基于城市复杂环境的LTE无线网络优化方法研究

邵 娜

（中国联合网络通信集团有限公司商丘市分公司，河南 商丘 476000）

0 引言

随着我国城市移动互联网用户不断增多，对LTE无线网络的运行环境产生了巨大影响，导致其运营质量下降。因此，在城市复杂环境下，应积极寻找优化LTE无线网络的措施，进而提高移动信息数据传输的安全性和稳定性。

1 LTE无线网络概述

LTE技术是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进[1]。相较于传统的无线网络交互方式，LTE技术是MIMO技术和OFDM技术整合之后的结果，能有效提高信息数据的传输速度、效率及整个技术方案的频谱效率。简单来说，LTE技术扩大了无线网络系统所覆盖的范围以及该系统的容量。LTE无线网络系统按照组成结构进行划分，可分为两个网络单元，即EPC单元和eNode B单元，这两个单元承担着不同的任务和责任[2]。其中，EPC网络单元主要是负责LTE无线网络中的核心网络部分，主要工作内容是处理无线网络中大量的信息及各项数据。EPC网络单元通过统一处理网络相关数据，实现高效的网络服务，并为LTE无线网络的运行构建出高效、稳定的环境。eNode B网络单元的主要作用是提高入网行为的安全稳定性。通过在较高效率下管控入网行为，进而实现入网管理。LTE无线网络的具体组成如图1所示。

图1 LTE无线网络具体组成

2 城市复杂环境下LTE无线网络运行现状

2.1 LTE无线网络在大型公共场馆的运行现状

随着我国社会经济的快速发展，人们的生活质量逐步提高，对文化和物质的要求也在逐渐增多。在我国城市化进程快速推进下，为满足人们日益增高的精神需求，建设了许多图书馆、体育馆及会展中心等建筑。随着科学技术的迅猛发展，移动网络、智能手机的普及范围越来越大，人们对无线网络的需要量和要求在不断提高。一般情况下，大型公共场馆的LTE无线网络覆盖范围是以全覆盖为主，但网速较慢，主要只是满足人们短期浏览的需求，无法下载影片或是其他文件。由于大型公共场馆的活动较多，一旦举行活动，人流量也会增加，导致同期使用LTE无线网络的人数增加。而LTE无线网络在此类场所中具有上下行链路不平衡的特点，下行流量低于上行流量。因此，在活动举行过程中，人们使用LTE无线网络上传视频或是图片等数据时，会出现网络繁忙的现象。大型公共场馆在未举办活动期间，场馆内人流量较少，业务量也就随之降低。可见，大型公共场馆的LTE无线网络的业务量在不同时期存在较大差别。此外，因为大型公共场馆空间较大，且较为开阔，而LTE无线网络所采取同频覆盖。这就造成网络运行极易受到干扰，且接通率和信息数据的传输效率较低，无法切实满足用户的使用需求。

2.2 LTE无线网络在商业区的运行现状

商业区又被称为CBD，基本是一座城市最为繁华的地区，是城市的中心地带。由于商业区的高端用户较多，LTE无线网络的运行质量直接影响各大网络运营商的经济收入与企业形象。目前，我国LTE无线网络在商业区的运行质量较高。但是，由于商业区的建筑物较多且较为密集，建筑结构较为复杂，导致无线网络传播环境更为复杂。不仅如此，商业街建筑的内部结构变动较勤，导致LTE无线网络的运行环境变动较大。虽然从整体看来，LTE无线网络在商业街的覆盖率和运行效率较高，但有关数据调查结果表明，商业街室内的LTE无线网络覆盖深度不足。

2.3 LTE无线网络在校园的运行现状

对于校园而言，学生数量庞大，是各大网络运营商争取的主要用户群体。而且，学生因自身年龄特点，对新鲜事物接受的程度较高，对互联网的接触时间短，忠诚度较低，这也是运营商争取学生的原因之一。LTE无线网络在覆盖校园时，由于用户较为集中，因此，无线网络的运营现状可从时间上进行分析。在时间上，学生在上课时LTE无线网络的运行较为平稳；在午休时，由于集中使用的人群过多，LTE无线网络出现运行质量波动；在晚上，LTE无线网络主要使用人群则是住校生，网络运行环境较好。不仅如此，LTE无线网络在学校运行具有一定的潮汐效应。这主要是因为学校的住校生生活作息一致，导致其使用的时间相同，进而出现潮汐效应。相关调查结果表明，LTE无线网络出现峰值时是在晚上23:00—00:00以及早上 09:00—12:00[3]。

2.4 LTE无线网络在沿江沿湖道路的运行现状

由于我国部分地区的相关建筑会沿江而建，造成沿江沿湖道路聚集了大量的人流。我国此类型地区LTE无线网络运行主要有两个问题，分别是信号覆盖的连续性较差以及信号干扰情况明显。造成信号覆盖连续性较差的原因主要是沿江沿湖道路的走势较为曲折，无线传播环境较为复杂。而且，由于此类型地区的高档住宅建筑或是餐饮娱乐设施较多，这导致无线网络的室内覆盖和室外覆盖差异性较大。无线信号干扰现象的出现主要是因为湖面和江面的发射性，从而导致信号杂乱。不仅如此，沿江沿湖道路的地势不高，极易出现越区覆盖的情况，导致难以进行网络优化。

3 城市复杂环境下LTE无线网络的优化方法

3.1 LTE无线网络在大型公共场馆的优化方法

由于大型公共场馆的LTE无线网络具有突发性业务多、网络运行质量波动大等特点，因此，在优化该场所的无线网络时，主要采取优化无线网络覆盖方式、优化网络容量以及控制干扰情况等措施。

第一，优化LTE无线网络的覆盖方式。有关实验数据表明，LTE无线网络在覆盖大型公共场馆时，为了达到最佳性价比，需要采用纵向分区和横向分区相结合的方式。纵向分区主要指的是使用室内分布系统，对场馆内看台上下区域进行覆盖；横向分区指的是在大型公共场馆的四个方向角放置基站，进而以两扇区的方式对看台进行无线网络覆盖。通过将纵向分区与横向分区相结合，能有效提高无线网络的覆盖率，提高网络运行质量。

第二，优化LTE无线网络容量。由于大型公共场馆较常举办活动，使用网络的用户较多，因此，科学扩大LTE无线网络容量，能有效解决网络繁忙的情况。在大型公共场馆运行的无线网络流量具有突发性的特征，所以，在优化无线网络容量时，需要在前期使用相关业务模型进行流量数据的预测。之后再根据具体的数据对流量进行科学配置，以达到合理扩充、调整无线网络容量的目的。具体的优化步骤是：首先，通过调查该场馆以往活动的历史数据，进而确定业务模型，以提高未来用户吞吐量预测工作的准确性；其次，根据各大网络运营商占比以及该场馆的用户数量明确上下行业务模型以及需要优化的用户数量，进而对小区容量进行计算；再次，对小区接纳配置进行科学评估，查看是否能够满足之前计算的小区容量。若评估结果无法满足小区容量，那么需要对小区容量进行优化；若评估结果发现小区需要接纳用户的数量超出了小区容量，那么则需要对容量和覆盖进行协同优化。

第三，优化干扰。在优化网络覆盖和容量后，只有有效控制干扰，才能发挥出LTE无线网络的真正价值。在优化、控制大型公共场馆的LTE无线网络干扰时，采取主要的措施是对网络运行数据进行测试，根据测试结果对小区的重叠覆盖区进行调整。例如，调整方向角或是下倾角等。除此之外，还可以加设相关硬件设计，如相关天线等。

3.2 LTE无线网络在商业中心区的优化方法

商业街是高端用户集中的区域，具有网络传播环境复杂、业务流量高及基站密度高等特点。因此，在该类型地区进行LTE无线网络运行优化时，主要是提高对无线网络覆盖控制的精细化程度，提高网络覆盖的全面性。不仅如此，在此基础上，还要对LTE无线网络进行容量优化，针对商业中心区的容量优化，主要包括对多频组网的协同优化以及对负载平衡的优化[4]。

第一，优化LTE无线网络在商业中心区的网络覆盖。首先，优化该地区无线基站的站址。在LTE无线网络建设前期，主要是在原本的站址基础上进行LTE无线网络的覆盖分析；在网络运行期间，主要测试网络运行数据，进而优化站址。其次，在选定基站的站址后，对基站的站型、基站天线及基站天线的安装位置进行选择、调整。另外，协同优化室内分布系统，提高室内无线网络的覆盖深度。在该过程中，需要重点优化商业街中建筑的高层及地下商场的无线网络覆盖情况。再次，科学调整LTE无线网络的配置参数，对发射功率及用户接入门限进行优化，严格把控重叠覆盖的情况。

第二，优化LTE无线网络容量。由于商业街自身特点，LTE无线网络在该地区的业务量极高，所以，各大网络运营商所选择的都是多频组网的方式。因此，在优化网络容量时，也需要采取协同优化的方式。通过均衡的互相操作措施，提高该地区网络使用率的平衡性，提高网络运行速率。对于不同频率同时覆盖的区域，需要在使用量较少的时间段对这两种网络形式进行平衡优化，使重选优先级和异频测量启动门限等设置保持一致。

3.3 LTE无线网络在大、中规模校园的优化方法

由于LTE无线网络在校园运营时具有用户密度高且用户集中、话务潮汐效应明显等特点。因此，在对该类型地区环境的LTE无线网络进行优化时，主要是加大对网络容量的保障，使无线网络容量能够满足流量峰值的需求。同时，还要协同优化校园建筑室内、室外的无线网络覆盖情况。

第一，优化校园无线网络容量。LTE无线网络在校园运营时，由于数据的业务流量较高且话务量较多，所以，在对无线网络容量进行优化时，主要目标是为话务量及业务流量提供有效的容量保障。因此，具体的优化措施是对基站小区进行多频段扩容，通过新建FDD基站使流量分流，提高网络容量对较大流量峰值的保障性能。另外，可通过RRU分裂等对室内分布系统进行优化。

第二，优化校园无线网络覆盖。对于网络覆盖的优化，可根据LTE无线网络建设的阶段采取不同的手段。若LTE无线网络处于建设初期，那么在进行网络覆盖优化时，主要内容是通过增添FDD宏基站等对有效扩大覆盖面；若是LTE无线网络处于建设成熟期，在优化网络覆盖时，可采用新建、外引室内分布系统等措施，拓展校园内的阶梯教室及餐厅等业务流量的热点区域的网络覆盖深度。

第三，校园基站多且密集，干扰对用户感知影响较大。校园是在较少的地理面积上聚集较多的人，且活动时间主要在室内，复杂的建筑极易影响信号的传播，导致用户无法有效使用无线网络。因此，为有效提高无线网络的抗干扰能力，需要对校园内部话务量较高的区域加强深度覆盖。尤其是在加强室内无线网络覆盖深度时，可以采取RRU拉远以及合路3G等措施。

3.4 LTE无线网络在沿江沿湖道路的优化方法

对于沿江沿湖道路的LTE无线网络，由于道路往往是依山而建或是沿江而建，所以此类型区域的网络传播环境较为复杂，导致网络信号的连续性较差。不仅如此，由于江面和湖面具有较强的发射性，道路上的无线网络基站信号会受到极大的干扰，进而导致网络运行质量差。因此，针对这种环境，优化重点是控制干扰，并减少无线信号越区覆盖，从而避免湖面或河面对沿江道路网线网络信号的干扰。

第一，优化沿江道路的无线网络覆盖情况。在对沿江道路的LTE无线网络覆盖进行优化时，需要分为两个方面，分别是对信号覆盖较弱的地区进行完善以及减少无线网络覆盖的重叠地区。对于信号覆盖较弱的地区，可通过增设基站补点等方式增强信号。同时，小区方向尽量不要正对江面，以有效减少来自江面的镜面反射带来的干扰。在减少重叠覆盖区域时，主要是优化LTE无线网络的站点基站参数，对天线的角度进行调整，进而减少重叠区域。

第二，优化沿江道路网络信号的干扰控制。在优化该方面时，具体的优化方法是对此类型的道路进行划分。在划分后的每段道路上设置主覆盖的无线网络信号，并设置切换区域。针对无线网络信号杂乱的情况，可以采取控制基站高度及对控制参数进行设置等措施。

4 结 论

LTE无线网络对于无线网络运行的安全性以及稳定性具有重要的作用。因此，在城市环境逐渐复杂的背景下，应深入探究LTE无线网络的优化方法，通过调整网络覆盖情况以及优化网络容量等方法，提高无线网络运行的速率和稳定性。