān)鍵參數(shù))。

某廠家 QRxlevemin 最小接收電平門限值,重點參數(shù)必須掌握。(小區(qū)選擇算法)

6)上行 UE 接入發(fā)射功率

上行 UE 發(fā)射功率由上行功控算法等控制

上圖為某廠家基站側(cè)對 UE 終端發(fā)送的前導(dǎo) preamble 碼信號強度的最低接收要求,設(shè) 置過低則 UE 很容易接入基站,導(dǎo)致基站負荷過大,以及在無線信號波動大的地區(qū)易造成用戶感知度差,能用但是體驗不好,設(shè)置過高則,導(dǎo)致 UE 可能顯示有信號,但是無法接入連接網(wǎng)絡(luò),且 UE 會對周圍 UE 產(chǎn)生干擾導(dǎo)致上行質(zhì)差問題。(系統(tǒng)級工程師參數(shù)優(yōu)化考慮)。

7) 終端軟硬件缺陷問題

4.2 ATU

ATU 為自動路測設(shè)備,其天線的材質(zhì),放置位置都對 ATU 測試數(shù)據(jù)的采樣結(jié)果有影響,所以 ATU 優(yōu)化必須關(guān)注 ATU 天線的問題。目前不同廠家的 ATU 設(shè)計不同,有的廠家已經(jīng)內(nèi)置 ATU 天線,不存在天線放置位置的影響。

4.3 USIM 卡問題

由于 Iphone 的設(shè)計對 SIM 卡的行業(yè)也發(fā)起了革命的更新,大卡,小卡,迷你卡等卡的風(fēng)行。

1)USIM卡的開戶問題

USIM卡就是用戶在運營商的身份識別卡,其有用戶識別信息,及用戶業(yè)務(wù)信息等, 如果用戶等級與用戶開啟業(yè)務(wù)類型的限制就會導(dǎo)致用戶體驗問題,可能無法注冊,可能峰值速率受限等等,這些是由核心網(wǎng)工程師負責(zé),可溝通核心網(wǎng)工程師查詢,或通過跟蹤信令在信令中查詢。尤其是用戶開戶的峰值速率問題,例如用戶最大數(shù)據(jù)下載速率為 4Mbps,而同樣地點其它用戶可以達到 20Mbps,則建議核查用戶的開戶峰值速率信息。此也是 RF 用戶投訴處理工程師必須了解和掌握的知識。另用戶是有等級區(qū)別的,不同等級的用戶競爭力不同,網(wǎng)絡(luò)側(cè)的資源配置是有競爭算法限制的,所以在網(wǎng)絡(luò)用戶量大時,用戶等級差異就會體驗出來,一般這類投訴主要來源與 VIP 投訴,尤其是運營商的高管級別一定要設(shè)置為最高等級,防止運營商自身高管的投訴是優(yōu)化的重點。所以一般很多地市對高管的終端都做了全程信令跟蹤,以防出現(xiàn)問題無法分析處理,判斷問題環(huán)節(jié)。

2)USIM 卡的存儲信息

USIM 卡里存儲的有永久信息與臨時信息,這里僅說臨時信息,位置更新的機制,由終端對接收到的小區(qū)系統(tǒng)消息中的 TAC 號碼與 TAL 號碼識別,如果與 USIM 卡之前存儲的比對不一致,則終端觸發(fā)位置更新流程。這點網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員必須懂,因為在現(xiàn)網(wǎng)中不處于位置區(qū)邊界的兩個小區(qū)間頻繁發(fā)生位置更新,就有可能是數(shù)據(jù)配置錯誤,導(dǎo)致同一位置區(qū)下的小區(qū) TAC 或 TAL 號碼配置錯誤,導(dǎo)致頻繁的位置更新,而位置更新頻繁會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)接通率下降(接入信道擁塞,被叫尋呼失敗等)。

●永久存儲信息

存儲主要為用戶識別碼 IMSI(唯一的識別一個用戶,是優(yōu)化關(guān)注號碼,通過它來跟蹤某個用戶的信令,或查找某個用戶),網(wǎng)優(yōu)關(guān)注的為采用 IMSI 對用戶進行信令跟蹤,并通過層三信令識別為哪個用戶的信令(哪條信令內(nèi)可查選到 IMSI 為關(guān)鍵);鑒權(quán)算法參數(shù) (用于用戶是否為運營商的合法用戶,鑒權(quán)失敗,則無法使用運營商網(wǎng)絡(luò)),網(wǎng)優(yōu)關(guān)注層三信令流程中的鑒權(quán)過程。加密算法參數(shù)(用戶無線信號傳輸信息的保護,要求核心網(wǎng)側(cè)與終端側(cè)采用的加密算法一致,不一致則無法通信),網(wǎng)優(yōu)關(guān)注層三信令流程中的加密過程;

●臨時存儲信息

■用戶臨時身份識別信息

無線電的易被截獲,所以用戶身份信息的保密非常關(guān)鍵,所以采用臨時識別碼的方式, 保護用戶身份信息不被非法獲取和使用。LTE 的用戶臨時識別碼GUTI;

■TAC與TAL號碼信息

TAC 號碼,TAL號碼是為進行UE 終端位置更新而存在的號碼,一旦終端接收到的 TAC 與 TAL 同存儲的不一致,則 UE 發(fā)起位置更新流程,通過位置更新流程,網(wǎng)絡(luò)才清楚 UE 目前所處的位置區(qū)域,便于網(wǎng)絡(luò)尋呼 UE。(詳見 TD-LTE 原理之位置更新篇); 另位置更新的成功率,以及位置更新過程中,UE 做被叫無法被尋呼到,頻繁的位置更新造成的網(wǎng)絡(luò)信令負荷加重,及終端不能被尋呼到的時間量增長都是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化終端關(guān)注的問題。