全国4G/5G覆盖评估
admin
2023-08-18 01:00:13
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有很多因素会影响网络的覆盖质量,比如本文将要谈到的乒乓切换。

乒乓切换的全国总冠军

这里是北京物资学院南门的六号线地铁站,在这里24小时内可以监测到近5000次乒乓切换,这个高发程度位列全国第一。



该运营商在此地提供覆盖主要是四个基站,它们的覆盖情况如下图所示(图中紫色对应上图)。



根据单站的覆盖图可知,乒乓切换高发的紫色区域是由104659和105774主力覆盖的。



根据乒乓切换的扇区统计可知,是104659的四个扇区之间发生了>4600次乒乓切换,就是他们四位乒乓运动员通力合作,拿下了这个项目的全国总冠军。



按基站的归属网络还可以分为系统内乒乓切换和系统间乒乓切换(4G与5G之间),这个全国总冠军是在 LTE 系统内发生的 A-B-A 频繁切换。

怎么检测乒乓切换

控制干扰是网优四大主题之一,动态功率控制是控制干扰的重要手段。平时基站与手机工作在较低的功率水平,网内整体干扰也保持在相对较低的水平,但是当切换发生时,手机和基站都将瞬时把发射功率调到最大,重新进行功率控制。如果切换很多,网内整体干扰就会增大。乒乓切换则属于切换参数设置不当,使得终端执行了不必要的多余切换,由此产生的干扰属于本来应该避免的,因此是网络优化的工作内容之一。

在本文中,乒乓切换是指同一个终端在两个扇区之间发生了 A-B-A 的切换,或者在三个扇区之间发生了 A-B-C-A 的切换,后者也叫三角切换(旋转木马)。核心网元负责移动管理,可以很轻易发现乒乓切换,不过核心网的网管系统并不管接入网的事儿,因此乒乓切换应该由无线网管系统这个裁判员来监测。




无线网管能监测到乒乓切换吗?

咨询了几位在设备商的朋友,他们给出了相反的答案。正方说能监测,认为这个古董问题在很多年以前就有成熟技术在解决了,而且网管系统也有这类统计。反方说不能监测,GSM有BSC,WCDMA有RNC,基站控制器负责了一大片区域的移动管理,所以才有能力检测乒乓切换,LTE扁平化了,所以靠网管并不能检测乒乓,得用专门的应用系统来检测(信令监测)。正方认为 LTE 虽然没有基站控制器但是基站也能检测,至于原理查查专利就能找到。
于是我们就去查了查专利,首先是爱立信在1999年取得的美国专利 (US5999814A,已过期),下面动图共四页。




专利 US5999814A

在FIG.2A页步骤13,基站创建队列保存了终端最近驻留过的N个扇区,如果间隔时间很短就判断为“连续切换”,在FIG.2B步骤21,如果连续切换中出现了重复的扇区序列,就判断此终端处于“振荡切换”,也就是我们所说的乒乓切换,此时该终端就进入切换抑制期

查到第二份专利还是爱立信的,在2010年取得 (US20100273487A1, US8331936B2),用于基站收集切换记录优化切换参数,以达到控制切换振荡率和切换成本的目的,下面动图共15页。




专利 US20100273487A1

具体收集了什么样的切换信息呢?我们看FIG-5,假设终端在扇区A触发切换到了扇区B,停留N秒后又切换到扇区C,此时扇区B提交一条振荡报告(如FIG-8所示)包括“扇区B停留N秒去了扇区C”,就是扇区对+间隔时间+方向。由于这样的切换记录量非常大,因此需要专门的设计来减少存储压力,所以实际保存的数据是CDF累积分布函数(Cumulative Distribution Function),参见 FIG-6 量化描述了扇区对之间的切换频度。FIG-14A和14B分别说明了基于触发时间(TTT)切换余量(HOM)来抑制切换震荡率的原理。



这份专利中的“切换振荡”与1999年已经不是完全一样的概念了,尤其是FIG-5呈现的信息就是扇区之间发生切换的矩阵关系,至于cell 2 去 cell 1的终端们是否就是原来从cell 1去cell 2的那些终端并不关心,切换振荡的意思也就变成了频繁切换基站没有能力判断终端从扇区A到扇区B再回A之前是否还去过其它扇区,并且只保留了CDF而非详细切换记录,在只掌握有限的局部信息的情况下,无法做出原本基站控制器才能做的决策。正如FIG-9所示,如果存在基站控制器(2G/3G),则由它来负责决策如何抑制切换振荡,如果不存在基站控制器(4G/5G),则由无线网管(OMM)来负责决策,在此情况下并不存在基于终端视角的“乒乓切换”,而只存在网络设备视角的“振荡切换”。

整理信息结论如下:

  • 2g/3g时代的基站控制器能够判断乒乓
  • 基站不具备条件判断乒乓,更无法向网管提交该信息
  • 无线网管通过切换矩阵分析切换频度与成本以调优参数
  • 核心网有条件做判断但是没这个职能
  • 独立应用系统如信令监测可以分析乒乓

无线网管提供了乒乓切换的统计?

应该是振荡切换或者切换矩阵,实质大于名字,叫什么名字并不重要。

全国4G/5G网络的乒乓切换

我们再回到本文开始提到的那个全国冠军,北京物资学院南门地铁站,气泡图有力地证明了这个冠军名副其实。我们的统计数据是早些时间的,如果运营商近期未做过优化,问题应该依然存在。这个气泡是蓝色渲染,请北京的蓝色LOGO运营商认领。




北京市通州,物资学院南门地铁站附近

如果把镜头拉远一些,当天津出现在视野内时,整体带着非常明显的红色,请天津的红色LOGO运营商认领。




北京与天津,乒乓切换严重位置的打点图

如果把镜头拉到全国的视野,西部地区的成都、绵阳、西安、广州、深圳都比较突出。



我们把乒乓切换最严重的一些地点找出来单独制图如下:



把各严重地点的乒乓切换发生位置制作打点图,拼接成动图如下:




全国各地乒乓切换严重位置的打点图

依次是北京的物资学院、工体北路、西三环、圆明园西路、成都的龙泉山路、蜀西路、双流机场、双流机场南、四川广播电视大学、万花、西安的三号线含光路、二环南路北的两个位置、二环南路、广州的番禺大道北、新港东路、布龙路。


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某运营商全国5G网络的 RSRP 测量值栅格化制图

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