NB-IoT 网络质差小区分析与优化方案

任 强

（中国联通辽宁省分公司，沈阳 110008）

1 NB-IoT 网络

三大运营商从2017 年开始大规模建设NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）网络。在NB-IoT 网络日常的维护和优化工作中，用户投诉当前物联网设备发生网络连接不成功。为了解决此类问题，在某地市NBIoT 网络中划定一部分基站进行优化整改测试工作，分类修改参数，以确定不同参数对RRC 连接指标的影响。

2 质差小区定义与原因分析

2.1 质差小区定义

当RRC 连接建立成功率小于90%或者小区覆盖等级0比例要小于30%时，定义为质差小区。在实际的优化中，需要重点关注两类质差小区：一是RRC 连接成功率低且覆盖等级0的比例也低的小区，这类小区的覆盖和指标都差，需要重点关注；二是覆盖等级0比例低但RRC 连接成功率高的小区，这类虽然RRC 连接成功率高，但是可能是集中在覆盖质量好的区域；三是覆盖等级0比较高但RRC 连接成功率差的小区。

质差小区部分是由NB-IoT 网络覆盖质量差引起的。在NB-IoT 网络中，覆盖质量差的原因大致分为三种：一是缺少基站引起的弱覆盖；二是相关参数设置不合理；三是物联网终端的灵敏度不足。另外一部分小区覆盖好但是RRC 连接成率比较差，其原因包括：一是参数设置不合理；二是物联网终端灵敏度不足。

2.2 质差指标原因分析

（1）RRC 连接成功率低原因分析。RRC 连接成功率低的常见原因包括RSRP 差、SINR 差、参数设置不合理、终端灵敏度不足等。其中，RSRP 差是覆盖原因，SINR差一般是覆盖原因，但不排除干扰问题。参数设置不合理主要是接入参数和定时器设置。终端灵敏度不足一般是由接入终端质量引起的，还有部分原因是接入参数设置的问题。

（2）覆盖等级0比例低原因分析。覆盖等级0比例低的常见原因包括基站覆盖问题、覆盖等级参数设置不合理、终端上报错误等。

3 质差小区参数对比方案

在NB-IoT 网络中，影响覆盖等级0比例和RRC 连接成功率的主要参数包括RSRP 的一级门限和二级门限、冲突解决定时器、NB-IoT 的定时器T300、前导最大传输次数、前导最大尝试次数、下行初始MCS 等。本次测试一共验证了5类参数。

2 冲突解决定时器 PP_32 PP_8 3 NB-IoT定时器T300 MS10000_t300ForNb（10000ms）MS10000_t300ForNb（15000ms）前导最大传输次数 N6_PREMB_TRANS_MAX（6times）NO_PREMB_TRANS_MAX（10times）4前导最大尝试次数 Coverage level=0，REP_4 Coverage level=0，REP_10 Coverage level=1，REP_4组合修改Coverage level=1，REP_6 Coverage level=2，REP_4 Coverage level=2，REP_4 5下行初始MCS Coverage0：4 Coverage0：10 Coverage1：1 Coverage1：1 Coverage2：0 Coverage2：0

3.1 参数调整验证测试

3.1.1 修改前导最大传输次数和前导最大尝试次数

12月6日，网优人员修改质差小区LN_SY105小区，小区前导最大传输次数、前导最大尝试次数由6次修改为20次，修改后RRC 连接建立成功率无明显变化，可以认为参数无效果。

图1 传输次数修改对比图

分析原因，大多数物联网终端接入网络时处于静止状态，无线环境变化比较小，此时前导最大尝试次数由6次改为20次，对接入成功率影响不大，说明最大尝试次数6次已经满足终端的重发要求。

3.1.2 修改NB-IoT 定时器T300

在12月8日，网优人员修改质差小区LN_SY 93小区NB-IoT 定时器T300，参数由10 ，000 ms 修改为15，000 ms，修改后RRC 连接建立成功率提升幅度明显，参数效果显著。

图2 定时器T300修改对比图

T300 定 时 器 表 示UE 侧 控 制RRC connectionestablishment 过程的定时器。在UE 发送RRCConnection-Request 后启动。修改T300 参数改善连接成功率表明连接链路时延相对较大，单纯增加接入次数不能改变连接成功率。

3.1.3 修改下行初始MCS

12月3日，网优人员修改质差小区LN_SY 87小区NB-IoT 下行初始MCS 参数，coverage0 由4 修改为10，修改后RRC 连接建立请求次数增加明显，RRC 连接建立成功率提升幅度明显，参数效果显著。

图3 初始MCS修改对比图

分析其原因，coverage0由4修改为10，扩大的小区的覆盖范围，从而提高了小区内覆盖终端的数量，提高了RRC 连接建立请求次数。连接成功率的提高与请求次数变多并无关系，但是扩大小区的覆盖范围后，减少小区间的覆盖空洞，从而提高了连接成功率。

3.1.4 修改RSRP 一、二级门限

12 月6 日，网优人员修改质差小区LN_SY 61 小区NB-IoT RSRP 一级门限由-108 修改为-98，NB-IoT RSRP 二级门限由-118修改为108，修改后RRC 连接建立成功率无明显变化，该参数无效果。

图4 RSRP一、二级门限修改对比图

分析其原因，修改一级门限与二级门限值，并不能从实质上解决覆盖范围的问题，所以接入次数与接入成功率无明显变化。

3.1.5 修改冲突解决定时器

12月6日，网优人员修改质差小区LN_SY 75小区冲突解决定时器，参数ContentionResolutionTimer 由PP_32修改为PP_8，修改后RRC 连接建立成功率有所恶化，该参数无效果。

图5 冲突解决定时器修改对比图

Contention Resolution Timer 为竞争解决定时器时长，把竞争解决的市场变短后，竞争裁决速度变快，当随机接入有冲突时，终端等不到系统的竞争裁决消息就重新发起随机接入，尤其对距离远的终端影响更大。所以接入成功率指标恶化，需要修改为原来的值。

3.2 RSRP、SINR 对质差影响分析

大量研究表明，利用Dongle 进行测试，RSRP 在-110 dBm，-120 dBm，SINR 值在0 dB，-5 dB 时对RRC 连接成功率有影响。RSRP-120 dBm 以下或者SINR 值在-5 dB 以下RRC 连接成功率较低，当RSRP-120dBm 以下&SINR 值在-5dB 以下RRC 连接成功率极低甚至无法发起RRC 连接请求。

表2 具体门限研究表

根据上述指标定量测试表明，虽然决定终端能否接入的指标是SINR，当SINR 差的时候，极大的影响网络的接入质量，但是RSRP 对终端的行为也有很大的影响。当SINR≤-5 dB、RSRP≥-110 dBm 时，连 接 成 功 次 数还是要大于RSRP≤-120 dBm、SINR≥0 dB 的场景。

3.3 过远覆盖导致的质差小区

根据指标“NB-IoT 小区用户随机接入时TA 值在区间X 范围内的接入次数”估计用户接入距离，识别过远覆盖导致的质差。

用户在接入时发起随机接入过程，当eNodeB 接收到Random Access Preamble，并向用户发送了随机接入响应（RAR）然后收到第1条CRC 正确的上行数据时，根据RAR 中TA 不同的取值统计相应的指标。

根据TA 值就可以通过换算得到每个小区中用户随机接入距离的次数，一个TA 的时长为0.52 微秒，1 个TA 时间内传播的距离等于时长与光速的乘积。因为信令流程包括上行和下行，所以最后在计算距离的时候需要除以2，即1个TA 内对应的UE 和基站之间的距离就为78米。

M2000上共有12个指标表示用户随机接入TA 值范围，TA 以及接入距离对应关系如表3所示。

表3 TA及接入距离对应关系表

存在过远覆盖时，当功率设置正常，可以根据网络的覆盖情况适当的调整电子倾角；当功率设置过大时可适当调整功率，从而控制覆盖，避免过远覆盖。

4 结束语

在优化过程中，主要关注两类质差小区：“RRC

连接成功率质差”、“覆盖等级0比例质差”的小区。覆盖等级0比例低的常见原因包括RSRP 低、SINR 低、覆盖等级参数设置不合理、终端灵敏度不足等。RRC 连接成功率低的常见原因包括RSRP 低、SINR 低、参数设置不合理、终端灵敏度不足、并发机制不合理等。

对现网分析发现RRC 连接成功率质差可以根据覆盖情况结合参数优化进行相应的优化调整，效果较为明显。而对于覆盖等级0比例质差小区往往受终端影响较大，优化过程中需详细分析，并做相应的优化调整。