TD-LTE接入失敗問題分析及解決

徐晶, 任剛

（1 中國移動通信集團設(shè)計院有限公司, 北京 100080；2 中國移動通信集團浙江有限公司,杭州 310006）

TD-LTE接入失敗問題分析及解決

徐晶1, 任剛2

（1 中國移動通信集團設(shè)計院有限公司, 北京 100080；2 中國移動通信集團浙江有限公司,杭州 310006）

本文對TD-LTE無線接入問題進行了研究，簡要闡述接入過程及在接入過程中常見的問題表現(xiàn)，通過對各類問題提出解決每類問題的思路方案，形成了一套解決接入問題的優(yōu)化流程。

TD-LTE； 接入過程；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

近兩年中國移動通信集團分別在十幾個城市開展了TD-LTE規(guī)模試驗網(wǎng)的建設(shè)，各設(shè)備廠家的網(wǎng)絡(luò)性能現(xiàn)狀差異較大，大部分設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)不夠穩(wěn)定。單從無線接通率指標(biāo)來說，多數(shù)城市的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)無法達到99%，且無法保持穩(wěn)定。目前，面臨TD-LTE商用在即，3GPP新技術(shù)不斷升級，TD-LTE系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作更需要進一步加快步伐，因此也面臨著巨大挑戰(zhàn)。

本文主要針對TD-LTE的接入問題展開研究，對接入過程的幾個子過程發(fā)生的問題進行優(yōu)化。

1 LTE接入過程

接入流程可以分為4個步驟： 隨機接入、RRC連接建立、鑒權(quán)、E-RAB建立。如圖1所示。

隨機接入是在空閑模式或連接模式下發(fā)起的用于建立UE與網(wǎng)絡(luò)之間無線鏈路的過程。主要是完成取得與eNode B之間的上行同步和申請上行資源。RRC連接建立是UE向UE發(fā)送 RRC Connection Request，eNode B向UE反饋競爭解決消息和RRC Connection Setup。UE收到Msg4后發(fā)送RRC Connection Setup Complete，完成RRC連接建立。鑒權(quán)流程指的是在S1口上，ENB發(fā)起UE_INITIAL_MESSAGE到收到核心網(wǎng)側(cè)發(fā)送的INITIAL_UE_context_Setup_REQ這之間的所有流程交互。E-RAB建立過程一般由UE在需要向無線網(wǎng)絡(luò)申請服務(wù)時主動發(fā)起，并通過初始UE上下文建立流程或E-RAB建立流程完成建立。

圖1 接入流程示意圖

2 接入失敗的分析

本章對前一節(jié)描述的接入子過程逐個分析，描述了造成接入過程失敗的常見問題。

2.1 隨機接入過程失敗

隨機接入過程失敗的主要原因有ENB側(cè)和UE側(cè)參數(shù)配置不合理、信道環(huán)境影響以及核心網(wǎng)側(cè)的配置問題。

參數(shù)配置的問題是隨機接入失敗最基本的原因，ENB側(cè)參數(shù)配置問題經(jīng)常導(dǎo)致隨機接入失敗。Msg3的HARQ最大傳輸次數(shù)調(diào)小，會降低部分用戶Msg3的發(fā)射成功率；調(diào)大，Msg3的HARQ重傳合并增益較小，會浪費上行調(diào)度資源。功率攀升步長設(shè)置的偏高，會增加本小區(qū)的吞吐量，但是會降低整網(wǎng)的吞吐量；偏低，降低對鄰區(qū)的干擾，導(dǎo)致本小區(qū)的吞吐量的降低，提高整網(wǎng)吞吐量。PRACH經(jīng)過多次接入都沒有接入成功，就需要相應(yīng)增加功率步長，保證用戶的成功接入。前導(dǎo)最大傳輸次數(shù)調(diào)大，可能會導(dǎo)致發(fā)送前導(dǎo)但無法接入的異常終端的前導(dǎo)功率抬升過大，對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾；調(diào)小，則遠點用戶的前導(dǎo)可能功率抬升不足，導(dǎo)致用戶接入失敗。Msg3大小判決門限可影響用戶的覆蓋性能，配置值越大，覆蓋性能越弱；反之越小，覆蓋性能則越強。

定時器T300是UE側(cè)參數(shù)，UE在發(fā)送RRCConnection Request時啟動此定時器。定時器超時前，收到RRC ConnectionSetup或者RRCConnectionReject后關(guān)閉此定時器。定時器超時后，UE直接進入RRC_IDLE態(tài)。

隨機接入信道（RACH， Random Access Channel）在LTE中主要用于初始接入、建立同步、資源請求、切換接入等。用戶數(shù)增多時會造成小區(qū)負載過重，隨機接入屬于基于競爭的多址協(xié)議，隨機接入信道是一個競爭信道。因此接入?yún)f(xié)議必須解決沖突并保證所需發(fā)送的數(shù)據(jù)能夠陸續(xù)的傳輸成功。

另外，核心網(wǎng)的MME（移動管理實體）提供了用于LTE接入網(wǎng)絡(luò)的主要控制。它跟蹤負責(zé)身份驗證、移動性，以及與傳統(tǒng)接入2G/3G接入網(wǎng)絡(luò)的互通性的用戶設(shè)備(UE)。如果配置不合理也會導(dǎo)致隨機接入過程失敗。

2.2 RRC連接建立失敗

RRC建立失敗主要在兩個信令點上發(fā)生，如圖2所示。第一種情況是A點ENB沒有收到RRC Connection Setup Complete，第二種情況是ENB回復(fù)給UE的消息是RRC Connection Reject。

圖2 RRC連接建立信令圖

2.3 鑒權(quán)流程失敗

鑒權(quán)流程的問題表現(xiàn)為以下幾個現(xiàn)象：UE與核心網(wǎng)直傳消息空口交互丟失（ENB側(cè)來看是對應(yīng)的上行直傳消息沒有收到）；核心網(wǎng)直接發(fā)送釋放命令；核心網(wǎng)不響應(yīng)或者響應(yīng)過慢。

2.4 E-RAB建立失敗

E-RAB建立的信令過程簡單描述如圖3所示。如A點所示，當(dāng)eNode B收到來自MME的E-RAB SETUP REQUEST或者INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息時表示E-RAB嘗試建立。如圖中B點所示，當(dāng)eNodeB收到來自MME的E-RAB SETUP RESPONSE或者INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息時表示E-RAB建立成功。

E-RAB建立失敗在空口信令的表現(xiàn)可分為以下幾種：空口安全交互，UE回復(fù)FAIL；空口安全交互，UE未回復(fù)COMPLETE；空口DRB建立重配，UE未回復(fù)COMPLETE；空口UE能力查詢，UE未回復(fù)。當(dāng)空口信令交互正常時，E-RAB建立失敗在S1口信令表現(xiàn)有以下幾種：核心網(wǎng)異常；無線資源申請失?。籊TPU資源申請失敗。

圖3 E-RAB連接建立信令圖

3 接入失敗的問題定位

第一步分析接入過程發(fā)生問題的子過程。由于隨機接入是L2的過程，在ENB側(cè)沒有明顯的特征表現(xiàn)，需要結(jié)合UE側(cè)的log來進行觀察與判斷。RRC建立和E-RAB建立的過程可以由話統(tǒng)進行分析。

第二步通過話統(tǒng)分析得到RRC建立失敗或者E-RAB建立失敗的TOP小區(qū)和統(tǒng)計TOP時間段，并區(qū)分RRC建立失敗是因為空口原因?qū)е逻€是由于小區(qū)資源問題導(dǎo)致。另外，話統(tǒng)分析可以統(tǒng)計E-RAB建立過程，由于空口安全交互，UE回復(fù)FAIL導(dǎo)致建立失敗的次數(shù)，該現(xiàn)象為UE和核心網(wǎng)交互失敗導(dǎo)致，需要聯(lián)合UE和CN共同定位。

第三步區(qū)分接入過程出現(xiàn)問題的子過程后，通過分析呼叫歷史記錄（CHR）日志可以獲取RRC建立失敗或者是E-RAB建立失敗的top用戶的TMSI。

第四步找到top小區(qū)和時間段后可采取跟蹤的方法找出問題的原因。主要方法有標(biāo)口跟蹤、IFTS跟蹤、單用戶全網(wǎng)跟蹤。在對應(yīng)的小區(qū)和時間段開啟標(biāo)口跟蹤，查看接入流程走到哪一步失敗。在對應(yīng)的小區(qū)和時間段開啟IFTS跟蹤，確認接入失敗用戶的鏈路質(zhì)量狀況。單用戶全網(wǎng)跟蹤通過top用戶的TMSI在核心網(wǎng)側(cè)獲取其IMSI，然后啟動該用戶的全網(wǎng)跟蹤。

4 接入失敗的解決辦法

解決接入過程的問題首先通過跟蹤分析是否屬于核心網(wǎng)問題，排除核心網(wǎng)導(dǎo)致接入過程失敗的可能。

確定造成接入過程失敗的問題發(fā)生在無線側(cè)并且定位發(fā)生在哪個過程后通常能夠進一步發(fā)現(xiàn)問題的根本原因。首先ERAN側(cè)異常表現(xiàn)為空口異常和基站異常?？湛诋惓斐缮闲惺芟蕖⑾滦惺芟?、覆蓋空洞、干擾過大?；井惓Ｒ话銓儆诋a(chǎn)品問題，需要相關(guān)產(chǎn)品日志進行分析定位。其次是UE側(cè)問題。如果統(tǒng)計顯示一直是某個用戶接入有問題，而該小區(qū)其他用戶一直正常，該終端異常的可能性較大，需要通過獲取的IMSI信息回溯，實地復(fù)現(xiàn)定位解決。

由此可知ERAN側(cè)的問題主要是解決上下行受限和空洞覆蓋。無論是上下行不平衡還是覆蓋空洞，均表現(xiàn)為鏈路質(zhì)量較差。上行鏈路較差的表現(xiàn)就是RB縮到最小，上行MCS選擇0階，PHR已經(jīng)在0 dB以下，而且上行BLER較大不收斂，CRC校驗解錯的概率較高。下行鏈路較差的表現(xiàn)為UE上報CQI較差或者網(wǎng)絡(luò)側(cè)HARQ收到大量來自UE側(cè)反饋的DTX和NACK。

對于上行受限可采用如下辦法解決： 增加基站，減小下行小區(qū)覆蓋距離；增加塔放，增加上行信號補償；減小導(dǎo)頻功率，減小下行小區(qū)覆蓋距離；增加天線數(shù)，增強上行信號增益。對于下行受限可采用如下辦法解決：增加基站，減小下行小區(qū)覆蓋距離；增大導(dǎo)頻功率，增加下行小區(qū)覆蓋距離；天線拉遠，增強邊緣覆蓋。對于覆蓋空洞可以增加基站，增強覆蓋。

[1] 沈嘉, 索士強, 全海洋等. 3GPP長期演進（LTE）技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計[M]. 北京：人民郵電出版社，2008,11.

[2] 任倩男, 胡楠. TD-LTE隨機接入過程與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[A]. Asia-Pacific Youth Conference on Communication (2011APYCC)[C]. 2011.

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11月26日，江蘇亨通光電股份有限公司“引領(lǐng)智慧生活·助力寬帶中國”2013年新品發(fā)布會在北京隆重舉行，20余款系列新品閃耀登場，覆蓋4G通信、海洋工程等領(lǐng)域，全面展現(xiàn)其自主創(chuàng)新實力。

隨著國家寬帶戰(zhàn)略的實施與4G部署的興起，傳統(tǒng)光電線纜市場的競爭加劇，科技創(chuàng)新迫在眉睫。作為全球領(lǐng)先的光電線纜供應(yīng)商，亨通光電以“打造世界知名品牌、成就國際優(yōu)秀企業(yè)”為愿景、以“傳輸進步、繁榮社會”為使命，不斷增加對高端產(chǎn)品的投資和研發(fā)，依托“光棒-光纖-光纜-ODN”完整的光通信產(chǎn)業(yè)鏈，基于技術(shù)研發(fā)和制造工藝的創(chuàng)新積累，本次推出4G通信系列新品：低損耗、大尺寸光纖預(yù)制棒、超細氣吹微纜、200μm小直徑光纖系列、易分支光纜系列、全介質(zhì)自承式引入光纜系列、全介質(zhì)防鼠光纜系列、全介質(zhì)全干式束管光纜系列、無線射頻拉遠系列、高速數(shù)據(jù)電纜、銅包稀土鋁合金軟電纜，以及耐高溫光纖光纜、智能光纖配線系統(tǒng)（iODH)、智能防暴軟電纜、機器人電纜系列、汽車電纜系列等運用于智能感知領(lǐng)域的全新產(chǎn)品。

21世紀，海洋再度成為全球關(guān)注的焦點，國務(wù)院提出“逐步把我國建設(shè)成為海洋經(jīng)濟強國”的宏偉目標(biāo)，實現(xiàn)從海洋大國向海洋強國的歷史跨越。在海洋工程領(lǐng)域，亨通光電是國內(nèi)首家具備配套全套海洋通信系統(tǒng)的線纜企業(yè)，此次共發(fā)布跨洋海底光纜系列產(chǎn)品：無中繼系列HOUC-1（LW、LWP、SAL、SA、DA）、有中繼系列HORC-1（LW、LWP、SAL、SA、DA），以及無中繼海底光纜系列HOUC-2新品。

Research and optimization of TD-LTE access progress

XU Jing1, REN Gang2
(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China; 2 China Mobile Group Zhejiang Co., Ltd., Hangzhou 310006, China)

TD-LTE access progress is researched in this paper. Firstly, the progress and sub-progresses are stated and the main problems are promoted. Secondly, solutions are given by analyzing the access progress and problems in this progress.

TD-LTE; access progress; network optimize

TN929.5

A

1008-5599（2013）12-0070-04

2013-08-22