LTE系統(tǒng)中一種移動(dòng)魯棒性優(yōu)化的研究與實(shí)現(xiàn)

曹 龍，戴錦友，劉 瓊

（1.武漢郵電科學(xué)研究院 湖北 武漢 430074；2.武漢烽火網(wǎng)絡(luò)責(zé)任有限公司 湖北 武漢　430074）

LTE系統(tǒng)中一種移動(dòng)魯棒性優(yōu)化的研究與實(shí)現(xiàn)

曹 龍1，2，戴錦友2，劉 瓊2

（1.武漢郵電科學(xué)研究院 湖北 武漢 430074；2.武漢烽火網(wǎng)絡(luò)責(zé)任有限公司 湖北 武漢430074）

針對(duì)當(dāng)前2G/3G移動(dòng)系統(tǒng)中，由于切換參數(shù)的手工配置和參數(shù)的不更新，往往會(huì)造成用戶在切換過程中發(fā)生過早切換、過晚切換和乒乓切換，這樣不僅給用戶體驗(yàn)帶來負(fù)面影響，還造成了網(wǎng)絡(luò)資源的巨大浪費(fèi)。為此，3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織在LTE系統(tǒng)的SON技術(shù)中引入了移動(dòng)魯棒性優(yōu)化的功能。本文在其基礎(chǔ)上，提出了一種動(dòng)態(tài)調(diào)整切換參數(shù)的方法，采用了WrapRound小區(qū)基站的布局模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出了切換參數(shù)CIO與切換成功率和切換乒乓率的動(dòng)態(tài)關(guān)系，最終以達(dá)到減少切換相關(guān)的RLF發(fā)生進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率為目的。

過早切換；過晚切換；乒乓切換；移動(dòng)魯棒性優(yōu)化；切換參數(shù)

LTE系統(tǒng)在切換過程中往往會(huì)出現(xiàn)過晚切換 （Too Late HOs）、過早切換（Too Early HOs）、Ping-Pang HOs等，引進(jìn)移動(dòng)魯棒性的目的就是通過對(duì)不同場(chǎng)景的識(shí)別，并對(duì)它們進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)切換的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使得網(wǎng)路中的切換失敗、掉話以及不必要的切換降到最少。本文從場(chǎng)景識(shí)別、場(chǎng)景處理兩個(gè)過程提出了一種移動(dòng)魯棒性優(yōu)化方案。

1　場(chǎng)景識(shí)別

可以通過以下輸入來識(shí)別不同的切換場(chǎng)景：事件獲取和分析、UE測(cè)量、性能檢測(cè)。

在事件獲取和分析中，eNodeB可以獲取切換事件信息和UE上下文。UE測(cè)量在UE檢測(cè)報(bào)告中發(fā)送，可以指示發(fā)生了過早切換還是過晚切換。

場(chǎng)景識(shí)別是判斷切換異常的場(chǎng)景，包括過早切換、過晚切換以及乒乓切換。如圖1切換場(chǎng)景所示，切換過早、過晚是針對(duì)UE從小區(qū)A切向小區(qū)B來說的。

說明：圖1中1：正常切換；2：過早切換；3：過晚切換。

圖1　切換場(chǎng)景

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到要進(jìn)行切換時(shí)，如果切換參數(shù)設(shè)置得過小時(shí)，切換門限較低，此時(shí)的切換位置發(fā)生在圖1中2位置，導(dǎo)致A小區(qū)很容易發(fā)生切換而這時(shí)B小區(qū)的信號(hào)質(zhì)量還較差，所以有可能無法切換入小區(qū)B，或剛剛切換就因質(zhì)量較差而掉話，造成切換失敗。反之，切換位置發(fā)生在圖1中3位置，此時(shí)，由于用戶移動(dòng)出小區(qū)A的邊緣，所以有可能還未來得及切換或切換還未完成，就發(fā)生了失敗，導(dǎo)致掉話。

1.1過早切換

在兩個(gè)重疊的A小區(qū)和B小區(qū)中，假設(shè)A小區(qū)為源小區(qū)，B小區(qū)為目標(biāo)小區(qū)，假設(shè)此時(shí)用戶在A小區(qū)并由A小區(qū)的基站提供服務(wù)，當(dāng)用戶在向B小區(qū)移動(dòng)的過程中，發(fā)生切換，用戶連接到B小區(qū)的基站上，如果在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生RLF，用戶又重新搜索附近小區(qū)并重新連接到A小區(qū)，該過程我們可以判定為用戶在源小區(qū)A發(fā)生過早切換而導(dǎo)致RLF。

所以，對(duì)于過早切換的特征我們可以描述為：

A.用戶成功連接到目標(biāo)小區(qū)后，卻在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生RLF；

B.用戶再次在源小區(qū)內(nèi)重新建立連接。

1.2過晚切換

在兩個(gè)重疊的A小區(qū)和B小區(qū)中，假設(shè)A小區(qū)為源小區(qū)，B小區(qū)為目標(biāo)小區(qū)，假設(shè)此時(shí)用戶在A小區(qū)并由A小區(qū)的基站提供服務(wù)，當(dāng)用戶在向B小區(qū)移動(dòng)的過程中，如果出現(xiàn)以下情況中的一種則可認(rèn)為是發(fā)生了過晚切換：其一是如果在切換過程中由于源小區(qū)A的信號(hào)質(zhì)量過低而導(dǎo)致用戶RLF的發(fā)生；其二是如果用戶在運(yùn)動(dòng)過程中，切換過程還沒來得及觸發(fā)就已經(jīng)發(fā)生RLF，之后用戶重新搜索選擇可以服務(wù)的小區(qū)并連接到目標(biāo)小區(qū)B；

所以，對(duì)于過晚切換的特征我們可以描述為：

A.在切換過程中或在切換觸發(fā)前，用戶在源小區(qū)A發(fā)生RLF；B.用戶在目標(biāo)小區(qū)中重新建立連接。

1.3乒乓切換

乒乓切換的判決如圖2示，乒乓判決時(shí)，小區(qū)A作為切換入小區(qū)收到UE History information以后，如果UE Historyinformation中次新小區(qū)的GCI與本小區(qū)相同，在最新小區(qū)停留的時(shí)間 （圖2中停留時(shí)間2）小于乒乓門限時(shí)間pingpong-TimeThd，則認(rèn)為這是一次乒乓切換。乒乓切換說明小區(qū)A相對(duì)于小區(qū)B而言，屬于信號(hào)質(zhì)量更好的小區(qū)，而小區(qū)B還不具備穩(wěn)定的信號(hào)質(zhì)量來承接該切換的UE。乒乓切換會(huì)引起不必要的信令開銷，增加切換失敗的概率，同時(shí)對(duì)吞吐量也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

RLF Indication中包括信息如下：

-Failure Cell ID：PCI of the cell in which the UE was connected prior to the failure occurred；

-Reestablishment Cell ID：ECGI of the cell where RL re-establishment attempt is made；

-C-RNTI：C-RNTI of the UE in the cell where UE was connectedpriortothefailureoccurred；shortMAC-I （optionally）：the 16 least significant bits of the MAC-I calculated using the security configuration of the source cell and the re-establishment cell identity.

2　場(chǎng)景處理

場(chǎng)景處理的主要目的就是根據(jù)場(chǎng)景識(shí)別出來的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理及優(yōu)化，其優(yōu)化流程如圖2所示。

圖2　乒乓切換判決

2.1切換參數(shù)調(diào)整原則

通過以上對(duì)過早切換、過晚切換及乒乓切換的分析可以得出切換參數(shù)調(diào)整的基本原則是：

“我的名字叫‘虛擬主播’”——“他”丹唇皓齒，而且字正腔圓。在“互聯(lián)網(wǎng)之光”博覽會(huì)上，新華社聯(lián)合搜狐利用搜狗分身技術(shù)推出全球首個(gè)“AI合成主播”。在搜狗CEO王小川看來，語(yǔ)言是AI（人工智能）的未來，是人工智能皇冠上的明珠。這顆明珠也確實(shí)在本屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)中耀眼奪目，讓所有人恍惚間看到未來。

A.當(dāng)用戶發(fā)生過早切換時(shí)，說明當(dāng)前的切換參數(shù)設(shè)置得過小，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增大切換參數(shù)。

B.當(dāng)用戶發(fā)生過晚切換時(shí)，說明當(dāng)前的切換參數(shù)設(shè)置得過大，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小切換參數(shù)。

C.當(dāng)用戶發(fā)生乒乓切換時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過犧牲一定切換成功率、適當(dāng)增大切換參數(shù)來降低乒乓率。

2.2優(yōu)化流程方案

優(yōu)化流程圖如圖3所示。

圖3　優(yōu)化流程圖

流程描述如下：

1）進(jìn)行參數(shù)指標(biāo)檢測(cè)，如果檢測(cè)到切換成功率過低或者切換乒乓率過高，則進(jìn)入異常場(chǎng)景識(shí)別模塊，并確定該異常是由過早切換、過晚切換還是乒乓切換引起的。

①若此時(shí)的切換成功率大于前一周期的切換成功率并小于設(shè)定的成功切換率，則繼續(xù)增大CIO的步長(zhǎng)，直到切換成功率大于設(shè)定的切換成功率的值為止；

②若此時(shí)的切換成功率小于前一周期的切換成功率，則此時(shí)結(jié)束過早優(yōu)化流程進(jìn)入乒乓優(yōu)化流程。

3）若異常是由過晚切換引起的，則進(jìn)入過晚切換優(yōu)化流程，先將切換參數(shù)CIO減小一個(gè)步長(zhǎng)，并把更新后的參數(shù)下發(fā)給小區(qū)中的所有用戶，然后在下一個(gè)周期內(nèi)檢測(cè)用戶發(fā)生切換的成功率：

①若此時(shí)的切換成功率大于前一周期的切換成功率并小于設(shè)定的成功切換率，則繼續(xù)減小CIO的步長(zhǎng)，直到切換成功率大于設(shè)定的切換成功率的值為止；

②若此時(shí)的切換成功率小于前一周期的切換成功率，則此時(shí)結(jié)束過晚優(yōu)化流程進(jìn)入乒乓優(yōu)化流程。

4）若異常是由乒乓切換引起的，則記錄下當(dāng)前的切換成功率參數(shù)S，然后將切換參數(shù)CIO增加一個(gè)步長(zhǎng)，并把更新后的參數(shù)下發(fā)給小區(qū)中的所有用戶，然后在下一個(gè)周期內(nèi)檢測(cè)用戶發(fā)生切換的成功率和乒乓切換率：

①若乒乓切換率低于前一周期的乒乓切換率且此時(shí)的切換成功率大于（A-Δ），則逐漸增大切換參數(shù)CIO的步長(zhǎng)，繼續(xù)觀測(cè)下一周期內(nèi)切換成功率和乒乓率，并根據(jù)其結(jié)果進(jìn)入相應(yīng)的優(yōu)化流程；

②若乒乓切換率低于前一周期的乒乓切換率但此時(shí)的切換成功率小于（A-Δ），則將切換參數(shù)CIO回退至調(diào)整之前的值，并標(biāo)記此次參數(shù)優(yōu)化完成，退出優(yōu)化流程。

③若乒乓切換率大于等于前一周期的乒乓切換率，則將切換參數(shù)CIO回退至調(diào)整之前得值，并標(biāo)記此次參數(shù)優(yōu)化完成，退出優(yōu)化流程。

3　試驗(yàn)與結(jié)論

3.1條件設(shè)置

本實(shí)驗(yàn)基站采用WrapRound小區(qū)布局，其具體參數(shù)配置如表1所示。

表1　基站配置信息

3.2結(jié)論分析

切換成功率和乒乓率隨CIO的變化情況如圖4所示。

圖4　切換成功率和乒乓率隨CIO的變化情況

從圖4所示的柱狀圖可知，當(dāng)CIO設(shè)置為負(fù)值時(shí)，發(fā)生乒乓切換的概率較大且切換的成功率也不是很高，當(dāng)CIO設(shè)置大于3時(shí)雖然發(fā)生乒乓率的概率為0，但是切換成功率有所下降，所以在實(shí)際運(yùn)用中，應(yīng)權(quán)衡切換的成功率和乒乓率來設(shè)置和調(diào)整CIO的值。

4　結(jié)束語(yǔ)

文中主要討論了一維切換參數(shù)CIO在LTE系統(tǒng)中對(duì)切換成功率和乒乓率的影響，并基于此提出了一種MRO的具體優(yōu)化方案，并給出了切換參數(shù)的參考值，當(dāng)然影響的系統(tǒng)的切換成功率和乒乓率的參數(shù)還很多，相信隨著LTE系統(tǒng)的不斷成熟，必將獲得新的突破。

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【相關(guān)參考文獻(xiàn)鏈接】

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The research and implementation of mobility robustness optimization in LTE system

CAO Long1，2，DAI Jin-you2，LIU Qiong2
（1.Wuhan Research Institute of Post and Telecommunications，Wuhan 430074，China；2.Wuhan FiberHome Networks Co.，LTD，Wuhan 430074，China）

In the current 2G/3G systems，handover parameters are set by the network operator manually and the handover parameters can not update which will result in Too early handover，Too late handover and Ping-pong switching which will give users not only a negative impact experience but waste the network resource.So，the 3GPP standards organization introduced the function of Mobility Rubustness Optimization in the LTE SON technology system.Based on that this article give a method about handover parameters adjusted dynamicly and use the WrapRound neighborhood base station experiment text then we get the relationship between handover success rate，Ping-pong rate with CIO.We do this is for the purpose of reducing the related RLF and enhance the useness of network resource.

too early HOs；too late HOs；ping-pang HOs；mobility robustness optimization；handover parameters

TN914

A

1674－6236（2016）09-0144-03

2015-06-17稿件編號(hào)：201506175

曹 龍（1990—），男，云南曲靖人，碩士研究生。研究方向：數(shù)據(jù)通信。