（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司，北京 100080）

通過切換優(yōu)化提升TD-LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的研究

萬仁輝，侯優(yōu)優(yōu)，馬寧

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司，北京 100080）

連接態(tài)的移動性管理主要通過切換實現(xiàn)。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)由于是同頻組網(wǎng)，在同頻切換失敗或者不及時會導(dǎo)致同頻鄰小區(qū)電平大于服務(wù)小區(qū)的時候，同頻干擾加劇、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降。通過現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在目前業(yè)務(wù)量不高的情況下，切換不合理已經(jīng)成為除弱覆蓋以外導(dǎo)致TD-LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降的一個重要因素。通過現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)及案例分析，提出了通過切換優(yōu)化提升TD-LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的方法。

TD-LTE；同頻切換；測量配置

1 引言

移動性管理是移動通信網(wǎng)系統(tǒng)的重要機制，TDLTE系統(tǒng)的移動性管理保障數(shù)據(jù)傳輸以及VoLTE業(yè)務(wù)的持續(xù)性能，并可實現(xiàn)負(fù)載均衡。移動性管理分為空閑態(tài)和連接態(tài)兩種類型?？臻e態(tài)的移動性管理包括UE根據(jù)網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的系統(tǒng)消息進行小區(qū)選擇和重選，連接態(tài)的移動性管理主要通過切換過程來實現(xiàn)，保證UE在移動過程中占用最合理的小區(qū)?？臻e態(tài)的移動性管理主要決定了UE駐留小區(qū)，對UE在小區(qū)邊緣的性能影響不大，而切換性能對移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量影響很大。

在2G/3G網(wǎng)絡(luò)的話音業(yè)務(wù)中，切換保障了話音通話的持續(xù)性能，如果小區(qū)間切換掉話將對用戶感知產(chǎn)生很大影響。由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)允許一定時延，在切換過程中即使發(fā)生了切換失敗，對用戶感知的影響一般認(rèn)為小于對話音的影響。與GSM頻點分組復(fù)用和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)N頻點組網(wǎng)不同，TD-LTE采用同頻組網(wǎng)，不考慮插花組網(wǎng)的情況下TD-LTE網(wǎng)絡(luò)小區(qū)間切換全部為同頻切換。因此UE在小區(qū)間移動過程中，如果切換失敗或者由于切換參數(shù)設(shè)置不合理導(dǎo)致切換不及時，將發(fā)生鄰區(qū)電平高于服務(wù)小區(qū)電平的情況，對UE產(chǎn)生較強的同頻干擾，當(dāng)鄰區(qū)和服務(wù)小區(qū)PCI的模3相同時干擾會加劇。通過現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在覆蓋到達(dá)規(guī)劃要求的區(qū)域，切換問題已經(jīng)是導(dǎo)致連續(xù)質(zhì)差的重要原因。

2 TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的切換實現(xiàn)

在TD-LTE系統(tǒng)中，切換前需要進行測量配置及測量結(jié)果上報，UE是按照RRC連接重配置消息中的測量控制信息來進行測量和報告測量消息的。UE收到測量控制信息后，按照測量要求進行測量，將測量結(jié)果上報給基站。

其中，RRC連接重配置消息中的測量控制信息主要包括測量對象、報告配置、測量標(biāo)識、測量量配置。在UE側(cè)RRC層接收到基站的測量控制消息后，通過測量原語要求UE物理層對測量量進行測量。物理層和RRC層對測量結(jié)果進行平滑濾波，UE會根據(jù)事件觸發(fā)準(zhǔn)則進行事件評估，當(dāng)E-UTRAN要求的測量報告準(zhǔn)則滿足時，UE將向基站發(fā)送測量報告消息。測量報告消息包括了測量標(biāo)識、服務(wù)小區(qū)和待切換小區(qū)的相關(guān)信息。TD-LTE規(guī)定了A1、A2、A3、A4、A5、A6、B1、B2共8種事件觸發(fā)的測量報告種類，其中A1-A6事件是系統(tǒng)內(nèi)切換相關(guān)事件，B1-B2是異系統(tǒng)間切換相關(guān)事件。

一般來說，A3事件用于同頻或異頻切換，A4/A5事件用于異頻切換，但需要A2事件觸發(fā)對異頻小區(qū)的測量。也就是說在TD-LTE中，UE在進行業(yè)務(wù)時，同頻鄰區(qū)的測量是隨時都在進行的，而異頻鄰區(qū)的測量則要根據(jù)系統(tǒng)下發(fā)的控制信息以及A2事件上報的情況來進行。

如圖1所示，異頻切換時，UE首先上報A2事件，基站根據(jù)之前配置情況，下發(fā)異頻測量的頻點和事件。UE此時開始進行異頻測量，然后根據(jù)測量參數(shù)配置進行A3/A4/A5事件的上報，最終根據(jù)基站下發(fā)的切換命令進行切換。

圖1 同頻異頻切換流程

3 切換不合理導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)質(zhì)差分析

在TD-LTE現(xiàn)網(wǎng)測試中發(fā)現(xiàn)，SINR較差通常是由弱覆蓋或者重疊覆蓋引起，但也存在著許多由于切換不合理導(dǎo)致的質(zhì)差問題。

3.1 鄰區(qū)配置問題引起的質(zhì)差

通過對路測數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)某一路段覆蓋情況良好，第一次測試時SINR較好，第二次反向測試時SINR連續(xù)小于0。該區(qū)域為同頻覆蓋區(qū)域，兩次測試時用戶所占用的服務(wù)小區(qū)并不一致。

圖2 質(zhì)差路段信令流程

圖2為質(zhì)差路段信令流程，可以看出UE始終在上報A3事件，且觸發(fā)事件目標(biāo)小區(qū)為同頻模3沖突的金橋大廈 PCI127小區(qū)，最終該小區(qū)RSRP遠(yuǎn)大于服務(wù)小區(qū)，導(dǎo)致較強的模3干擾，SINR持續(xù)低于-3。通過后臺核查基站配置數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該服務(wù)小區(qū)與金橋大廈PCI127小區(qū)未配置鄰區(qū)，導(dǎo)致UE不能及時切換。由此可以看出，導(dǎo)致該路段質(zhì)差的真正原因是鄰區(qū)漏配導(dǎo)致的切換不及時。核查該網(wǎng)格其他質(zhì)差路段，發(fā)現(xiàn)多處路段存在連續(xù)上報A3事件而不能及時切換的情況。配置相應(yīng)的鄰區(qū)后，此段道路質(zhì)差情況得到解決。在另一個質(zhì)差路段分析中發(fā)現(xiàn)，UE上報A3事件中的小區(qū)為某一基站下的A小區(qū)，而由于基站數(shù)據(jù)配置錯誤，小區(qū)下發(fā)切換命令的目標(biāo)小區(qū)卻是目標(biāo)基站的B小區(qū)，而此小區(qū)電平很低導(dǎo)致UE連續(xù)質(zhì)差。因此該路段質(zhì)差是由于切換至錯誤小區(qū)引起的。

由以上分析可以看出，切換不合理是UE連續(xù)質(zhì)差的重要原因之一。由于切換是完全由網(wǎng)絡(luò)側(cè)控制，因此在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化時必須嚴(yán)格檢查鄰區(qū)配置，避免漏配錯配鄰區(qū)情況的發(fā)生。

3.2 測量參數(shù)問題引起的質(zhì)差

在某質(zhì)差路段測試時，測試終端逐漸遠(yuǎn)離服務(wù)小區(qū)，接近異頻鄰近小區(qū)無法切換，最終系統(tǒng)下發(fā)RAB和RRC連接釋放終端回到IDEL態(tài)。進行同頻小區(qū)重選后UE進行業(yè)務(wù)連接請求，并迅速進行正常異頻切換，切換后RSRP遠(yuǎn)高于重選前和切換前。對該基站的后臺鄰區(qū)配置進行核查，相關(guān)的鄰區(qū)都配置正確。

圖3 測量參數(shù)配置

在該路段上UE未能及時切換至異頻鄰區(qū)，UE也未上報含有異頻鄰區(qū)測量報告。對小區(qū)RRC重配置中測量相關(guān)的信令分析如下。

（1) 如圖3所示，基站下發(fā)37900、39250、39050三個異頻頻點的測量對象，并且配置了A1、A2、A3異頻測量啟動、停止、切換等事件。

（2) 如圖4所示，UE上報A1事件后，基站下發(fā)RRC重配，刪除了3個異頻頻點測量對象以及相應(yīng)的測量配置。

（3) UE所處的服務(wù)小區(qū)RSRP逐漸降低，同頻鄰區(qū)不滿足切換條件。但UE一直未上報A2事件，所以未對異頻鄰區(qū)進行測量。服務(wù)小區(qū)RSRP降低至-114 dBm左右后，基站下發(fā)RRC Release命令，導(dǎo)致UE掉線。

圖4 測量報告和RRC重配消息

（4) UE小區(qū)重選至一同頻小區(qū)，進行業(yè)務(wù)連接。上報A2和A3事件后，迅速切換至異頻鄰區(qū)，其RSRP遠(yuǎn)高于重選前和切換前， SINR也達(dá)到20 dB以上。

從信令分析可以看出，UE沒有啟動異頻測量導(dǎo)致未能及時切換至異頻鄰區(qū)，最終形成質(zhì)差路段。核查A2事件參數(shù)后發(fā)現(xiàn)，UE需要達(dá)到-120 dBm才會觸發(fā)事件上報。若A2事件參數(shù)配置合理，UE就能夠及時切換至異頻鄰區(qū)。因此，A2事件測量配置參數(shù)配置錯誤是導(dǎo)致此路段質(zhì)差的真正原因。

在此案例中，問題的表象是弱覆蓋導(dǎo)致的質(zhì)差，但實質(zhì)上確是測量參數(shù)配置引起的。所以在TD-LTE優(yōu)化中，對弱覆蓋區(qū)域也應(yīng)仔細(xì)分析，避免由測量參數(shù)配置問題導(dǎo)致的偽弱覆蓋。在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中測量配置參數(shù)決定了切換的質(zhì)量，對測量參數(shù)應(yīng)逐步做到精細(xì)化配置，使切換更加合理。

4 切換優(yōu)化方法

切換優(yōu)化的核心是讓UE能夠一直占用最合理的小區(qū)，現(xiàn)網(wǎng)基于RSRP的切換原則決定了UE在大部分時間應(yīng)該是處于RSRP最強的小區(qū)。UE是否占用了RSRP最強的小區(qū)與SINR有密切關(guān)系。圖5給出了某城市一個網(wǎng)格路測數(shù)據(jù)統(tǒng)計的SINR與服務(wù)小區(qū)最強鄰區(qū)RSRP差值的關(guān)系。

圖5 SINR與服務(wù)小區(qū)最強鄰區(qū)差值分布

由圖5中可以看出，在所有的采樣點中，SINR大于0的樣本占比為91.5%。而在SINR小于0的樣本點中，最強鄰區(qū)RSRP大于服務(wù)小區(qū)RSRP采樣點的占比達(dá)到了84.1%。在這些采樣點中，包括了正常切換前鄰區(qū)電平大于服務(wù)小區(qū)電平的情況，剩下的采樣點才是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化需要重點關(guān)注的。

這些需要優(yōu)化的采樣點中，許多是由于切換問題導(dǎo)致的，如上文路測分析中提到的未及時切換、切換至錯誤小區(qū)、未觸發(fā)切換前的測量等。這些質(zhì)差問題通常表現(xiàn)為鄰區(qū)電平長時間大于服務(wù)小區(qū)電平，可按照圖6所示流程進行核查優(yōu)化。

而對于異頻覆蓋的質(zhì)差區(qū)域，除了按上述方法進行核查外，還應(yīng)提前檢查下發(fā)的測量參數(shù)配置，確保異頻測量的正常啟動。

圖6 切換優(yōu)化流程

5 總結(jié)

現(xiàn)網(wǎng)中影響TD-LTE網(wǎng)絡(luò)性能的問題很多，除弱覆蓋以外切換不合理已經(jīng)成為影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重要原因。在切換優(yōu)化中可以通過最佳鄰區(qū)配置、切換參數(shù)優(yōu)化提升切換合理性，保證UE在不頻繁切換的情況下盡快駐留到最強電平的同頻小區(qū)，而規(guī)避TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的同頻干擾。隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)深度覆蓋問題的解決，雙層網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不斷提高，切換問題對網(wǎng)絡(luò)性能的影響也會提升，除切換失敗和不及時導(dǎo)致的同頻干擾增大以外，異頻切換不及時也會導(dǎo)致性能下降。切換優(yōu)化仍然是移動網(wǎng)絡(luò)運營商提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重要手段。

[1] SESIA S， TOUFIK I， BAKER M． TD-LTE/TD-LTE-Advanced—UMTS長期演進理論與實踐[M]． 北京：人民郵電報社，2012．

[2] 3GPP TS 36．331 Radio Resource Control (RRC) Protocol specification[S]．

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隨著互聯(lián)網(wǎng)寬帶、移動技術(shù)的高速發(fā)展和普及，人們在暢享網(wǎng)絡(luò)生活的高效、便利、快捷的同時，卻也正面臨著日趨嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)信息安全威脅和隱患。聚焦云計算、大數(shù)據(jù)的安全挑戰(zhàn)，正是本屆互聯(lián)網(wǎng)安全大會的核心議題之一，周鴻祎認(rèn)為，IoT（Internet of Things）萬物互聯(lián)給信息安全管理體系帶來了巨大沖擊，傳統(tǒng)的系統(tǒng)安全、邊界安全已無法防衛(wèi)以“數(shù)據(jù)竊取”和“大數(shù)據(jù)污染”為目的的惡意威脅，必須以大數(shù)據(jù)為核心，構(gòu)建全新的信息安全防護體系。

Research on improving TD-LTE network quality through handover optimization

WAN Ren-hui, HOU You-you, MA Ning
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

Mobility management in connected mode is realized mainly through handover. TD-LTE network is a cochannel network, intra-frequency interference will rise and the network quality will decrease when neighbor cell RSRP is higher than serving cell RSRP caused by intra-frequency handover failure or delay. Based on existing network data analysis, when the traffic is not high, unreasonable handover is an important factor causing TD-LTE network quality decline besides weak coverage. In this paper, based on network data case and analysis, a method of improving TD-LTE network quality by handover optimization is proposed.

TD-LTE; intra-frequency handover; measurement conf guration

TN929.5

A

1008-5599（2014）10-0015-05

2014-08-19