高鐵隧道內(nèi)4G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)無法使用問題分析

某現(xiàn)場反映在某高鐵段，列車進(jìn)入隧道后，4G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)無法使用，表現(xiàn)為進(jìn)隧道視頻卡頓、網(wǎng)頁轉(zhuǎn)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(jìn)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(wǎng)信息收集

隧道內(nèi)共有D、M、L三家運營商的設(shè)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(nèi)組網(wǎng)設(shè)備

設(shè)備詳細(xì)信息如下，組網(wǎng)劃分如圖2所示。

運營商M（FDD1800）：兩通道，無詳細(xì)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(xì)信息。

圖2 組網(wǎng)劃分

3. 網(wǎng)元數(shù)據(jù)收集

安排網(wǎng)元測試人員乘坐高鐵進(jìn)行測試。隧道外宏站信號正常，隧道內(nèi)占用運營商D的1800頻段，速率在100 kbps以內(nèi)，無法正常使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；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(jù)：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(wǎng)管數(shù)據(jù)收集

網(wǎng)管側(cè)收集以下數(shù)據(jù)：

一鍵式信息采集。

XML配置文件。

組網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系圖，關(guān)聯(lián)的RRU機(jī)架號。

問題隧道站點KPI指標(biāo)（流量、負(fù)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(jìn)行取數(shù)對比。

CQI、IMSI信令等。

數(shù)據(jù)分析

1. 網(wǎng)元測試數(shù)據(jù)分析

測試結(jié)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(jù)

2. 網(wǎng)管數(shù)據(jù)分析

全路段信息匹配

通過基站告警信息跟蹤、基站KPI指標(biāo)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(biāo)正常，也無用戶投訴。因此將問題聚焦到隧道內(nèi)及隧道列車通過時的數(shù)據(jù)。

隧道內(nèi)數(shù)據(jù)分析

從IMSI Log看，出現(xiàn)問題時下行調(diào)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(diào)度機(jī)會（重傳調(diào)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(jié)論：列車經(jīng)過時會導(dǎo)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(nèi)NI排查

為了驗證影響NI的因素來自外部還是內(nèi)部，現(xiàn)場申請了天窗進(jìn)入到隧道進(jìn)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(jìn)入隧道內(nèi)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(jìn)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(nèi)外部干擾。

圖8 隧道內(nèi)測試圖

2. 列車內(nèi)產(chǎn)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(wǎng)卡優(yōu)先級較高，導(dǎo)致系統(tǒng)帶寬被占用，以至于用戶在列車上進(jìn)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(jìn)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(nèi)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(jìn)行了對比，依舊存在問題。在網(wǎng)管進(jìn)行平權(quán)設(shè)置后，到列車上復(fù)測，進(jìn)入隧道后依舊無法使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因此推測列車上不存在外部干擾源。

3. 內(nèi)部干擾定位

排除隧道內(nèi)外部干擾和列車內(nèi)外部干擾后，問題聚集到了內(nèi)部干擾上。通過對組網(wǎng)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(chǎn)生互調(diào)干擾從而導(dǎo)致運營商D頻段干擾。

經(jīng)過對三階互調(diào)干擾的組合測算，如圖11所示，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場組網(wǎng)方式有三種組合產(chǎn)生的三階互調(diào)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(diào)。

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

組合三：M FDD1800+M F頻段與M F頻段組合三階互調(diào)。

圖11 三階互調(diào)組合（D 1800）

申請?zhí)齑斑M(jìn)行驗證，進(jìn)入隧道后通過三組測試進(jìn)行三階互調(diào)干擾定位：

L手機(jī)飛行，D手機(jī)占用1.8G FDD，一部M手機(jī)鎖頻接入F頻段，進(jìn)行連續(xù)下載業(yè)務(wù)，觀察運營商D FDD 1.8G NI。

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

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

測試結(jié)果如圖12所示，通過三組測試驗證，手機(jī)在隧道內(nèi)無列車通過時做業(yè)務(wù)，會抬升站點NI值。驗證結(jié)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(wù)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(wù)測試時頻譜掃描結(jié)果

最終結(jié)論：運營商M頻段與運營商D頻段共用一個POI會產(chǎn)生三階互調(diào)干擾，導(dǎo)致D數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(diào)干擾，導(dǎo)致了運營商D 1800頻段在列車經(jīng)過時產(chǎn)生干擾，用戶無法使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

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(diào)的計算，如圖13所示，僅有一種組合落在L 1800頻段內(nèi)，理論上會比D 1800干擾值小。

圖13 三階互調(diào)組合（L 1800）

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

復(fù)現(xiàn)場景，干擾值很低，不影響業(yè)務(wù)。列車通過時查看頻譜掃描結(jié)果，如圖14所示，波動很小。因此，D 1800三階互調(diào)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(shè)備拆除，既可以避免三階互調(diào)干擾，還可以進(jìn)行資源盤活。

風(fēng)險預(yù)警：通過對L 2100三階互調(diào)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(chǎn)生三階互調(diào)干擾。如果只用2130 MHz~2150 MHz，就沒有三階互調(diào)，如圖15所示。

圖15 L 2100共建共享互調(diào)組合