汪汀嵐，張冬晨，李行政，宋心剛

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

1 干擾小區(qū)診斷需要平臺(tái)升級(jí)

如何更準(zhǔn)確、更自動(dòng)化地實(shí)現(xiàn)干擾小區(qū)的診斷？這已成為目前日常網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中面臨的嚴(yán)峻問題。隨著網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)的日益發(fā)展，算法升級(jí)，新技術(shù)方案不斷出現(xiàn)，如何在現(xiàn)有平臺(tái)基礎(chǔ)上快速實(shí)現(xiàn)工具添加，平臺(tái)升級(jí)是平臺(tái)研發(fā)過程中重要的思考點(diǎn)。對于中國移動(dòng)這樣運(yùn)營巨大LTE網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營商來說，快速、有效、實(shí)時(shí)的處理及監(jiān)控手段，扁平化的管理模式則是十分必要的。

2 L TE干擾概述

LTE干擾原因分為系統(tǒng)外干擾和系統(tǒng)內(nèi)干擾，超門限干擾會(huì)引起無線網(wǎng)絡(luò)的性能劣化及用戶感知的明顯下降。系統(tǒng)外干擾原理主要有：雜散干擾、互調(diào)/諧波干擾、阻塞干擾，系統(tǒng)內(nèi)干擾原理主要有：幀偏置、GPS失鎖、超遠(yuǎn)同頻干擾、網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)干擾、設(shè)備故障干擾。

2.1 系統(tǒng)外干擾

由于我國的頻率規(guī)劃方案、設(shè)備射頻指標(biāo)、用戶私自采購國外日常生活電子設(shè)備、個(gè)別廠家私自制作干擾設(shè)備等多方面原因，導(dǎo)致 LTE上線面臨來自同頻非法系統(tǒng)與鄰頻系統(tǒng)的嚴(yán)重干擾影響。圖1為TDD系統(tǒng)復(fù)雜的頻率環(huán)境，圖2為FDD系統(tǒng)復(fù)雜的頻率環(huán)境。

圖1 TDD系統(tǒng)F、D、E各頻段復(fù)雜的頻率環(huán)境

TDD系統(tǒng)目前建設(shè)已趨于完善，主要的系統(tǒng)外干擾問題也已比較明確，并且有較好的定位及處理手段。TDD系統(tǒng)外干擾主要包括：DECT干擾、900M FDD干擾、1800M FDD干擾、公安偽基站、跨邊界線干擾、其他運(yùn)營商 TDD失步干擾、WLAN設(shè)備、無線電定位系統(tǒng)、無線系統(tǒng)非法占用、干擾器、直放站等。

圖2 FDD系統(tǒng)900M、1800M復(fù)雜的頻率環(huán)境

FDD屬于建網(wǎng)初期。系統(tǒng)外干擾問題較嚴(yán)重，影響較廣泛，并且定位及處理手段較單一。FDD系統(tǒng)外干擾主要包括：直放站干擾、800M FDD系統(tǒng)干擾、非法占用干擾、GSM900干擾。

2.2 系統(tǒng)內(nèi)干擾

LTE采用同頻組網(wǎng)技術(shù)，隨著 4G迅速增長的用戶數(shù)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等因素導(dǎo)致的網(wǎng)內(nèi)干擾問題也日益嚴(yán)重，成為影響性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量、VoLTE用戶感知的重要因素，其主要原理如圖 3所示。系統(tǒng)內(nèi)干擾主要包括：幀偏置、GPS失鎖、超遠(yuǎn)同頻干擾、網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)干擾、設(shè)備故障干擾等。隨著農(nóng)村區(qū)域F頻段LTE基站規(guī)模的不斷擴(kuò)大，LTE超遠(yuǎn)同頻干擾的大氣波導(dǎo)干擾發(fā)生的頻次也呈現(xiàn)明顯上升態(tài)勢，需要進(jìn)行有效的識(shí)別和規(guī)避來降低影響。

圖3 系統(tǒng)內(nèi)干擾模型

3 全景式干擾自動(dòng)化分析

面對復(fù)雜的干擾問題，LTE干擾自動(dòng)診斷平臺(tái)通過創(chuàng)新的案例庫、省內(nèi)個(gè)性化基因庫、GIS小區(qū)連片分析等新型干擾分析手段，從時(shí)域、頻域、空域多個(gè)維度對干擾小區(qū)進(jìn)行全景式自動(dòng)化分析。

3.1 全流程數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊

數(shù)據(jù)質(zhì)量問題是影響分析準(zhǔn)確度的核心問題，所以在采集數(shù)據(jù)錄入的第一時(shí)間，就需要對全流程所有數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位質(zhì)檢，確保數(shù)據(jù)在合理范圍，確保數(shù)據(jù)時(shí)域量充足，確保數(shù)據(jù)匹配的參數(shù)信息精準(zhǔn)等。

LTE干擾自動(dòng)診斷平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對所需錄入數(shù)據(jù)的自動(dòng)檢測。對超出閾值、空缺、頻點(diǎn)頻段信息不對應(yīng)等問題數(shù)據(jù)行進(jìn)行剔除，對時(shí)域數(shù)據(jù)量不足的小區(qū)進(jìn)行標(biāo)記，以便保障后續(xù)分析的可靠性。在分析初始就保障輸入的準(zhǔn)確度，為后續(xù)分析奠定良好基礎(chǔ)。目前包含的數(shù)據(jù)來源有：性能、工參、資源。

3.2 基因庫模塊

由于站點(diǎn)的固定性及周圍環(huán)境的變化周期長，受擾小區(qū)容易多次出現(xiàn)近似干擾問題。所以添加省內(nèi)個(gè)性化基因庫新手段，基因庫中記錄該小區(qū)之前出現(xiàn)過的、已明確干擾原因的“基因”。當(dāng)LTE高受擾小區(qū)的波形與某個(gè)基因相似度超過預(yù)設(shè)門限值時(shí)，可自動(dòng)化輸出受擾小區(qū)已定位的干擾原因，以降低人工分析、人工確認(rèn)的成本。目前，1個(gè)小區(qū)可設(shè)置12個(gè)基因進(jìn)行每日自檢，在提升分析精準(zhǔn)度的同時(shí)，通過大數(shù)據(jù)算法保障分析效率?；蜻€會(huì)根據(jù)記錄匹配率進(jìn)行排序，一方面提升分析效率，另一方面在需替換基因時(shí)，供使用者選擇被替換基因。平臺(tái)基因模塊截圖如圖 4所示。

圖4 干擾小區(qū)基因

各省用戶遷移習(xí)慣、業(yè)務(wù)集中度、氣候環(huán)境等因素各不相同，通過省內(nèi)個(gè)性化基因庫可以進(jìn)行有針對性的分析。同時(shí)，通過基因統(tǒng)計(jì)模塊對基因各類信息進(jìn)行匯總分析，可有針對性地開展專項(xiàng)省內(nèi)自檢工作，精準(zhǔn)定位干擾主要矛盾，快速提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

3.3 案例庫

根據(jù)之前全國發(fā)行的上千套先期版本所積累的豐富處理經(jīng)驗(yàn)，專家團(tuán)隊(duì)對全國大量案例進(jìn)行分析，總結(jié)并提煉各種干擾源的圖形特征。LTE干擾自動(dòng)診斷平臺(tái)作為發(fā)布版，已具備更加完善、準(zhǔn)確、豐富的案例庫，可以直接匹配上站排查建議，實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)自動(dòng)化解決方案的輸出。

通過Pearson相關(guān)系數(shù)公式實(shí)現(xiàn)案例庫的自動(dòng)化識(shí)別，提高分析效率，并削弱波動(dòng)對分析準(zhǔn)確度造成的不良影響。限制條件：在一個(gè)數(shù)組中的所有元素值均相等時(shí)，不能進(jìn)行相關(guān)系數(shù)的計(jì)算。Pearson相關(guān)系數(shù)公式如下：

精準(zhǔn)度測試如下：

（1）第一組，在圖5（a）-（c）中，是將原始底噪波形的PRB1-PRB16位置上的干擾幅值，依次分別下調(diào)5 dB、7 dB、和10 dB后，形成三個(gè)調(diào)整后底噪波形。將原始底噪波形分別與三個(gè)調(diào)整后底噪波形進(jìn)行匹配，得出匹配相似度依次為 0.9991、0.9967和0.9931，如圖 5所示。

圖5 相似度0.9991、0.9967和0.9931

（2）第二組，在圖 6（a）-（c）中，首先是將原始底噪波形的 PRB1-PRB16位置上的干擾幅值，依次分別下調(diào) 5 dB、13 dB，以致下調(diào)到無干擾情況；其次在這個(gè)基礎(chǔ)上，將三個(gè)調(diào)整波形的 PRB17-PRB99位置都累加一個(gè) -112 dBm/PRB的底噪情況。將原始底噪波形分別與三個(gè)最終調(diào)整完成的底噪波形進(jìn)行匹配，得出匹配相似度依次為 0.9935、0.9807和0.2045，如圖 6所示。

圖6 相似度0.9935、0.9807和0.2045

（3）第三組，在圖 7（a）-（c）中，首先是將原始底噪波形的 PR B1-PR B16位置上的干擾幅值都下調(diào)13 dB；其次在這個(gè)基礎(chǔ)上，將三個(gè)調(diào)整波形的 PRB17-PRB99位置都累加一個(gè) -112 dBm/PRB的底噪；然后在 7（b）中調(diào)整波形中 PRB93位置，再增加一個(gè)干擾功率為 -108 dBm/PRB的毛刺，在 7（c）中的調(diào)整波形中 PRB82及PRB93位置，各增加一個(gè)干擾功率為 -108 dBm/PRB的毛刺。將原始底噪波形分別與三個(gè)最終調(diào)整完成的底噪波形進(jìn)行匹配，得出匹配相似度依次為0.9807、0.9422和0.9068，如圖7所示。

圖7 相似度0.9807、0.9422和0.9068

3.4 GIS小區(qū)連片分析

平臺(tái)具備地理緯度小區(qū)連片分析功能，從地理緯度關(guān)聯(lián)所設(shè)定區(qū)域范圍內(nèi)同干擾原因問題小區(qū)，供使用者進(jìn)行小區(qū)間對比分析。將單個(gè)小區(qū)問題片區(qū)化，有效提升使用者在復(fù)核干擾問題時(shí)原因判斷的精準(zhǔn)度。如圖 8、圖9所示。

圖8 查看3千米范圍內(nèi)所有干擾小區(qū)

圖9 直觀對比臨近小區(qū)與本小區(qū)波形

3.5 大氣波導(dǎo)分析

ITU-R P.452建議書中描述大氣波導(dǎo)效應(yīng)屬短期干擾傳播機(jī)理，發(fā)生大氣波導(dǎo)干擾時(shí)會(huì)使區(qū)域內(nèi)受干擾小區(qū)數(shù)目大幅增加，而隨著大氣波導(dǎo)效應(yīng)的消除，受干擾小區(qū)數(shù)量回歸正常水平，干擾原理如圖10所示。

圖10 大氣波導(dǎo)干擾原理

圖11 大氣波導(dǎo)特征時(shí)序分析功能

隨著農(nóng)村4G的規(guī)模性站點(diǎn)開啟，大氣波導(dǎo)問題日益嚴(yán)重，干擾診斷平臺(tái)使用多維立體方式，分析定位大氣波導(dǎo)問題，采用經(jīng)驗(yàn)波形匹配方法準(zhǔn)確定位大氣波導(dǎo)受擾小區(qū)，具備目前最新的小區(qū)特征序列分析功能，如圖11所示。通過兩級(jí)集中化扁平管理運(yùn)維模式，及時(shí)指導(dǎo)全網(wǎng)站點(diǎn)跨省聯(lián)合調(diào)整，有效規(guī)避大氣波導(dǎo)問題。

4 LTE干擾自動(dòng)化診斷平臺(tái)管理運(yùn)維模式

模塊化架構(gòu)下的平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)高擴(kuò)展，高靈活性干擾分析優(yōu)化方案的實(shí)施。平臺(tái)應(yīng)用兩級(jí)集中化扁平管理運(yùn)維模式，以及新功能快速接入方案。

4.1 平臺(tái)兩級(jí)集中化扁平管理運(yùn)維模式

平臺(tái)實(shí)體部署在全國各省及移動(dòng)總部，圍繞核心算法功能構(gòu)建了兩級(jí)集中處理的架構(gòu)，向上提供總部運(yùn)營監(jiān)控報(bào)告，向下提供省端日常優(yōu)化的集中分析支撐、獨(dú)立工單自動(dòng)派發(fā)和逐站排查指導(dǎo)。具體平臺(tái)功能模塊設(shè)計(jì)的架構(gòu)，如圖12所示。

通過兩級(jí)集中化、扁平化的直通模式，可以有效降低多層級(jí)冗余管理所帶來的時(shí)間消耗，提升問題處理效率，降低人工成本和流轉(zhuǎn)周期，便于總部指導(dǎo)生產(chǎn)、為全網(wǎng)各省間進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)工作。

圖12 兩級(jí)集中化應(yīng)用體系

4.2 新功能快速接入方案

平臺(tái)采用模塊化搭建方式，研發(fā)出全流程控制模塊。在上線新的功能或加載新的技術(shù)方案時(shí)，具備很好的靈活性及擴(kuò)展性。用戶在使用過程中可以通過流程控制模塊定制自己的個(gè)性化全套分析方案，流程控制模塊如圖13所示。

圖13 模塊化搭建方式

5 結(jié)束語

截止目前，LTE干擾自動(dòng)化診斷平臺(tái)已完成全國30個(gè)省份的落地部署（西藏部署準(zhǔn)備中），已融入全網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化日常工作。完全嵌入一線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程中，自動(dòng)化日粒度分析全網(wǎng)900萬小區(qū)干擾問題，為中國移動(dòng)節(jié)省大量人工成本。排除干擾因素后基站話務(wù)增長明顯，經(jīng)估算，新增銷售額達(dá)8.61億元，新增利潤達(dá)2.07億元。后期平臺(tái)將添加5G模塊、4G/5G聯(lián)合分析模塊，并根據(jù)全網(wǎng)應(yīng)用反饋及海量案例進(jìn)行持續(xù)性升級(jí)，更加完善的支撐干擾問題的相關(guān)生產(chǎn)工作。