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

某現(xiàn)場(chǎng)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(wú)法使用，表現(xiàn)為進(jìn)隧道視頻卡頓、網(wǎng)頁(yè)轉(zhuǎn)圈、微信消息發(fā)送接收失敗等。

信息收集

在收到問(wèn)題反饋后，第一時(shí)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(gè)隧道合計(jì)89公里。涉及運(yùn)營(yíng)商D 1.8G站點(diǎn)62個(gè)，313個(gè)小區(qū)；運(yùn)營(yíng)商D 800M站點(diǎn)60個(gè)，298個(gè)小區(qū)。

2. 組網(wǎng)信息收集

隧道內(nèi)共有D、M、L三家運(yùn)營(yíng)商的設(shè)備5臺(tái)，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(hào)，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(yùn)營(yíng)商M（FDD1800）：兩通道，無(wú)詳細(xì)信息。

運(yùn)營(yíng)商M（TDD F）：兩通道，1885-1915 MHz，2010-2025?MHz。

運(yùn)營(yíng)商D（800）：?jiǎn)瓮ǖ溃?24-835?MHz，869-880?MHz。

運(yùn)營(yíng)商D（1.8G）：?jiǎn)瓮ǖ溃?735-1785?MHz，1830-1880?MHz。

運(yùn)營(yíng)商L（2.1G）：?jiǎn)瓮ǖ?，無(wú)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(cè)試人員乘坐高鐵進(jìn)行測(cè)試。隧道外宏站信號(hào)正常，隧道內(nèi)占用運(yùn)營(yíng)商D的1800頻段，速率在100 kbps以內(nèi)，無(wú)法正常使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；占用運(yùn)營(yíng)商M的F頻段，速率較低，為100 kbps~500 kbps；運(yùn)營(yíng)商L 2100頻段能正常使用。

測(cè)試以下場(chǎng)景并記錄數(shù)據(jù)：運(yùn)營(yíng)商D 800M鎖頻測(cè)試，運(yùn)營(yíng)商D 1800鎖頻測(cè)試，運(yùn)營(yíng)商D自由態(tài)測(cè)試，運(yùn)營(yíng)商M自由態(tài)測(cè)試，運(yùn)營(yíng)商D語(yǔ)音測(cè)試，運(yùn)營(yíng)商M語(yǔ)音測(cè)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(hào)。

問(wèn)題隧道站點(diǎn)KPI指標(biāo)（流量、負(fù)荷、用戶數(shù)、RSSI、NI、上下行速率），選取無(wú)列車及列車通過(guò)時(shí)的兩個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行取數(shù)對(duì)比。

CQI、IMSI信令等。

數(shù)據(jù)分析

1. 網(wǎng)元測(cè)試數(shù)據(jù)分析

測(cè)試結(jié)果如圖3所示，對(duì)于全程平均RSRP，運(yùn)營(yíng)商D 800M頻段略差，1800頻段和運(yùn)營(yíng)商M差距不大；對(duì)于SINR和覆蓋率，運(yùn)營(yíng)商D的表現(xiàn)比運(yùn)營(yíng)商M好，但是下載速率明顯差于M。

圖3 測(cè)試數(shù)據(jù)

2. 網(wǎng)管數(shù)據(jù)分析

全路段信息匹配

通過(guò)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(diǎn)無(wú)告警，全段KPI指標(biāo)正常，也無(wú)用戶投訴。因此將問(wèn)題聚焦到隧道內(nèi)及隧道列車通過(guò)時(shí)的數(shù)據(jù)。

隧道內(nèi)數(shù)據(jù)分析

從IMSI Log看，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)下行調(diào)度MCS不錯(cuò)，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(huì)占用新傳調(diào)度機(jī)會(huì)（重傳調(diào)度優(yōu)先級(jí)高），所以下行流量存在問(wèn)題。下行反饋DTX多是因?yàn)樯闲蠳I高，如圖6所示，PUSCH NI有跳變高現(xiàn)象，即不定時(shí)受到干擾。

圖6 PUCCH功率和NI

結(jié)論：列車經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì)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(chǎng)測(cè)試

1. 隧道內(nèi)NI排查

為了驗(yàn)證影響NI的因素來(lái)自外部還是內(nèi)部，現(xiàn)場(chǎng)申請(qǐng)了天窗進(jìn)入到隧道進(jìn)行測(cè)試。隧道口占用宏站信號(hào)速率正常，如圖7所示。

圖7 隧道口測(cè)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(wú)問(wèn)題，接線端口分別為運(yùn)營(yíng)商D 1800、運(yùn)營(yíng)商M GSM1800和LTE F頻段?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行超級(jí)小區(qū)拆分，拆分后速率降至50 Mbps，不影響用戶體驗(yàn)，排除隧道內(nèi)外部干擾。

圖8 隧道內(nèi)測(cè)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(hào)使用的4G物聯(lián)網(wǎng)卡優(yōu)先級(jí)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(wú)法使用移動(dòng)信號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)申請(qǐng)了高優(yōu)先級(jí)測(cè)試卡再次到列車上進(jìn)行測(cè)試排查，如圖9和圖10所示，高優(yōu)先級(jí)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(jí)卡、D低優(yōu)先級(jí)卡、M卡）

圖10 高鐵室外速率（左起依次為D高優(yōu)先級(jí)卡、D低優(yōu)先級(jí)卡、M卡）

幸運(yùn)的是測(cè)試過(guò)程中去程列車WiFi故障，無(wú)法搜索到WiFi信號(hào)，回程列車WiFi正常，兩者進(jìn)行了對(duì)比，依舊存在問(wèn)題。在網(wǎng)管進(jìn)行平權(quán)設(shè)置后，到列車上復(fù)測(cè)，進(jìn)入隧道后依舊無(wú)法使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。因此推測(cè)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(wèn)題聚集到了內(nèi)部干擾上。通過(guò)對(duì)組網(wǎng)的分析，POI屬于無(wú)源器件，而將各頻段通過(guò)POI接入，有可能會(huì)產(chǎn)生互調(diào)干擾從而導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)商D頻段干擾。

經(jīng)過(guò)對(duì)三階互調(diào)干擾的組合測(cè)算，如圖11所示，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)方式有三種組合產(chǎn)生的三階互調(diào)干擾會(huì)落在運(yùn)營(yíng)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(qǐng)?zhí)齑斑M(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)入隧道后通過(guò)三組測(cè)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(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)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(shí)進(jìn)行連續(xù)下載業(yè)務(wù)，觀察運(yùn)營(yíng)商D FDD 1.8G NI。

測(cè)試結(jié)果如圖12所示，通過(guò)三組測(cè)試驗(yàn)證，手機(jī)在隧道內(nèi)無(wú)列車通過(guò)時(shí)做業(yè)務(wù)，會(huì)抬升站點(diǎn)NI值。驗(yàn)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(shí)，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(cè)試時(shí)頻譜掃描結(jié)果

最終結(jié)論：運(yùn)營(yíng)商M頻段與運(yùn)營(yíng)商D頻段共用一個(gè)POI會(huì)產(chǎn)生三階互調(diào)干擾，導(dǎo)致D數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)無(wú)法使用。

故障處理

通過(guò)問(wèn)題定位分析，確定了由于無(wú)源器件的三階互調(diào)干擾，導(dǎo)致了運(yùn)營(yíng)商D 1800頻段在列車經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生干擾，用戶無(wú)法使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

解決方案一

為了從根本解決問(wèn)題，從源頭（POI）出發(fā)，需要將運(yùn)營(yíng)商M的通道全部歸并到一個(gè)POI，D和L共用一個(gè)POI，將信號(hào)源從無(wú)源器件上分離，從而解決問(wèn)題。

解決方案二

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)POI的觀察，發(fā)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商L未使用1800頻段。通過(guò)對(duì)三階互調(diào)的計(jì)算，如圖13所示，僅有一種組合落在L 1800頻段內(nèi)，理論上會(huì)比D 1800干擾值小。

圖13 三階互調(diào)組合（L 1800）

為了驗(yàn)證可行性，現(xiàn)場(chǎng)申請(qǐng)?zhí)齑斑M(jìn)入隧道。選取一個(gè)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(diǎn)、開啟站點(diǎn)。

復(fù)現(xiàn)場(chǎng)景，干擾值很低，不影響業(yè)務(wù)。列車通過(guò)時(shí)查看頻譜掃描結(jié)果，如圖14所示，波動(dòng)很小。因此，D 1800三階互調(diào)干擾改為L(zhǎng) 1800后干擾值減小，方案可行。

圖14 列車通過(guò)時(shí)L 1800頻譜掃描圖

解決方案三

通過(guò)共建共享方式，共享運(yùn)營(yíng)商L的2100頻段，將運(yùn)營(yíng)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(xiǎn)預(yù)警：通過(guò)對(duì)L 2100三階互調(diào)計(jì)算，如果運(yùn)營(yíng)商D和L用各自頻段各開20 MHz，共40 MHz，還將會(huì)產(chǎn)生三階互調(diào)干擾。如果只用2130 MHz~2150 MHz，就沒(méi)有三階互調(diào)，如圖15所示。

圖15 L 2100共建共享互調(diào)組合