LTE 无线网络优化关键性能指标

LTE 无线网络优化关键性能指标

摘要：本文主要从网络接入类指标；等几方面探讨了主题，旨在与同行共同学习、共同进步。

关键词：LTE；无线网络；优化指标；关键性能；分析

随着数据业务的快速发展，LTE 网络建设工作进行的如火如荼，网络优化工作越发迫切，如何利用 LTE 网络 KPI 指标进行网络优化是本文的研究重点。本文根据 LTE 网络架构，接口协议、信令流程并结合目前运营商已有的 LTE 无线网络关键性能指标，提出了根据 LTE 网络 KPI 指标进行网络优化及问题定位方法，为网络的建设和优化提供方法和依据。

一、LTE 网络架构以及 LTE 无线网络结构所具有的特点

网络架构

LTE采用由eNB构成的单层结构，这种结构有利于简化网络结构和减小延迟，实现了低时延、低复杂度和低成本的要求。与3G接入网相比，LTE减少了RNC节点。LTE 的架构也叫E-UTRAN 架构（见图1）。E-UTRAN 主要由eNB 构成。eNB

不仅具有原3G 中No⁃deB的功能，还能完成原来RNC的大部分功能，包括物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、接入移动性管理和Inter-cell

RRM 等。LTE E-UTRAN侧的接口主要包括S1接口和X2接口。

由于LTE网络架构与2G/3G网络架构在无线侧存在差异，所以LTE的无线网络KPI指标与2G/3G的KPI指标存在不少差别。本文从多网络运营商运营维护角度考虑，保持LTE无线网络KPI指标分类与2G/3G无线网络KPI指标分类原则一致性，将LTE的无线网络关键性能指标分为网络接入类、接入保持类、传输完整类、移动管理类和资源负荷类五大类指标。

2、LTE 无线网络结构所具有的特点

LTE 无线网络具有将网络的系统构成进行简化以及延缓网络延迟的优势，大多是单层架构，还可以降低网络的维护以及运行成本，减少网络的运行时间。在 RNC 节点方面与 3G通信网络相比，LTE 无线通信网络可以很大程度上进行删减，因此，LTE无线网络结构又被很多专家学者称为E-UTRAN结构，可以释放数据接入、移动管理以及承载控制等等功能，而E-UTRAN的网络结构也是由eNB组成，所以还具有最基本的3G 通信网络中的 deB 特质。比较 LTE 无线网络与 3G 通信网络，二者还是存在较大差异，尤其是在网络运行的指标上。为了促进网络运营的运行维护质量有所提升，本文主要是对LTE 无线网络优化的重点指标类型进行深入分析。

二、网络接入类指标

1.R R C 连接类指标

RRC连接是UE和E-UTRAN之间的信令连接承载（SRB1），是NAS层业务访问的前提环节，体现了E-UTRAN对UE的接纳能力。RRC连接建立过程包括与业务相关的RRC连接建立过程和与业务无关（如位置更新、系统间小区重选、注册等）的RRC连接建立过程。LTE中，RRC消息只能通过公共控制信道（CCCH）和专用控制信道（DCCH）承载，CCCH和DCCH在MAC层都映射到传输信道SCH上。

主要包括RRC连接建立成功率、RRC连接重建成功率、RRC 平均建立时长和 RRC 连接数指标。与WCDMA RRC连接类指标相比，LTE RRC连接请求消息中不携带业务类型字段，LTE

RRC连接类指标不区分业务类型进行统计。

AB 连接类指标

E-RAB是UE和EPC之间连接的业务QoS约定。根据UE申请的业务QCI，可以区分不同的业务（会话类语音业务、会话类直播视频流业务、实时游戏业务、非会话类有缓冲的视频流业务和IMS信令业务）。E-RAB建立成功率用E-RAB建立成功个数和E-RAB建立请求个数

的比表示。E-RAB建立请求（E-RAB Set⁃up Request）可以进行E-RAB建立；在初始上下文建立请求（Initial Context Setup Request）消息中含有 E-RAB to Be Setup List IE，也可以进行E-RAB建立。E-RAB连接建立和初始上下文建立信令流程如图2所示。

由于E-RAB建立信令可以建立多个E-RAB，为了更好地反映业务在无线侧的接入情况，通过E-RABSetup Request消息或Initial Context Setup Request消息携带的E-RAB to Be Setup List IE统计E-RAB个数，而不是统计E-RAB信令消息次数。

3.无线接通率

无线接通率是反映无线接入系统接入性能最重要的指标。无线接通率＝E-RAB建立成功率×RRC连接建立成功率×100%。

三、关键性能

连接建立问题分析

RRC 处理 UE 和 UTRAN 之间控制平面的第三层信息，RRC 连接无线资源的分配、重新配置和释放，对于已经建立的RRC 连接，RRC 可以重新配置无线资源，当 RRC 连接建立成功率比较低时，说明 LTE 终端接入网络在 RRC 连接建立过程中存在问题，需根据 RRC 连接建立失败原因分类指标初步定位网络问题。现网常见的 RRC 连接建立失败原因主要包括空口原因和小区资源问题，根据相应的指标统计，初步定位 RRC连接建立过程中发生的问题。通过 UE 侧

LOG 及 TRACE 信令分析，进一步准确定位问题，然后进行 eNodeB 参数调整，优化配置，从而解决问题。

E-RAB 连接建立问题分析：

E-RAB 是 UE 和 EPC 之间连接的业务 QoS 约定。E-RAB建立成功率用 E-RAB 建立成功次数和 E-RAB 建立请求次数的比表示。在初始上下文建立请求消息中含有 E-RAB to besetup list ie，也可以进行 E-RAB 建立。当 E-RAB 建立成功率较低时，说明 LTE 终端接入网在 E-RAB 建立过程中存在问题，需根据 E-RAB 建立的失败原因分类指标初步定位网络问题。然后根据基站配置信息，告警信息，Uu 接口、S1 接口信令分析进一步准确定位问题，解决问题。E-RAB 建立失败常见原因主要包括：① 因未收到 UE 响应而导致 E-RAB 建立失败；② 核心网问题导致

E-RAB 建立失败；③ 无线层问题导致E-RAB 建立失败；④ 无线资源不足导致 E-RAB 建立失败；⑤安全模式配置失败导致 E-RAB 建立失败。

2.切换问题分析及定位

LTE 系统的切换过程分为基于 S1 接口的切换、基于 X2接口的切换、eNodeB 内的切换和

LTE 系统与 WCDMA 系统间的切换。主要有 S1 接口切换成功率、X2 接口切换成功率、eNodeB

内切换成功率、LTE 与 WCDMA 系统间切换成功率、切换时长等指标。

根据 LTE 切换成功率指标的统计，能及时发现 LTE 网络中存在的切换问题，定位问题发生的具体接口位置，再根据切换失败的具体原因值分类统计，初步定位问题的发生原因。根据现网数据分析，常见的切换问题如下：

切换出常见问题主要包括：① 核心网原因导致的切换出准备失败；② 目标小区无响应导致的切换出准备失败，当 S1接口和 X2 接口的切换准备阶段结束时，源小区未收到来自目标 eNB 的任何消息；③ 目标小区回复切换准备失败导致的切换出准备失败；④ 源小区发送切换取消导致的切换出准备失败，在 S1 接口切换及 X2 接口切换过程中，切换准备阶段未结束且没有收到任何来自目标侧的消息，源小区判决取消本次切换；⑤ 无对应的邻区关系导致无法发起切换过程的。

切换入常见问题主要包括：① 准入失败导致切换入准备失败，当目标 eNodeB 通过 X2

或者 S1 接口收到 HANDOVERREQUEST 消息时，如果目标小区发生资源准入失败，通过 X2接口向 源 eNodeB 发 送 HANDOVER PREPARATION FAIL-URE 消 息，或 者 通 过 S1 接 口 向 MME

发 送 HANDOVERFAILURE 消息；② 目标小区收到切换取消导致切换入准备失败；③ 流控导致的 HO IN 消息丢弃（含 S1 和 X2）；④ 流控导致的回复切换准备失败消息（含 X2 和 S1），当目标 eNodeB 通过X2 或者 S1 接口收到 HANDOVER REQUEST 消息时，如果目标小区发生流控导致切换入失败，通过 X2 接口向源 eNodeB发送 HANDOVER PREPARATION FAILURE 消息，或者通过S1 接口向 MME 发送 HANDOVER FAILURE 消息。

3.掉话问题分析及定位

无线系统掉话只考虑接入侧异常引起的掉话，无线系统掉话率通过 E-RAB 的异常释放体现，它反映了系统的通讯保持能力，是用户直接感受的重要性能指标之一。eNB 由于某些异常原因发起 E-RAB 释放请求，请求释放一个或多个无线接入承载。

根据现网数据分析，常见的掉话原因主要包括：① 无线层问题导致的激活的 E-RAB 异常释放；② 网络拥塞导致的激活的E-RAB 异常释放；③ 切换失败导致的激活的 E-RAB 异常释放；④ 核心网问题导致的 E-RAB 异常释放。根据指标分类统计即可初步定位掉话原因，结合告警信息、信令分析和 CDR分析可进一步准确定位问题、解决问题。

4.小区里的聚类的网络性能问题

网络的质量类指标直接反映着小区网络质量的优劣。运营商可以根据网络质量的指标进行确定相应的阀值，然后根据这些来确定小区网络的状态，可以将其分为正常小区和问题小区两个类别。而对应网络质量分析的时候发现，其质量指标间存在一定的相关性，小区中其中一项指标变差时，可以直接影响其他指标也可能变差，所以，在对问题小区进行分析时，需要综合考虑整个关系网络质量的指标。因此，可以采用聚类算法来对小区网络质量的指标进行聚类，通过此算法可以判断哪个是问题小区，而其中的网络质量问题又是由哪些指标所导致，优化人员就可以根据此结果进行有目的性的优化。在对小区进行聚类分析其网络质量的流程大多分为如下几个方面，具体为：一是对所有网络质量指标中选择关键的指标，进行相关性分析；二是进行频率分析，确定用户感知类指标，选取该小区的指标差；三是利用聚类算法对用户感知类进行聚类，分析哪类为问题类小区；四是分析问题小区的原因，是哪些原因所造成的。根据阀值可以将影响网络质量的关键指标划分为指标好和指标差两类，将指标差得一类定为小区天粒度数据中指标最差的 top5%，其他的为指标好的一类，网络质量的关键指标的具体名称和方向、阀值等信息具体如下表 1 所示。

结语

综上所述，在LTE网络运营期间，通过LTE无线网络关键性能指标反映LTE无线网络的运行质量，使运营商能充分掌握网络的整体运行状况，快速定位网络问题，为运营商对网络的进一步优化和建设提供直接参考。

参考文献：

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