LTE異頻切換協(xié)同優(yōu)化探討

田艷中+黎建波+孫朝暉+李兵+夏旭東

摘 要：針對LTE多頻段組網(wǎng)如何協(xié)同的問題，文中提出了一種切換優(yōu)化試驗方案。該方案能夠減少不必要的異頻切換，并對不同業(yè)務(wù)采取不同的策略，更好地提升用戶體驗。優(yōu)化前后測試結(jié)果表明，該優(yōu)化方案能較好地提升LTE網(wǎng)絡(luò)性能。

關(guān)鍵詞：切換；LTE；多頻段；參數(shù)優(yōu)化

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）12-00-03

0 引 言

目前，我國電信運(yùn)營商移動網(wǎng)絡(luò)使用的無線頻段主要包括800/900 MHz、1.8 GHz、2.1 GHz、2.3 GHz、2.6 GHz等，而LTE技術(shù)的最佳無線帶寬為20 MHz。一些運(yùn)營商主要采用1.8 GHz頻段覆蓋室外區(qū)域，采用2.1 GHz或2.3 GHz頻段建設(shè)室分系統(tǒng)，后期通過在2G/3G使用的800/900 MHz低頻段重耕出一些1.4/3/5 MHz的帶寬頻率用于城區(qū)深度覆蓋和農(nóng)村廣覆蓋，從而打造出一張無縫覆蓋的LTE優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。由此導(dǎo)致LTE網(wǎng)絡(luò)會存在三種頻段混合組網(wǎng)。如何處理好三種頻段間的協(xié)同優(yōu)化問題值得研究，可通過做好各種場景下LTE的駐留、重選和切換參數(shù)設(shè)置與優(yōu)化策略，達(dá)到最佳的網(wǎng)絡(luò)覆蓋及用戶體驗。本文將重點研究800/900 MHz低頻段與1.8GHz頻段和室分頻段之間的切換優(yōu)化問題。

1 LTE切換原理

1.1 切換事件及相關(guān)參數(shù)

（1）A1定義為服務(wù)小區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限。用于停止正在進(jìn)行的異頻/異系統(tǒng)測量，在RRC控制下激活測量間隙。

（2）A2定義為服務(wù)小區(qū)質(zhì)量低于一個絕對門限。指示當(dāng)前頻率的交叉覆蓋，可以開始異頻/異系統(tǒng)測量，在RRC控制下激活測量間隙。

（3）A3定義為鄰小區(qū)比服務(wù)小區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限。主要用于同頻切換。

（4）A4定義為鄰小區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限。主要用于切換/負(fù)載平衡，類似重選高優(yōu)先級小區(qū)。

當(dāng)A2事件上報后，網(wǎng)絡(luò)側(cè)下發(fā)A4事件測量控制命令（A4事件用于觸發(fā)LTE系統(tǒng)內(nèi)異頻不同優(yōu)先級的切換，只有LTE不同頻點劃分不同優(yōu)先級時A4事件才起作用）。目前LTE網(wǎng)絡(luò)不同頻段間的切換主要由A4事件來執(zhí)行。

A4事件判決公式如下：

Mn+Ofn+Ocn-Hys（4）>Thersh （1）

其中：Mn為鄰小區(qū)測量結(jié)果，Ofn為鄰小區(qū)頻率特定的偏差，默認(rèn)為0，Ocn為鄰小區(qū)個性偏移（CIO），Hys（4）為A4事件遲滯參數(shù)，Thersh為A4事件門限參數(shù)。

（5）A5定義為服務(wù)小區(qū)質(zhì)量低于一個絕對門限，且鄰小區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限。主要用于切換/負(fù)載平衡，與重選到低優(yōu)先級小區(qū)相似。

A5事件判決公式如下：

觸發(fā)條件：

Ms+Hys（5） Thresh2 （2）

取消條件：

Ms-Hys（5）>Thresh1或Mn+Ofn+Ocn+Hys（5）

其中：Ms為服務(wù)小區(qū)測量結(jié)果，Mn、Ofn、Ocn、Hys同公式（1），Thersh1為A5事件門限1參數(shù)，Thersh2為A5事件門限2參數(shù)。

1.2 切換信令流程

LTE切換流程可以分為三個步驟，即測量、判決和執(zhí)行。

（1）測量包括測量控制、測量執(zhí)行與結(jié)果處理。基站根據(jù)需要給UE下發(fā)不同種類的測量任務(wù)，在RRC重配消息中給UE下發(fā)測量配置；UE收到配置信息后對測量對象實施測量，并根據(jù)上報標(biāo)準(zhǔn)對測量結(jié)果進(jìn)行評估，當(dāng)測量結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)后向基站發(fā)送相應(yīng)的測量報告，如A1/A2等事件。

（2）判決以測量為基礎(chǔ)，資源申請與分配主要由網(wǎng)絡(luò)側(cè)完成?；就ㄟ^終端上報的測量報告判決是否滿足切換條件。

（3）當(dāng)滿足判決條件時，即發(fā)生A3/A4/A5等事件，按以下步驟進(jìn)行執(zhí)行切換：

a.切換準(zhǔn)備為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)完成資源預(yù)留；

b.切換執(zhí)行由源基站通知UE執(zhí)行切換，UE在目標(biāo)基站上完成連接；

c.切換完成是指源基站釋放資源、鏈路，刪除用戶信息。

根據(jù)切換發(fā)生的位置區(qū)域大小，切換信令流程可分為以下三種：

（1）站內(nèi)切換信令流程：當(dāng)UE所在的源小區(qū)和準(zhǔn)備切換的目標(biāo)小區(qū)同屬一個eNodeB時，發(fā)生eNodeB站內(nèi)切換。X2、S1接口上沒有信令操作，只是在站內(nèi)的兩個小區(qū)之間進(jìn)行資源配置，所以切換由基站在內(nèi)部判決。

（2）X2切換信令流程：當(dāng)UE所在的源小區(qū)和準(zhǔn)備切換的目標(biāo)小區(qū)不屬于同一個eNodeB時，則進(jìn)行eNodeB間切換。eNodeB間切換需要加入X2和S1接口的信令操作。協(xié)議36.300中規(guī)定，eNodeB間切換一般通過X2接口進(jìn)行。X2切換的前提是目標(biāo)基站和源基站均配置了X2鏈路，且鏈路可用。具體過程如下：

a.源小區(qū)在接到測量報告后需先通過X2接口向目標(biāo)小區(qū)發(fā)送切換申請；

b.得到目標(biāo)小區(qū)反饋后（此時目標(biāo)小區(qū)資源準(zhǔn)備已完成）才會向終端發(fā)送切換命令，并向目標(biāo)側(cè)發(fā)送消息；

c.目標(biāo)小區(qū)接入UE后，目標(biāo)小區(qū)會向核心網(wǎng)發(fā)送路徑更換請求，通知核心網(wǎng)將終端業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到目標(biāo)小區(qū)，更新用戶面和控制面的節(jié)點關(guān)系；

d.待切換成功后，目標(biāo)eNodeB通知源eNodeB釋放無線資源。

X2切換的優(yōu)先級大于S1切換，可保證切換時延更短，用戶感知更好。

（3）S1切換流程與X2切換類似，其不同之處在于所有的站間交互信令及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)都需要通過S1接口到核心網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，時延略大于X2接口。當(dāng)條件中的任何一個成立時都會觸發(fā)S1切換：源eNodeB和目標(biāo)eNodeB之間不存在X2接口；源eNodeB嘗試通過X2接口切換，但被目標(biāo)eNodeB拒絕。

2 LTE異頻切換優(yōu)化試驗及分析

2.1 切換優(yōu)化試驗方案

本次試驗在湖南電信LTE FDD網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行，主要分析800 MHz低頻段與1.8 GHz頻段和室分2.1 GHz頻段之間的切換優(yōu)化問題，1.8 GHz頻段和室分2.1 GHz頻段之間的切換應(yīng)滿足“快進(jìn)慢出”的原則。目前，湖南電信LTE多頻段空閑態(tài)駐留策略：1.8 GHz和2.1 GHz優(yōu)先級最高，優(yōu)先級均設(shè)為7，高于優(yōu)先級4的800 MHz頻段LTE網(wǎng)絡(luò)（將這三種頻段LTE網(wǎng)絡(luò)分別簡稱為L1.8G、L2.1G、L800M）。

LTE多頻段間切換為異頻切換，一般采用A4事件，并采用A1、A2事件進(jìn)行異頻測量控制。由于L800M能獲得的帶寬較?。?.4/3/5 MHz），當(dāng)大帶寬信號較好時，應(yīng)盡可能地讓UE優(yōu)先占用大帶寬信號使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，即優(yōu)先使用L1.8G或L2.1G信號，L800M以承接VoLTE語音業(yè)務(wù)為主。本次試驗在某市一般城區(qū)環(huán)境下采用了A4/A5事件實現(xiàn)這一切換策略，并參考廠家建議和其它省份的參數(shù)值設(shè)置本次試驗參數(shù)，具體見表1所列。

試驗區(qū)域和3個測試點位置如圖1所示，該范圍內(nèi)共計有4個L1.8G基站，其中收容所旁基站與L1.8G共址建設(shè)L800M基站?？紤]到L800M與L1.8G切換多發(fā)生在室內(nèi)，因此采用CQT測試方法，測試點1和2多位于收容所旁基站第2區(qū)的天線主瓣方向，測試點3位于該扇區(qū)的天線旁瓣方向。

2.2 切換參數(shù)優(yōu)化前后對比分析

針對試驗區(qū)基站，通過測試和網(wǎng)管統(tǒng)計，分析該試驗方案的效果。

（1）L1.8G和L800M雙向切換參數(shù)修改前后的試驗區(qū)小區(qū)性能指標(biāo)變化分別如圖2和圖3所示。

從圖2可看出，L1.8G小區(qū)平均用戶數(shù)明顯增多，L800M用戶向L1.8G遷移趨勢明顯（其中端午節(jié)期間情況特殊）。

從圖3可以看出，用戶體驗下行平均速率提升比較明顯，由參數(shù)修改之前的13.9 M提升至參數(shù)修改后的15.3 M左右。

（2）統(tǒng)計三個測試點數(shù)據(jù)。L1.8G至L800M方向切換參數(shù)修改前后測試指標(biāo)對比見表2所列。

因為當(dāng)L1.8G至L800M切換時A4事件的A2測量門限 （-110 dBm）和A5事件的門限1（-110 dBm）相同，且異頻切換判決門限都為-105 dBm，從上表三個測試點的CQT測試結(jié)果可知，A4事件試驗和A5事件試驗切換前后的RSRP值、SINR值和下載速率變化不大，且性能指標(biāo)方面也無太大波動，故A4和A5兩套參數(shù)都可用于一般城區(qū)L1.8G至L800M方向的切換。

（3）在試驗過程中，對用戶流量、RRC連接建立成功率、LTE系統(tǒng)內(nèi)切換成功率等其它指標(biāo)進(jìn)行分析，參數(shù)修改后，這些指標(biāo)性能都有小幅提升。

（4）參數(shù)修改后，UE在業(yè)務(wù)態(tài)下將更難從L1.8G&L2.1G向L800M切換，L1.8G上差點較修改前增多，導(dǎo)致CQI指標(biāo)稍有下降。

3 LTE異頻切換協(xié)同優(yōu)化策略建議

通過對試驗網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)LTE用戶體驗更佳。因此，修改后的參數(shù)適合大部分城市的一般城區(qū)場景，運(yùn)營商也可以根據(jù)具體城市的環(huán)境特點、基站建設(shè)情況、用戶行為等做一些小的調(diào)整，但不同設(shè)備廠家的切換參數(shù)會存在細(xì)微差別。

參數(shù)修改后，用戶將更多地駐留在L1.8G&L2.1G上。當(dāng)用戶駐留在L800M時，在L1.8G&L2.1G信號尚可的情況下會及時切換至L1.8G&2.1G。因此，L1.8G&L2.1G網(wǎng)絡(luò)流量有所增加，L800M流量呈下降趨勢，而由于帶寬的原因，整體上用戶體驗速率較參數(shù)修改前有所提升。此外，當(dāng)用戶發(fā)送VoLTE語音業(yè)務(wù)時，建議在建立QCI=5信令信息時強(qiáng)制到L800M網(wǎng)絡(luò)上，充分利用L800M網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋和廣覆蓋的優(yōu)勢，減少切換，以便減少掉話。根據(jù)不同業(yè)務(wù)的特點，采取不同的策略，為用戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)感知和業(yè)務(wù)體驗。

4 結(jié) 語

通過修改切換參數(shù)，減少不必要的異頻切換，提升網(wǎng)絡(luò)性能，并針對不同業(yè)務(wù)采取不同的策略，更好地保證用戶的業(yè)務(wù)體驗，為LTE網(wǎng)絡(luò)下一步的建設(shè)和優(yōu)化提供一定的參考和建議。其他運(yùn)營商的LTE多頻段協(xié)同切換可參照湖南電信的優(yōu)化方案，并結(jié)合自己的實際情況進(jìn)行。

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