LTE网络影响数据吞吐量因素的排查与优化
王 鹏
（中国联通山西省分公司网络管理中心 030006）
作者简介
王鹏: 太原理工大学 硕士 现工作于中国联通山西省分公司 网络管理中心
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摘 要
LTE网络强大的数据吞吐量是其最主要的特点，因此对影响吞吐量因素的排查与优化工作至关重要。而数据吞吐量属于用户面的问题，没有完整的信令流程可以参考，因此，应该从站点或小区的异常告警，无线环境的干扰，小区无线参数以及传输带宽的配置等方面来进行排查和优化，通过对告警的及时排查和恢复，对无线参数和传输带宽根据实际情况进行配置，对无线干扰进行优化调整来达到保证LTE网络吞吐量的目的。另一方面，数据吞吐量的提升不仅能提高网络资源利用率，同时也在很大程度上改善了用户体验。
关键词：LTE 吞吐量 无线干扰 配置优化
ABSTRACT
The strong data throughput of LTE network is the most important feature. Therefore, it is important to investigate and optimize the impact of throughput factors. The data throughput belongs to the user plane, There is no complete signaling flow to refer to. Therefore, you should refer to the abnormal alarm of base stations or cell, wireless environment interference, Configuration of cell radio parameters and transmission bandwidth,etc, troubleshoot and optimize. Through the timely investigation and recovery of alarms, Configure wireless parameters and transmission bandwidth according to actual conditions, Optimize the radio interference to achieve the purpose of ensuring the LTE network throughput. On the other hand, the increase in data throughput not only improves network resource utilization, At the same time, it also greatly improves the user experience.
KEY WORDS:LTE Throughput Wireless interference Configuration optimization
1 引言
数据吞吐量问题属于用户面问题，用户面的问题分析和排查一向比较抽象，不像控制面有完整的信令流程和明确的协议可以依据。所以，定位吞吐量问题需要遵循以下基本原则：（1）逐层分析；（2）从外到内；（3）由简到难。
1.1 LTE网络数据吞吐量问题的排查思路
通常，LTE速率问题由以下原因导致：
（1）站点或小区存在异常告警。
（2）小区无线参数设置错误。
（3）小区或UE测试区域存在较强干扰或弱覆盖等无线情况。
根据以上原因，速率问题排查思路流程图如图1所示。
图1 速率问题排查流程图
1.2 数据吞吐量问题的排查步骤
（1）检查站点有无告警。有告警先分析定位告警。解决告警问题后，观察异常现象是否消失。
（2）检查站点基本参数配置是否异常。主要检查带宽和天线等会影响吞吐量的参数。
（3）更换测试吞吐量用的终端或电脑。因为有时吞吐量上不去是因为测试设备自身原因，需要更换设备验证异常现象是否仍存在。
（4）观察物理层吞吐量是否正常。
如果物理层吞吐量异常，检查测试点无线信号的质量是否太差。如果无线信号质量差，必然导致吞吐量降低。可以再找更靠近基站的点，观察测试结果是否正常。如果近点测试结果正常，继续定位远点问题。可能是由于小区边缘干扰导致吞吐量恶化。寻找干扰源，做RF优化。如果近点测试结果异常，继续观察MAC层吞吐量。
（5）观察MAC层吞吐量是否正常。
MAC层吞吐量结果异常，可能由以下3种原因导致：大量HARQ重传导致，表现为BLER过高；MCS过低；PRB有剩余（用户面应用层实际上有数据请求，但是空口完全没有达到满负荷）。
其中，前两个原因，需要检查网管参数配置。下行吞吐量检查PDSCH相对于RS的功率偏置是否过低，上行吞吐量检查P0和alpha参数配置是否过低。提高功率配置，观察问题是否解决。
而PRB有剩余则需要检查传输带宽是否限制。从UE侧ping包经过传输、S-GW、P-GW到PDN服务器。检查ping包时延和丢包情况。如果出现超时和丢包，再逐段分析丢包出现的位置。用软件做镜像抓包，观察eNodeB侧收端/发端和核心网侧发端/收端的数据包个数和乱序情况。如果两端包个数不一致，即有大量丢包，说明传输存在问题。再排查具体传输问题路段。
（6）检查应用层吞吐量。
如果网管中统计的小区下行汇聚速率和eNodeB侧在MTS抓包工具中MAC速率结果都接近理论值，可能是核心网QoS配置问题或eNodeB控制问题导致的大量拥塞。部分UE数据在eNodeB内出现丢包，需要检查QoS配置，检查核心网配置[1]。
（7）检查调度算法。问题的现象是否与调度策略一致。
MAX C/I基本一直为高SINR用户调度资源。无线信号差的用户可能得不到合适的资源。RR用户完全轮询，小区边缘用户多时，小区整体吞吐量会下降。RF比例公平算法会兼顾前两者。
2 LTE网络数据吞吐量相关告警的排查与分析
基站告警检查需要分析问题基站或小区的当前告警和历史告警。需要重点检查的告警有：
（1）S1接口告警；
（2）BBU与RRU直接传输类告警；
（3）功率类告警；
（4）GPS失锁类告警（TD-LTE需要核查。包括问题小区、附近小区基站GPS类告警都要核查）[2]。
2.1 当前告警的排查、分析与处理
分析当前告警是为了确认当前有无影响速率性能的告警。在EMS告警页面，FDD LTE和TD-LTE需要核查的告警有所不同，下面分别进行介绍。
FDD LTE相关告警及分析情况如表1所示。
表1 FDD LTE相关告警及分析
| 告警 |
告警分析 |
| 单板通信链路断 |
经常在BPL/CC重启过程中产生 |
| 光模块接收光功率异常 |
1、 RRU运行异常； 2、 光纤链路断开； 3、 光模块故障； 4、 BPL单板运行异常。 |
| CPRI链路异常 |
CPRI链路故障 |
| RRU链路断 |
1、 RRU运行异常； 2、 RRU与主控板之间的通讯链路故障。 |
| 软件运行异常 |
1、 单板软件未正常运行、无法正常上报心跳； 2、 产品进程得不到及时调度； 3、 单板子单元和主控单元之间通讯链路断。 |
| 下行输出功率过小或过大 |
RRU故障导致功率异常，存在可能需要更换RRU的情况。 |
| 天馈驻波比异常 |
RRU射频口和天馈未连接，或射频线缆问题。 |
TD-LTE相关告警及分析情况如表2所示。
表2 TD-LTE相关告警及分析
| 告警 |
告警分析 |
| BBU参考时钟失锁 |
无时钟信号而失锁，与CC单板启动异常有关。 |
| BBU同步异常 |
BBU内部时钟失锁，与CC单板启动异常有关。 |
| GPS接收器搜星失败 |
GPS故障或安装位置受阻挡 |
| GPS接收器失星 |
|
| 已配置的1PPS+TOD时钟源丢失 |
GPS和RGB馈线连接问题 |
| 1PPS+TOD时钟的秒脉冲不可用 |
|
| UCI接收器光口帧失锁 |
RGB和UCI光纤连接问题 |
| UCI光模块无光 |
|
| 无法接收电文 |
1、 RGB未上电； 2、 RGB和UCI连接光纤问题。 |
| 1PPS+TOD时钟信息分辨率异常 |
HDMI线接反 |
| 单板锁相环失锁 |
UCI时钟丢失 |
| 单板通信链路断 |
经常在BPL/CC重启过程中产生 |
| 光模块接收信号强度异常 |
1、 RRU运行异常； 2、 光纤链路断开； 3、 光模块故障； 4、 BPL单板运行异常。 |
| 软件运行异常 |
1、 单板软件未正常运行，无法正常上报心跳； 2、 产品进程得不到及时调度； 3、 单板子单元和主控单元之间通讯链路断。 |
| 下行输出功率过小或过大 |
RRU故障导致功率异常，存在可能需要更换RRU的情况。 |
| 下行驻波比告警 |
RRU射频口和天馈未连接，或射频线缆问题。 |
如果存在类似告警，根据网管中的告警处理建议，以及表1和表2告警分析中的指导和告警处理指导手册进行处理。清除告警后再进行业务测试或下一步问题排查操作。
2.2 历史告警的排查、分析与处理
分析历史告警是为了确认问题基站或小区的运行状态是否稳定、有无影响速率性能的告警。
打开EMS客户端，查看问题基站或小区3天内的历史告警。表3为相关历史告警及分析情况，FDD LTE和TD-LTE都按表中所示进行对照，确认有无类似告警。
表3 历史相关告警及分析
| 告警 |
告警分析 |
| SCTP偶联断链 |
1、 偶联参数配置有误； 2、 传输不稳定。 |
| 基站与OMMB断链 |
1、 网络传输故障； 2、 传输参数配置有误。 |
| 小区建立失败 |
1、 偶联未建立； 2、 参数配置有误（未配置射频相关参数）。 |
如果存在类似告警，根据告警频率和时间分析判断是否为不稳定告警，同时根据表3告警分析中的指导和告警处理指导手册进行处理。确认告警真实恢复后再进行业务测试或下一步问题排查操作。
3 LTE网络无线干扰的排查与优化
排查无线干扰包括排查上行干扰和排查下行干扰，另外TD-LTE还需要排查时钟同步干扰。
3.1 上行干扰的排查
（1）在网管侧使用实时数据统计工具分析频谱。
（2）根据接收机底噪计算公式判断是否存在干扰。
接收机底噪=热噪声+噪声系数；
接收机eNodeB的噪声系数=3dB；
热噪声=-174+10log（B），B为测试带宽。
如果测试中的RxPow值明显大于这个数值，则说明当前网络存在上行干扰[3]。
（3）干扰源定位。可以选取闲时进行闭站操作，再采用频谱分析工具进行频谱测试。
3.2 下行干扰的排查
（1）下行干扰比较容易判断。在使用路测工具进行测试时，如果发现SINR与主服务小区及邻区测量结果相差较大，即可初步判断存在下行干扰。如果需要确认并定位，就需要进行闭站和清频。
（2）系统内下行干扰还可能是基站小区间干扰和附近其他终端下行业务带来的干扰。
小区间干扰可以通过合理的覆盖优化手段进行优化。终端下行业务干扰可以通过合理的参数配置进行优化。
3.3 时钟同步导致干扰的排查（TD-LTE涉及）
（1）对于GPS时钟源，TDD系统中的GPS时钟同步类型务必配置为相位同步和帧同步。需要核查问题小区基站以及周围小区基站的时钟配置是否正确。对于其他时钟源也需要核查配置是否正确。
（2）系统内上行干扰一般由终端的上行业务带来，也可能是由其他GPS失锁的小区带来。对于终端带来的上行干扰，可以通过适当的参数配置进行优化。对于系统影响最严重的是基站的GPS失锁带来的干扰。此部分干扰可以通过告警进行核查，通过网管的配置进行优化[4]。
3.4 无线干扰问题的优化方法
（1）无线弱场。
可以通过调整周围小区方位角、下倾角、功率等相关参数，改善该区域的覆盖。如果附近无合适小区，则建议在该区域增设站点。
（2）系统站间干扰。
站间干扰比较典型的例子是导频污染。在确定了主服务小区后，通过调整其他小区方位角、下倾角、功率等相关参数，减小该区域的干扰问题。
（3）异常干扰源。
在非忙时段闭站进行清频测试，找出并处理干扰源。
（4）其他情况。
在某些切换设置不合理的区域也会影响流量指标，比如切换较晚，那么在切换带，源服务小区信噪比已经很差，导致流量较低，此时通过合理切换优化也可改善区域的流量问题。
4 LTE网络数据吞吐量相关配置参数的排查与优化
LTE数据吞吐量的配置参数排查，主要是排查已经配置的小区无线参数，以及传输带宽参数。
4.1 E-UTRAN小区无线参数配置核查与优化
（1）核查小区发射天线端口数。
核查“小区支持的发射天线端口数目”参数是否配置为“2”。
小区发射天线端口数即为下行端口个数，决定了层映射处理时的层数，从而限制了空间复用的码字个数。配置为“2”时，小区下行发射可以采用MIMO 2×1或2×2的多天线模式，即可以进行下行双码字双流。小区发射天线端口数需要小于等于RRU天线个数。因此，如果小区对应的RRU为单通道RRU时，此处只能配置为“1”。
（2）核查小区参考信号功率。
“CP参考信号功率（dBm）”默认为12dBm。测试时，如果所在环境无法保证UE的RSRP（Reference Signal Received Power，参考信号接收功率）为-65dBm左右，可以根据RRU能力适当调整该参数。
（3）核查系统带宽。
核查“小区下行系统频域带宽（MHz）”。20MHz为LTE系统的最大带宽。如果现场不是20M带宽资源，需要按实际情况配置。
（4）核查上/下行MCS。
“上行MCS最小值”、“下行MCS最小值”参数默认为0，“上行MCS最大值”、“下行MCS最大值”参数默认为28。通常情况下，取默认值。特殊情况下，可以进行适量修改。如上行无线质量较差，可将上行MCS最大值适当降低，以减少上行误码率，确保FTP下载时的上行速率。如下行MCS调度跳动较大，可将下行MCS最小值适当放大，避免系统侧在信号质量好的时候也进行低MCS调度，从而降低了速率。
（5）核查UE上/下行最大可分配RB个数。
核查“上行UE最大分配RB数”、“下行UE最大分配RB数”。通常情况下，取默认值即可。以20MHz带宽为例，参数值为100。如果小区系统带宽并非20MHz，需要根据实际带宽配置资源。
4.2 传输带宽配置核查与优化
（1）核查物理层端口传输速率和工作模式。
在“传输网络→物理承载→物理层端口”中，核查“发送带宽（kbps）”参数是否为“1000000”，即1000M，“工作模式”是否为自适应或千兆全双工。
（2）核查带宽资源组速率。
在“传输网络→带宽分配→带宽资源组”中，核查“出口最大带宽（kbps）”参数是否为“1000000”，即1000M。
5 结论
LTE网络最显著的特点就是其强大的数据吞吐能力，其中FDD LTE制式能够达到最高150Mbps的下行速率，TD-LTE制式能够达到最高100Mbps的下行速率。因此，数据吞吐量的大小直接关系到系统的运行状态及用户的体验，在日常的维护和优化工作中，对吞吐量相关因素的排查和优化至关重要。而对吞吐量的排查优化则主要从告警排查、无线干扰的排查和优化、参数配置的核查及优化几个方面进行，只有做到从无线侧到核心侧的告警及时排查和恢复，在针对实际情况对小区无线参数及传输带宽的参数合理优化配置的基础上，通过优化调整减来小无线环境的干扰，才能保证LTE网络的吞吐量。
6 参考文献
[1]中兴通讯股份有限公司．维护经验总第597期（移动核心网专刊） [EB/OL] ．www.zte.com.cn，2013．
[2]中兴通讯股份有限公司．维护经验总第584期（TD-LTE无线侧专刊）[EB/OL] ．www.zte.com.cn，2013.
[3]汪丁鼎，景建新，肖清华等．LTE FDD/EPC网络规划设计与优化[M] ．北京：人民邮电出版社，2014．
[4]肖清华，汪丁鼎，许光斌等．TD-LTE网络规划设计与优化[M] ．北京：人民邮电出版社，2013．
