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如何开发可行运营模式，实现LTE潜力？
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为满足移动通信市场数据流量指数级增长的需要，运营商们在保持相对稳定的网络成本的同时正纷纷转向LTE技术。由于LTE把无线网络智能管理功能放在了eNodeB之内，因而传统监测工具已不再具备接入和监测能力。鉴于此，为了应对这一挑战，新一代移动通信技术和性能监测解决方案应运而生。
[图示内容：]
多入多出(MIMO)天线技术同时应用于上行链路和下行链路。通过把多部发射机和接收机植入天线中，发射机和接收机可以使用一系列副载波实现信号的传送，从而保证在发生干扰时不受到影响。LTE的调制解调方案 – 64-QAM/16-QAM/QPSK – 保证了在距离增大时信号强度的稳定性。动态带宽分配技术实时监测网络，在用户发生干扰或收到其它过强信号影响时，基站会为受干扰的数据流分配更多的带宽和功率。
全IP业务
LTE中的语音通信采用IP语音(VoIP)实现，要求时延低于150毫秒(ms)。LTE在无线侧交互中只引入了不到10ms的非常低的时延，从而满足了这一要求。在有线侧，无论是VoIP被叫实体、网络服务器、还是IPTV服务器等等，用户与设备间端到端的时延则要高出一个量级，为接近100 ms。
开发监测和测试战略
图4说明了从各种无线接入网(RAN)诊断策略的分析中，我们可以看到数据采集成本和时间与洞察深度(DOI)之间的矛盾。安装了无源探头的RAN以无源方式嗅探控制平面，捕获S1和X2接口上转发的信令消息。这种方法成本低、方便，可以实现一年365天、一周7天、全天24小时运行。但是，如其右栏所示，其提供的DOI约为最完善的方法的10%。
RAN代理方法在两种工作模式下提供了额外的DOI。在低负荷模式下，数据跟踪、日志和计数器从专有的eNodeB跟踪端口中提取。一般情况下，还包括来自Uu接口的空中接口运营相关的数据。然后这些信息由RAN代理处理，以KPI和计数器的形式通过S1回程发回中央监测系统，然后可以与S1、CP和X2接口上的探头系统所采集到的信息关联起来。跟踪接口上提供的其它数据可以把DOI提升到高达50%。这种方法提供的诊断能力取决于跟踪端口的功能和性能，这在不同制造商之间差异非常大。
在高负荷模式下，RAN代理提供完整的呼叫跟踪和数据包解码功能及KPI和计数器。需要回程传送的数据量明显要大于低负荷模式，正因如此，这种方法通常作为运维活动的一部分使用，而不是一周七天、全天24时使用。在测试、调试或优化活动期间，专家通常会亲临现场，运行系统。在需要把数据与其它远程接口关联起来时，专家会手动把数据传回中央监测系统。也可以远程运行高负荷模式RAN代理，在非高峰时间内安排上传大量的测试数据。高负荷RAN代理方法的DOI可以高达80%。
在上述方法无法提供足够信息来解决问题时，可以把Uu探头连接到公共公用无线接口(CPRI)上。Uu探头可以监测Uu接口的物理层以及更高层，并可以把这些数据与其它接口的数据关联起来。此外，CPRI接口上收集的空中接口信息完全独立于eNodeB跟踪端口上提供的空中接口信息，后者的是已经基于eNodeB本身的基带处理过的信息。
自上而下方法与自下而上方法
调试LTE网络的基本方法有两种。自上而下方法是指先从应用层开始，考察各种性能指标，如语音质量或页面加载时间等。例如，如果语音质量有问题，那么将识别和分类各个事务，并与每个事务中的消息关联起来。调试工具根据IMSI/IMEI和其它指标过滤事件，直接接入消息细节。
自下而上方法则需要查看各个帧的问题，如丢包或帧偏移，然后向上查看它们属于哪些连接。调试工具提供了每条协议消息的分布、统计数据图形窗口和数字窗口，按时间以图形方式显示事件，直接进入消息细节及从单个消息向上钻取到整个呼叫流程。
如果想更具体地监测LTE性能，可以使用KPI，通过映射多个参数和呼叫阶段之间的复杂关系。KPI为了解不同参数之间的相互影响提供了关键洞察能力。借助LTE KPI，用户可以确定多个业务方面的性能，如移动性管理(附着失败、切换、跟踪和位置更新成功/失败)、业务管理(无线承载分析、吞吐量分析)和无线性能(连接建立时间、重传数、资源分配)。KPI标识出存在问题的区域，然后有效地映射业务问题与网络问题之间的关系。
前景展望
理论上，LTE拥有我们进入4G所需的一切功能，但想让它发挥效用，我们还有很长的路要走。转向LTE类似于我们十年前从固话窄带ISDN传送转向基于DSL的宽带上网。运营商面临的主要变化是开发一种运营模式，这种模式首次在移动通信网络中提供了IP级效率。复杂的自动功能、庞大的加密用户平面业务、基于无数种业务组合的复杂QoS和QoE约定、复杂的OFDM/MIMO无线接口、等等，都必须予以处理。问题将会不断被发现，而新的方法也必将被制定出来以解决这些问题。只有这样，才能实现4G庞大的潜在优势。
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| 图2: 把信号分担到多个副载波中改善了信号的强健性 |
[图示内容：]
Transmitter: 发射机LTE采用全IP网络，摒弃了传统的ATM连接方式。eNodeB越过无线网络控制器(RNC)，采取直接与MME和SGW相连的方式。正交频分复用(OFDM)无线接入技术被用于下行链路而单载波频分多址(SC-FDMA)技术则被上行链路所采用。采用基于单载波的OFDM技术，其主要优点是能够应对各种复杂的信道条件。它可以根据与信道条件有关的反馈信息，实现用户到副载波的自适应指配。这样，细化后信号中即使发生了很小比例的数据丢失，也不会对信号的接收和感知产生负面的影响。
Receiver: 接收机
Interference: 干扰
多入多出(MIMO)天线技术同时应用于上行链路和下行链路。通过把多部发射机和接收机植入天线中，发射机和接收机可以使用一系列副载波实现信号的传送，从而保证在发生干扰时不受到影响。LTE的调制解调方案 – 64-QAM/16-QAM/QPSK – 保证了在距离增大时信号强度的稳定性。动态带宽分配技术实时监测网络，在用户发生干扰或收到其它过强信号影响时，基站会为受干扰的数据流分配更多的带宽和功率。
全IP业务
LTE中的语音通信采用IP语音(VoIP)实现，要求时延低于150毫秒(ms)。LTE在无线侧交互中只引入了不到10ms的非常低的时延，从而满足了这一要求。在有线侧，无论是VoIP被叫实体、网络服务器、还是IPTV服务器等等，用户与设备间端到端的时延则要高出一个量级，为接近100 ms。
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| 图4: LTE RAN测试策略 |
开发监测和测试战略
图4说明了从各种无线接入网(RAN)诊断策略的分析中，我们可以看到数据采集成本和时间与洞察深度(DOI)之间的矛盾。安装了无源探头的RAN以无源方式嗅探控制平面，捕获S1和X2接口上转发的信令消息。这种方法成本低、方便，可以实现一年365天、一周7天、全天24小时运行。但是，如其右栏所示，其提供的DOI约为最完善的方法的10%。
RAN代理方法在两种工作模式下提供了额外的DOI。在低负荷模式下，数据跟踪、日志和计数器从专有的eNodeB跟踪端口中提取。一般情况下，还包括来自Uu接口的空中接口运营相关的数据。然后这些信息由RAN代理处理，以KPI和计数器的形式通过S1回程发回中央监测系统，然后可以与S1、CP和X2接口上的探头系统所采集到的信息关联起来。跟踪接口上提供的其它数据可以把DOI提升到高达50%。这种方法提供的诊断能力取决于跟踪端口的功能和性能，这在不同制造商之间差异非常大。
在高负荷模式下，RAN代理提供完整的呼叫跟踪和数据包解码功能及KPI和计数器。需要回程传送的数据量明显要大于低负荷模式，正因如此，这种方法通常作为运维活动的一部分使用，而不是一周七天、全天24时使用。在测试、调试或优化活动期间，专家通常会亲临现场，运行系统。在需要把数据与其它远程接口关联起来时，专家会手动把数据传回中央监测系统。也可以远程运行高负荷模式RAN代理，在非高峰时间内安排上传大量的测试数据。高负荷RAN代理方法的DOI可以高达80%。
在上述方法无法提供足够信息来解决问题时，可以把Uu探头连接到公共公用无线接口(CPRI)上。Uu探头可以监测Uu接口的物理层以及更高层，并可以把这些数据与其它接口的数据关联起来。此外，CPRI接口上收集的空中接口信息完全独立于eNodeB跟踪端口上提供的空中接口信息，后者的是已经基于eNodeB本身的基带处理过的信息。
自上而下方法与自下而上方法
调试LTE网络的基本方法有两种。自上而下方法是指先从应用层开始，考察各种性能指标，如语音质量或页面加载时间等。例如，如果语音质量有问题，那么将识别和分类各个事务，并与每个事务中的消息关联起来。调试工具根据IMSI/IMEI和其它指标过滤事件，直接接入消息细节。
自下而上方法则需要查看各个帧的问题，如丢包或帧偏移，然后向上查看它们属于哪些连接。调试工具提供了每条协议消息的分布、统计数据图形窗口和数字窗口，按时间以图形方式显示事件，直接进入消息细节及从单个消息向上钻取到整个呼叫流程。
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| 图6: 使用泰克K2Air LTE空中接口监测仪获得的LTE第一层/第二层相关无线信息 |
前景展望
理论上，LTE拥有我们进入4G所需的一切功能，但想让它发挥效用，我们还有很长的路要走。转向LTE类似于我们十年前从固话窄带ISDN传送转向基于DSL的宽带上网。运营商面临的主要变化是开发一种运营模式，这种模式首次在移动通信网络中提供了IP级效率。复杂的自动功能、庞大的加密用户平面业务、基于无数种业务组合的复杂QoS和QoE约定、复杂的OFDM/MIMO无线接口、等等，都必须予以处理。问题将会不断被发现，而新的方法也必将被制定出来以解决这些问题。只有这样，才能实现4G庞大的潜在优势。
