CN114915981B - 一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法 - Google Patents

一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法，包括判决是否需要进行小区切换与预警；得到小区切换失败概率，确定切换目的小区；通过MRR数据分析TCH掉话率指标进行网络的无线性能进行评估；得出最佳切换目的小区基站；通过无线网络控制器RNC完成源小区和目的小区的无线链路重配置。本发明属于网络通信环境中，用户终端所在小区基站发生故障需要信号切换到邻近小区时，从用户切换故障和基站切换故障两方面同时入手。用户终端在小区基站故障发生切换时，本发明突出了人工智能优化5G小区切换过程的预警地位，可减少切换中断时间，提升用户的使用体验。

Description

一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法
技术领域
本发明属于网络通信技术领域，具体涉及一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法。
背景技术
第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology，简称5G)是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，5G通讯设施是实现人机物互联的网络基础设施。
国际电信联盟(ITU)定义了5G的三大类应用场景，即增强移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延通信(uRLLC)和海量机器类通信(mMTC)。增强移动宽带(eMBB)主要面向移动互联网流量爆炸式增长，为移动互联网用户提供更加极致的应用体验；超高可靠低时延通信(uRLLC)主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需求；海量机器类通信(mMTC)主要面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求。
为满足5G多样化的应用场景需求，5G的关键性能指标更加多元化。ITU定义了5G八大关键性能指标，其中高速率、低时延、大连接成为5G最突出的特征，用户体验速率达1Gbps，时延低至1ms，用户连接能力达100万连接/平方公里。
5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清(3D)视频等更加身临其境的极致业务体验，更要解决人与物、物与物通信问题，满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用需求。最终，5G将渗透到经济社会的各行业各领域，成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施。
随着小区5G基站的建设，需保障基站信号稳定安全切换，并能够实现基站信号切换失败的及时分析及准确预警。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法，包括：
步骤1、小区基站信号切换失败时，用户侧基于用户设备UE上传的切换触发的测量报告和切换失败率分析情况二次判决是否需要进行小区切换；
步骤2、当确认用户设备UE需要进行小区切换后，基站侧基于邻近小区基站控制器BSC的历史数据和切换失败预测模型，以得到小区切换失败概率作为确定最佳切换目的小区基站的指标之一；
步骤3、通过MRR数据分析TCH掉话率指标进行网络的无线性能进行评估，结合BSC的Reparfcn、NAvSS、小区切换失败概率三个指标，二次确认切换目的小区基站的无线性能；
步骤4、根据BSC的Reparfcn、NAvSS、TCH掉话率、目的小区切换失败概率计算指标综合评分，得出最佳切换目的小区基站；
步骤5、通过无线网络控制器RNC完成源小区和目的小区的无线链路重配置。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的步骤1包括：
步骤11、用户侧：小区基站获取用户设备UE上传的切换触发的测量报告后，获取基站切换失败日志数据并对切换失败事件进行分类；
步骤12、获取切换失败类型对应失败率表；
步骤13、无线网络控制器RNC根据用户设备UE上报的切换触发的测量报告结合失败率表判决是否需要进行小区切换；
上述的步骤13将用户设备UE上传的切换触发的测量报告内事件内容与切换失败类型分别对应失败率表中概率加权平均，得出需要进行小区切换转移概率，从而判决是否需要进行小区切换。
上述的步骤2为：
当确认用户设备UE需要进行小区切换后，基站侧获取并分析邻近小区基站控制器BSC的历史数据，得出切换失败预测模型需要的三组参数并输入构建的切换失败预测模型进行人工智能预测，获得小区切换失败概率；
所述切换失败预测模型基于马尔可夫转移概率矩阵构建，具体切换失败预测模型为：
X(k+1)＝X(k)×P
式中：X(k)表示趋势分析与预测对象在t＝k时刻的状态向量；
P表示一步转移概率矩阵；
X(k+1)表示趋势分析与预测对象在t＝k+1时刻的状态向量。
上述的三组参数为：
1)小区基站BSC历史数据分析切换失败初始概率：
小区基站BSC历史切换失败初始概率＝切换失败次数/总切换次数；
2)本次数据分析小区BSC数据分析切换失败转移概率：
获取小区基站BSC导出msmt文件，提取CellName字段中进行数据记录的小区名下报告，故障切换测量报告/小区所有用户UE测量报告数，即为本次数据分析切换失败转移概率；
3)小区基站BSC本次数据分析切换成功转移概率：
获取小区基站BSC导出msmt文件，提取CellName字段中进行数据记录的小区名下报告，正常切换测量报告-要求切换测量报告/小区所有用户UE测量报告数，即为本次数据分析切换成功转移概率。
上述的步骤3中，MRR是对小区无线信号相关数据的收集，包括上下行质量、上下行信号强度、上下行路径损耗、BS功率控制、MS发射功率以及TA分布；
BSC的NAvSS为匹配小区的平均信号强度；
BSC的Reparfcn为当匹配小区的BCCHNO在Active BA List时的测量报告总数；
TCH掉话率＝TCH掉话次数/TCH占用次数×100％。
上述的步骤4，综合指标评分为BSC的Reparfcn、NAvSS、TCH掉话率和目的小区切换失败概率得分的总和。
上述的步骤5通过无线网络控制器RNC完成源小区和目的小区的无线链路重配置，具体的：
源小区基站NodeB或者目的小区NodeB通过物理控制信道向UE发送小区切换命令；
UE接收小区切换命令并完成切换过程。
本发明具有以下有益效果：
本发明属于网络通信环境中，用户终端所在小区基站发生故障需要信号切换到邻近小区时，从用户切换故障和基站切换故障两方面同时入手。用户终端在小区基站故障发生切换时，本发明通过基站故障日志数据分类及分析，定位故障源，通过对马尔可夫预测模型分析，将分析结果中预警概率高的邻近小区排除在外，缩短了不同小区基站的切换时间，以提高用户的使用体验感的技术效果，突出了人工智能优化5G小区切换过程的预警地位，采用人工智能的分析及预测可以使得需要切换小区的终端能尽快的切入目的小区，尽快恢复通信，从而减少切换中断时间，提升用户的使用体验；通过小区基站侧故障分类概率与用户侧在源小区产生的切换失败率最高的切换类型对应调整小区切换参数。通过该方法即实现了基站针对用户在小区间切换类型来确定出小区需要调整的小区切换参数，提升了对小区切换参数调整的准确性。也提高了用户的使用体验感的技术效果。
附图说明
图1为本发明方法原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
如图1所示，一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法，包括：
步骤1、小区基站信号切换失败时，用户侧基于用户设备UE上传的切换触发的测量报告和切换失败率分析情况二次判决是否需要进行小区切换；
步骤1具体描述：用户侧：
步骤11、小区基站获取用户设备UE上传的切换触发的测量报告后，获取基站切换失败日志数据并对切换失败事件进行分类；
对切换失败事件进行分类：
当收到用户设备UE上传的切换触发的测量报告后获取基站网络调整日志并将日志数据按照常见切换失败问题进行分类：
一级分类：RF问题、质差问题、配置问题、传输问题；
一级分类下进一步进行二级分类：
RF问题：其二级分四类：
覆盖问题、干扰问题、目的小区拥塞、目的小区故障；
质差问题，其二级分二类：
1、上行质差，其三级分类为：基站没收到MR、基站没收到切换完成消息)
2、下行质差，其三级分类为：UE没收到上行调度命令、UE没收到基站下发的切换命令、UE没收到RAR切换随机接入失败；
配置问题：其二级分四类：
1、邻区漏配->三级(有MR无切换命令)
2、切换功能未开启->三级(有MR无切换命令)
3、T304设置过小->三级(有MR有切换命令)
4、NCS设置不合理->三级(有MR有切换命令)
传输问题：其二级分二类：
1、源小区没有收到ho_request_ack消息对应(RF问题->目的小区拥塞)
2、目的小区发path_wsitch_requeset没有收到响应
步骤12、
获取切换失败类型对应失败率表
一级分类失败率＝一级分类/全部切换失败总条数
二级分类失败率＝二级分类/全部切换失败总条数
三级分类失败率＝三级分类/全部切换失败总条数
步骤13、无线网络控制器RNC根据用户设备UE上报的切换触发的测量报告结合失败率表判决是否需要进行小区切换；
将用户设备UE上传的切换触发的测量报告内事件内容与切换失败类型分别对应失败率表一、二、三级分类加权平均，得出需要进行小区切换转移概率，从而判决是否需要进行小区切换；
例如：本次切换失败概率40％、切换成功概率60％
测量报告内事件内容对应的一级分类失败率0.3
测量报告内事件内容对应的一级分类失败率0.5
测量报告内事件内容对应的一级分类失败率0.4
步骤2、当确认用户设备UE需要进行小区切换后，基站侧基于邻近小区基站控制器BSC的历史数据和切换失败预测模型，得到小区切换失败概率，作为确定最佳切换目的小区基站的指标之一；
基站侧:当确认用户设备UE需要进行小区切换后，获取并分析邻近小区基站控制器BSC的历史数据，得出切换失败预测模型需要的三组参数并输入构建的【切换失败预测模型】进行人工智能预测，获得小区切换失败概率；
切换失败预测模型具体描述：
基于马尔可夫转移概率矩阵构建切换失败预测模型：
X(k+1)＝X(k)×P
式中：X(k)表示趋势分析与预测对象在t＝k时刻的状态向量；
P表示一步转移概率矩阵；
X(k+1)表示趋势分析与预测对象在t＝k+1时刻的状态向量。
T＝时间t＝k(历史、上一时段、本时段)
P＝三组参数(小区基站BSC历史数据分析切换失败初始概率、本次数据分析小区BSC数据分析切换失败转移概率、小区基站BSC本次数据分析切换成功转移概率)
步骤2包括：
步骤21、分析基站控制器BSC的数据获得切换失败预测模型需要的三组参数。
通过Active BA List存储的六个信令信号最强的小区进行检索获取小区的基站控制器BSC的日志数据进行分析。
首先，导出的msmt文件通过用Excel文件打开获取里面的主要字段对应的数据。
其次，获取三个指标的数据综合判定，平均信号强度越强、测量报告数越多、距离越小的相邻关系被认为是较优切换目的小区。
用NCS功能对邻小区进行优化是非常重要的。
通过NCS数据分析，不但可以了解无线网络的信号覆盖情况，方便对网络进行无线整治和邻区调整，还为网络频率规划提供有力的依据。
NCS可以测量是否有邻小区缺失，也可以对已有的邻小区进行检查。
所述三个指标具体描述为：
参数一：小区基站BSC历史数据分析切换失败初始概率
小区基站BSC历史切换失败初始概率＝切换失败次数/总切换次数。例如：历史切换失败占30％则切换成功70％。
参数二：本次数据分析小区BSC数据分析切换失败转移概率
获取小区基站BSC导出msmt文件中提取的CellName字段中进行数据记录的小区名的故障切换测量报告/小区所有用户UE测量报告数。得出本次数据分析切换失败转移概率。
具体描述为：
S1、小区BSC历史数据分析切换失败初始概率【0.3 0.7】
S2、本次数据分析切换失败率＝切换失败测量报告数据/小区所有用户UE测量报告数。
得出失败概率12％，成功88％，即【0.12 0.88】
例如：已知历史切换失败概率30％，成功70％，30％中本次数据分析依然有40％为切换失败，60％转移到切换成功。
S3、则本次数据分析小区BSC数据分析切换失败转移成功概率
1、依然切换失败0.12/0.30＝0.4
2、切换失败转移切换成功1-0.4＝0.6
结果：BSC历史切换失败转移概率为：【0.4 0.6】
参数三：小区基站BSC本次数据分析切换成功转移概率
获取小区基站BSC导出msmt文件中提取的CellName字段中进行数据记录的小区名的正常切换测量报告-要求切换测量报告/小区所有用户UE测量报告数。得出本次数据分析切换成功转移概率。
具体描述为：
S1、小区BSC历史数据分析切换失败初始概率【0.3 0.7】
S2、本次数据分析切换成功数＝(成功切换测量报告-要求切换上传到基站测量报告)/小区所有用户UE测量报告数。
得出失败概率51％，成功49％。【0.51 0.49】
例如：已知历史切换失败概率30％，成功70％，切换成功的70％中本次数据分析依然有70％为切换成功，30％转移到切换失败。
S3、则本次数据分析小区BSC数据分析切换成功转移失败概率
1、依然切换成功0.49/0.7＝0.7
2、切换成功转移切换失败1-0.7＝0.3
运算结果：BSC历史切换成功转移概率为：【0.3 0.7】
步骤22、将三组参数放入【切换失败预测模型】获得切换的失败概率，失败概率越低小区做为切换目的小区概率越高。
循环本步骤得出Active BA List存储的全部六个信令信号最强的小区，同一时间段内进行切换的失败概率，失败概率越低小区做为切换目的小区概率越高。
1)小区BSC历史数据分析切换失败初始概率【0.3 0.7】
2)小区BSC本次数据分析切换失败转移概率【0.4 0.6】
3)小区BSC本次数据分析切换成功转移概率【0.3 0.7】
将1、2、3的数据集合
运算过程如下：
s1.0.3x s2.0.6+s1.0.3x s3.0.7＝0.39
s1.0.3x s2.0.4+s1.0.7x s3.0.7＝0.61
结果：本次数据分析小区切换失败概率39％，切换成功概率61％
步骤3、通过MRR数据分析TCH掉话率指标进行网络的无线性能进行评估，结合BSC的Reparfcn、NAvSS(GSM)、切换失败预测模型得到的小区切换失败概率三个指标，从而二次确认切换目的小区无线性能。
其中：
MRR(Measurement Result Recording)主要是对小区无线信号相关数据的收集，包括上下行质量、上下行信号强度、上下行路径损耗、BS功率控制、MS发射功率以及TA分布。
通过MRR数据，可以全面地对网络的无线性能进行评估，快速得到网络存在的问题，对网优工作有很大的帮助。
指标1、BSC的NAvSS(GSM)：匹配小区的平均信号强度。
在“60至80dbm”信号是正常的,信号最好的能到40dbm,一般都在'60/75dbm。
指标2、BSC的Reparfcn：
当匹配小区的BCCHNO在Active BA List时的测量报告总数。
Active BA List＝当前小区BA active中六个信令信号最强的小区的频率列表。
BCCH：信道使用的绝对频率号。Active BA List最优6个小区
指标3、TCH掉话率＝TCH掉话次数/TCH占用次数×100％。
步骤4、将步骤2得到的小区切换失败概率和步骤3指标参数汇聚成表1进行综合指标评分，按综合指标评分得出本次数据分析最佳切换目的小区基站。
其中，
指标1、NAvSS(GSM)得分：
按信号强弱60dbm下加1分；60dbm-70dbm 0分；70dbm以上减1分
指标2、BSC的Reparfcn得分：
按测量报告数量由高向低排列，第一加3分、依次递减0.5分
指标3、MRR的TCH掉话率得分：
按TCH掉话率由低向高排列，第一加3分、依次递减0.5分
指标4、本次数据分析目的小区切换失败概率得分：
按小区切换失败概率由低向高，第一加3分、依次递减0.5分
综合评分＝指标1得分+指标2得分+指标3得分+指标4得分。
Active BA List存储的六个信令信号最强的小区1-6，综合指标评分结果如表1所示。
表1
从表1评分结果得出小区5和6符合切换目的小区，评分相同情况下优先本次数据分析目的小区切换失败概率低的为最优切换目的小区。
步骤5、通过无线网络控制器RNC完成源小区和目的小区的无线链路重配置：
源小区基站NodeB或者目的小区NodeB通过物理控制信道向UE发送小区切换命令；
UE接收所述小区切换命令并完成切换过程。
本发明开展5G技术来支持4G终端，可实现5G的提前使用，从而推进4G向5G的过渡方案研究和实践；在3GPP开展了“基于应用感知实现4G与5G互操作”的创新性研究，充分发挥5G技术优势、合理利用4G已有投资；通过核心网互操作方案实现了4G网络和5G网络的协同。
本发明所用到的缩略语和关键术语定义如下：
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法，其特征在于，包括：
步骤1、小区基站信号切换失败时，用户侧基于用户设备UE上传的切换触发的测量报告和切换失败率分析情况二次判决是否需要进行小区切换；
步骤2、当确认用户设备UE需要进行小区切换后，基站侧基于邻近小区基站控制器BSC的历史数据和切换失败预测模型，以得到小区切换失败概率作为确定最佳切换目的小区基站的指标之一；
步骤3、通过MRR数据分析TCH掉话率指标进行网络的TCH掉话率无线性能评估，结合BSC的Reparfcn、NAvSS、小区切换失败概率三个指标，二次确认切换目的小区基站的BSC的Reparfcn、NAvSS、小区切换失败概率无线性能；
MRR是对小区无线信号相关数据的收集，包括上下行质量、上下行信号强度、上下行路径损耗、BS功率控制、MS发射功率以及TA分布；
BSC的NAvSS为匹配小区的平均信号强度；
BSC的Reparfcn为当匹配小区的BCCHNO在Active BA List时的测量报告总数，其中BCCHNO为信道使用的绝对频率号，Active BA List=当前小区BA active中六个信令信号最强的小区的频率列表；
TCH掉话率=TCH掉话次数/TCH占用次数×100%；
步骤4、根据步骤3评估与确认无线性能所使用的BSC的Reparfcn、NAvSS、TCH掉话率、小区切换失败概率指标的综合评分，得出最佳切换目的小区基站；
综合评分为BSC的Reparfcn、NAvSS、TCH掉话率和目的小区切换失败概率得分的总和；步骤5、通过无线网络控制器RNC完成源小区和目的小区的无线链路重配置。
2.根据权利要求1所述的一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤11、用户侧：小区基站获取用户设备UE上传的切换触发的测量报告后，获取基站切换失败日志数据并对切换失败事件进行分类；
步骤12、获取切换失败类型对应失败率表；
步骤13、无线网络控制器RNC根据用户设备UE上报的切换触发的测量报告结合失败率表判决是否需要进行小区切换。
3.根据权利要求2所述的一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法，其特征在于，所述步骤13将用户设备UE上传的切换触发的测量报告内事件内容与切换失败类型分别对应失败率表中概率加权平均，得出需要进行小区切换转移概率，从而判决是否需要进行小区切换。
4.根据权利要求1所述的一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法，其特征在于，所述步骤2为：
当确认用户设备UE需要进行小区切换后，基站侧获取并分析邻近小区基站控制器BSC的历史数据，得出切换失败预测模型需要的三组参数并输入构建的切换失败预测模型进行人工智能预测，获得小区切换失败概率；
所述切换失败预测模型基于马尔可夫转移概率矩阵构建，具体切换失败预测模型为：
X(k+1)=X(k)×P
式中：X(k)表示趋势分析与预测对象在t=k时刻的状态向量；
P表示一步转移概率矩阵；
X(k+1)表示趋势分析与预测对象在t=k+1时刻的状态向量。
5.根据权利要求4所述的一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法，其特征在于，所述三组参数为：
1）小区基站BSC历史数据分析切换失败初始概率：
小区基站BSC历史切换失败初始概率=切换失败次数/总切换次数；
2） 本次数据分析小区BSC数据分析切换失败转移概率：
获取小区基站BSC导出msmt文件，提取CellName字段中进行数据记录的小区名下报告，故障切换测量报告/小区所有用户UE测量报告数，即为本次数据分析切换失败转移概率；
3）小区基站BSC本次数据分析切换成功转移概率：
获取小区基站BSC导出msmt文件，提取CellName字段中进行数据记录的小区名下报告，正常切换测量报告-要求切换测量报告/小区所有用户UE测量报告数，即为本次数据分析切换成功转移概率。
6.根据权利要求1所述的一种小区基站信号切换失败分析及预警的方法，其特征在于，所述步骤5通过无线网络控制器RNC完成源小区和目的小区的无线链路重配置，具体的：
源小区基站NodeB或者目的小区NodeB通过物理控制信道向UE发送小区切换命令;
UE接收小区切换命令并完成切换过程。
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