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高鐵隧道內4G數(shù)據業(yè)務無法使用問題分析

09/11 10:45
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某現(xiàn)場反映在某高鐵段,列車進入隧道后,4G數(shù)據業(yè)務無法使用,表現(xiàn)為進隧道視頻卡頓、網頁轉圈、微信消息發(fā)送接收失敗等。

信息收集

在收到問題反饋后,第一時間進行了如下信息收集。

1. 基站信息收集

故障涉及高鐵段123公里,共有18個隧道合計89公里。涉及運營商D 1.8G站點62個,313個小區(qū);運營商D 800M站點60個,298個小區(qū)。

2. 組網信息收集

隧道內共有D、M、L三家運營商的設備5臺,由鐵塔POI合路后輸出兩根漏纜(一根為M和D共用,一根為M和L共用)發(fā)送信號,如圖1所示。

圖1 隧道內組網設備

設備詳細信息如下,組網劃分如圖2所示。

運營商M(FDD1800):兩通道,無詳細信息。

運營商M(TDD F):兩通道,1885-1915 MHz,2010-2025?MHz。

運營商D(800):單通道,824-835?MHz,869-880?MHz。

運營商D(1.8G):單通道,1735-1785?MHz,1830-1880?MHz。

運營商L(2.1G):單通道,無詳細信息。

 

圖2 組網劃分

3. 網元數(shù)據收集

安排網元測試人員乘坐高鐵進行測試。隧道外宏站信號正常,隧道內占用運營商D的1800頻段,速率在100 kbps以內,無法正常使用數(shù)據業(yè)務;占用運營商M的F頻段,速率較低,為100 kbps~500 kbps;運營商L 2100頻段能正常使用。

測試以下場景并記錄數(shù)據:運營商D 800M鎖頻測試,運營商D 1800鎖頻測試,運營商D自由態(tài)測試,運營商M自由態(tài)測試,運營商D語音測試,運營商M語音測試。

4. 網管數(shù)據收集

網管側收集以下數(shù)據:

一鍵式信息采集。

XML配置文件。

組網拓撲關系圖,關聯(lián)的RRU機架號。

問題隧道站點KPI指標(流量、負荷、用戶數(shù)、RSSI、NI、上下行速率),選取無列車及列車通過時的兩個場景進行取數(shù)對比。

CQI、IMSI信令等。

數(shù)據分析

1. 網元測試數(shù)據分析

測試結果如圖3所示,對于全程平均RSRP,運營商D 800M頻段略差,1800頻段和運營商M差距不大;對于SINR和覆蓋率,運營商D的表現(xiàn)比運營商M好,但是下載速率明顯差于M。

圖3 測試數(shù)據

2. 網管數(shù)據分析

全路段信息匹配

通過基站告警信息跟蹤、基站KPI指標監(jiān)控、投訴信息匹配等,發(fā)現(xiàn)該路段站點無告警,全段KPI指標正常,也無用戶投訴。因此將問題聚焦到隧道內及隧道列車通過時的數(shù)據。

隧道內數(shù)據分析

從IMSI Log看,出現(xiàn)問題時下行調度MCS不錯,基本在20以上,但是反饋DTX太多(接近50%),如圖4和圖5所示。

圖4 下行MCS和RB數(shù)

圖5 下行反饋

重傳多會占用新傳調度機會(重傳調度優(yōu)先級高),所以下行流量存在問題。下行反饋DTX多是因為上行NI高,如圖6所示,PUSCH NI有跳變高現(xiàn)象,即不定時受到干擾。

圖6 PUCCH功率和NI

結論:列車經過時會導致NI抬升,優(yōu)先干擾到兩端RB,所以優(yōu)先考慮降NI。

現(xiàn)場測試

1. 隧道內NI排查

為了驗證影響NI的因素來自外部還是內部,現(xiàn)場申請了天窗進入到隧道進行測試。隧道口占用宏站信號速率正常,如圖7所示。

 

圖7 隧道口測試截圖

進入隧道內平均速率為70 Mbps,如圖8所示。核查POI接線無問題,接線端口分別為運營商D 1800、運營商M GSM1800和LTE F頻段?,F(xiàn)場進行超級小區(qū)拆分,拆分后速率降至50 Mbps,不影響用戶體驗,排除隧道內外部干擾。

圖8 隧道內測試圖

2. 列車內產生的外部干擾排查

初步懷疑列車WiFi信號使用的4G物聯(lián)網卡優(yōu)先級較高,導致系統(tǒng)帶寬被占用,以至于用戶在列車上進入隧道后無法使用移動信號?,F(xiàn)場申請了高優(yōu)先級測試卡再次到列車上進行測試排查,如圖9和圖10所示,高優(yōu)先級卡與普通卡效果是一樣的。

圖9 高鐵上隧道內速率(左起依次為D高優(yōu)先級卡、D低優(yōu)先級卡、M卡)

圖10 高鐵室外速率(左起依次為D高優(yōu)先級卡、D低優(yōu)先級卡、M卡)

幸運的是測試過程中去程列車WiFi故障,無法搜索到WiFi信號,回程列車WiFi正常,兩者進行了對比,依舊存在問題。在網管進行平權設置后,到列車上復測,進入隧道后依舊無法使用數(shù)據業(yè)務。因此推測列車上不存在外部干擾源。

3. 內部干擾定位

排除隧道內外部干擾和列車內外部干擾后,問題聚集到了內部干擾上。通過對組網的分析,POI屬于無源器件,而將各頻段通過POI接入,有可能會產生互調干擾從而導致運營商D頻段干擾。

經過對三階互調干擾的組合測算,如圖11所示,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場組網方式有三種組合產生的三階互調干擾會落在運營商D 1800頻段上。

組合一:M FDD1800+M FDD1800頻段與M F頻段組合三階互調。

組合二:M FDD1800+M FDD1800頻段與M FDD1800頻段組合三階互調。

組合三:M FDD1800+M F頻段與M F頻段組合三階互調。

圖11 三階互調組合(D 1800)

申請?zhí)齑斑M行驗證,進入隧道后通過三組測試進行三階互調干擾定位:

L手機飛行,D手機占用1.8G FDD,一部M手機鎖頻接入F頻段,進行連續(xù)下載業(yè)務,觀察運營商D FDD 1.8G NI。

L手機飛行,一部M手機鎖頻接入1800頻段,進行連續(xù)下載業(yè)務,觀察運營商D FDD 1.8G NI。

L手機飛行,D手機占用1.8G FDD,一部M手機鎖頻接入F頻段,另一部M手機鎖頻接入1800頻段,兩部M手機同時進行連續(xù)下載業(yè)務,觀察運營商D FDD 1.8G NI。

測試結果如圖12所示,通過三組測試驗證,手機在隧道內無列車通過時做業(yè)務,會抬升站點NI值。驗證結論:

單D小區(qū),底噪不抬升。

D小區(qū)+M F頻段小區(qū),D和M都做業(yè)務時,底噪不抬升。

D小區(qū)+M FDD1800頻段,底噪抬升。

D小區(qū)+M F頻段+M FDD1800,底噪抬升劇烈。

圖12 業(yè)務測試時頻譜掃描結果

最終結論:運營商M頻段與運營商D頻段共用一個POI會產生三階互調干擾,導致D數(shù)據業(yè)務無法使用。

故障處理

通過問題定位分析,確定了由于無源器件的三階互調干擾,導致了運營商D 1800頻段在列車經過時產生干擾,用戶無法使用數(shù)據業(yè)務。

解決方案一

為了從根本解決問題,從源頭(POI)出發(fā),需要將運營商M的通道全部歸并到一個POI,D和L共用一個POI,將信號源從無源器件上分離,從而解決問題。

解決方案二

現(xiàn)場通過對POI的觀察,發(fā)現(xiàn)運營商L未使用1800頻段。通過對三階互調的計算,如圖13所示,僅有一種組合落在L 1800頻段內,理論上會比D 1800干擾值小。

圖13 三階互調組合(L 1800)

為了驗證可行性,現(xiàn)場申請?zhí)齑斑M入隧道。選取一個隧道內小區(qū),將POI上D 1800端口更改至L 1800端口上,網管更改頻點、開啟站點。

復現(xiàn)場景,干擾值很低,不影響業(yè)務。列車通過時查看頻譜掃描結果,如圖14所示,波動很小。因此,D 1800三階互調干擾改為L 1800后干擾值減小,方案可行。

圖14 列車通過時L 1800頻譜掃描圖

解決方案三

通過共建共享方式,共享運營商L的2100頻段,將運營商D 1800設備拆除,既可以避免三階互調干擾,還可以進行資源盤活。

風險預警:通過對L 2100三階互調計算,如果運營商D和L用各自頻段各開20 MHz,共40 MHz,還將會產生三階互調干擾。如果只用2130 MHz~2150 MHz,就沒有三階互調,如圖15所示。

圖15 L 2100共建共享互調組合



	

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