LTE网络小区信号质量及链路负荷的监测系统及其方法与流程

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种LTE网络小区信号质量及链路负荷的监测系统及其方法。

背景技术：

伴随人类的移动通信需求增长和技术发展，2/3G通信网络的质量和效率已经不能满足人类要求，因此4G-LTE网络逐步开始应用。LTE（Long Term Evolution，长期演进）是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。LTE系统只存在分组域。分为两个网元，EPC（Evolved Packet Core，演进分组核心网）和eNode B（Evolved Node B，演进Node B）。EPC负责核心网部分，信令处理部分为MME（Mobility Management Entity，移动管理实体），数据处理部分为S-GW（Serving Gateway，服务网管）。eNode B负责接入网部分，也称E-UTRAN（Evolved UTRAN，演进的UTRAN）。

UE一开机先进入初搜状态，通过附着和注册过程，接收寻呼消息和系统信息，完成PLMN选择和小区选择、初始下行同步，进入IDLE态。在收到寻呼或是高层发起呼叫之前，UE一直处于该状态。在该状态下，UE与E-UTRAN之间没有任何上行物理信道连接。UE在该状态监听广播信道,维护更新服务小区的系统信息；执行邻近小区的测量，当发现一个更好的小区时或是满足小区重选标准时就进行小区重选。当UE接收到高层配置的连接建立请求消息，根据连接建立原因判断小区是否被禁止。若小区不被禁止，UE的RRC负责配置无线资源和无线信道，通过原语通知MAC初始随机接入进程，建立上行同步。当接收到MAC来的随机接入响应的指示消息，通知高层建立RRC连接，并建立SRB1。初始安全性激活，配置AS密钥和相关参数，并配置低层进行加密和完整性保护所需要的相关密钥和参数。负责连接重配置，建立SRB2和DRBs，完成UE和E-UTRAN之间的无线链路建立。当UE和E-UTRAN之间的无线链路建立起来后，可以进行正常的数据通信过程。

用户接入网络成功后便可以进行正常的通信，对于无线通信系统而言，用户会根据预先规定的小区选择准则选取一个合适的小区驻留，每个小区都有一定的覆盖范围，这个覆盖范围和eNodeB的发射功率和小区中的用户数量有关。但是，由于用户的移动性和无线网络环境本身的复杂性，还是可能会导致掉话等故障。

在LTE网络部署期间，设备或终端不稳定或缺陷也可能导致网络质量低、稳定性差，因此运营商急需有信令监测系统可以对主设备进行监测、评估，推动网络的质量提升。

技术实现要素：

本发明的目的就在于克服现有技术存在缺点和不足，提供一种LTE网络小区信号质量及链路负荷的监测系统及其方法，有效解决了LTE网络小区参数配置的优化问题，解决了LTE网络掉话的故障分析问题。

本发明的目的是这样实现的：

一、LTE网络小区信号质量及链路负荷的监测系统（简称系统）

本系统包括因特网、LTE基站和LTE核心网；

设置有LTE移动终端、LTE空口信令分析仪和后台运维装置；

其连接关系是：LTE移动终端、LTE空口信令分析仪、因特网、后台运维装置、LTE核心网、LTE基站和LTE移动终端依次连通组成一个闭环系统。

二、LTE网络小区信号质量及链路负荷的监测方法（简称方法）

1、LTE网络小区信号质量的监测方法

A、在LTE空口信令分析仪中预先设定好要记录的相关故障参数；

B、根据设定的故障参数，对一次呼叫过程中的各种参数值进行记录，并对应记录各个参数的时间；

C、当该呼叫出现故障时，对记录的各种故障参数进行分析，根据记录的参数值定位相关的故障原因后，将故障上报给后台运维装置，再由后台维护人员反馈给核心网；

所述的故障参数包括：故障类型、掉话时间、用户的国际用户识别码、无线资源控制连接状态指示、掉话前的无线接入承载信息和掉话的无线接入承载信息；

所述的故障类型为掉话故障；

所述的故障原因包括：弱覆盖导致的RSRP和SINR持续变差，切换失败，邻区漏配导致的服务小区信号变差，越区覆盖导致的导频污染和对主服务小区的干扰，系统设备异常，上下行干扰，用户数过多拥塞和系统资源不足。

2、LTE网络小区链路负荷的监测方法

a、在LTE空口信令分析仪中预先设定好要记录的相关的参数以及用户数和上下行PRB利用率的门限值；

b、根据设定的参数，对小区的各种参数值进行记录，并对应记录各个参数的详细时间；

c、当分析仪检测到网络中某个小区在某一时段内在线用户数高于门限值或上下行PRB 利用率高于门限值时，即该小区出现高负荷状态时，系统将进行高负荷告警，并将告警信息和相应的参数值上报给后台运维装置；

d、后台运维装置收到LTE信令分析仪上报的告警信息和相应的参数后，由后台运维人员将高负荷告警信息反馈给核心网，然后由核心网将一定数量的UE指派到另一个小区；

e、重复以上步骤，直至不再出现高负荷告警为止；

所述要记录的参数包括：用户数，记录时间，门限值，上行PRB利用率和下行PRB利用率。

本发明具有下列优点和积极效果：

本发明通过统一设定各个需要记录的故障参数，按照故障参数对某个呼叫过程中的各种参数进行记录，并对应记录各个参数值的记录时间，并在呼叫产生故障时，定位到故障原因后，将故障信息和故障数据上报给后台运维装置，并将其反馈给LTE核心网，由LTE核心网对LTE基站进行维护，使得LTE核心网可以实时监测小区故障。

附图说明

图1是本系统的结构方框图；

图2是LTE空口信令分析仪的结构方框图；

图3是后台运维装置的结构方框图。

10—因特网；

20—LTE基站，

21—第1LTE基站，22—第2LTE基站……2m—第mLTE基站，

M是自然数，1≤m≤10000；

30—LTE核心网；

40—LTE移动终端，

41—第1LTE移动终端，42—第2LTE移动终端……

4n—第nLTE移动终端，

N是自然数，1≤n≤10000；

50—LTE空口信令分析仪，

51—设定模块，52—记录模块，53—分析模块，54—告警模块，

55—发送模块；

60—后台运维装置，

61—接收模块，62—存储模块，63—管理模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明。

一、系统

1、总体

如图1，本系统包括因特网10、LTE基站20和LTE核心网30；

设置有LTE移动终端40、LTE空口信令分析仪50和后台运维装置60；

其连接关系是：LTE移动终端40、LTE空口信令分析仪50、因特网10、后台运维装置60、LTE核心网30、LTE基站20和LTE移动终端40依次连通组成一个闭环系统。

工作机理：

LTE网络小区信号质量的监测方法：在LTE空口信令分析仪50中预先设定好要记录的相关故障参数，根据设定的故障参数，对LTE移动终端40和LTE基站20之间交互信令的各种参数值进行记录，并对应记录各个参数的时间；当呼叫出现故障时，对记录的各种故障参数进行分析，根据记录的参数值定位相关的故障原因后，将故障上报给后台运维装置60，再由后台维护人员反馈给LTE核心网30；

LTE网络小区链路负荷的监测方法：在LTE空口信令分析仪50中预先设定好要记录的相关的参数以及用户数和上下行PRB利用率的门限值；根据设定的参数，对小区的各种参数值进行记录；当分析仪检测到网络中某个小区出现高负荷状态时，系统将进行高负荷告警，并将告警信息和相应的参数值上报给后台运维装置60；后台运维装置60收到LTE信令分析仪50上报的告警信息和相应的参数后，由后台运维人员将高负荷告警信息反馈给LTE核心网30，然后由LTE核心网30将一定数量的LTE移动终端40指派到另一个小区；重复以上步骤，直至不再出现高负荷告警为止。

2、功能块

1）因特网10

因特网10即国际互联网，它是由使用共同语言互相通信的计算机连接起的全球网络。

2）LTE基站20

LTE基站20是一种公用的在LTE终端通信中起连接作用的基站。

LTE基站20包括第1、2……mLTE基站21、22……2m。

3）LTE核心网30

LTE核心网30是一种公用的4G核心网。

4）LTE移动终端40

LTE移动终端40即LTE手机。

LTE移动终端包括第1、2……nLTE基站21、22……2n。

5）LTE空口信令分析仪50

LTE空口信令分析仪50为一种可以记录信令信息、分析信令并得出所需结果的仪器。

如图2，LTE空口信令分析仪50内嵌有依次交互的设定模块51、记录模块52、分析模块53、告警模块54和发送模块55。

1）设定模块51，用于预先设定要记录的故障参数；

2）记录模块52，用于根据所述设定模块51中设定的故障参数，对呼叫过程中各种对应参数进行记录，并对应记录各个参数值的记录时间；

3）分析模块53，用于对记录模块52记录的各个故障参数进行分析，来定位该次呼叫产生掉话故障的原因；

4）告警模块54，当检测到网络中某个小区在某一时段内在线用户数高于门限值或上下行PRB 利用率高于门限值时，生成告警信息；

5）发送模块55，用于发送LTE空口信令分析仪准备上报的故障数据或告警信息。

工作机理：

在信号质量的监测方法中，设定模块51用于设定要记录的故障参数，由记录模块52在呼叫产生故障时记录相关的故障参数，传给分析模块53，由分析模块53定位出故障原因后，将故障参数和故障原因传给发送模块55，并由发送模块55发送出去；

在链路负荷的监测方法中，设定模块51用于设定要记录的相关参数、用户数及上下行PRB利用率的门限值，当小区出现高负荷状态时，由记录模块52记录相关的小区参数，传给告警模块54，由告警模块54产生告警信息，并将告警信息和小区参数传给发送模块55，由发送模块55发送出去。

6）后台运维装置60；

如图3，后台运维装置60即后台服务器；

内嵌有依次交互的接收模块61、存储模块62和管理模块63。

1）接收模块61，用于接收LTE空口信令分析仪发送单元上报的故障数据，并将数据存储到存储模块62；

2）存储模块62，用于存储接收模块61接收到的故障信息；

3）管理模块63，用于管理存储的故障信息，并将相应的基站故障分类整理出来，由运维人员反馈给LTE核心网30。

工作机理：

在信号质量的监测方法中，接收模块61接收了LTE空口信令分析仪50发送过来的故障参数和故障原因后，存储在存储模块62中，并由管理模块63进行分类整理；

在链路负荷的监测方法中，接收模块61接收了LTE空口信令分析仪50发送过来的告警信息和小区参数后，存储在存储模块62中，并由管理模块63进行分类整理。