TD_LTE网络提升CSFB寻呼成功率的优化分析.docx

TD-LTE 网络提升 CSFB 寻呼 成功率的优化分析郭宝，张阳（中国移动通信集团山西有限公司，太原 030001）1 引言当前 TD-LTE 系统支持三种语音解决方案：语音回落（CSFB：Circuit Switch Fall Back）、单卡双待、单 无线模式语音呼叫连续 性 （SRVCC：Single Radio Voice Call Continuity）。目前，苹果手机采用 CSFB 方 案，三星、华为、中兴等终端采用单卡双待方案。本文 重点分析采用的 CSFB 方案。CSFB 业务过程共分 4 个步骤：终端开机在 LTE/GSM 网络联合附着，通话建立过程回落到 GSM 网络，在 GSM 网络发起语音呼叫，通话结束后返回 LTE 网络。2 CSFB 指标及关键信令2.1 CSFB 指标解析CSFB 是一个全流程的业务，涉及多个网元的交 互与配合，需要无线与核心网联动来保障用户感知。由于 CSFB 终端做被叫的信令过程包含其做主叫的6 M STT Sep t em b er 2014 摘要：介绍 TD-LTE 系统语音回落方案的指标及关键流程，分析了影响寻呼成功率的原因，并针对给出 参数优化、功率优化的解决建议。 关键词：CSFB，寻呼，互操作参数，重选Abstract：This paper focuses on the indicators and key process of voice drop scheme of TD-LTE system, analyzes the reasons of paging success ratio, and gives the suggestions on parameter and power optimization. Keywords: paging, interoperability parameters, cellreselect, CSFBM ODERN SCIENCE & TECHNOLOGY OF TELECOMMUNICATIONS现代电信科技信令过程，为了便于统计分析，集团公司为 CSFB 定制了指标，主要针对被叫 CSFB 过程，分别为 CSFB 寻呼成功率、CSFB 回落成功率、CSFB 呼叫接通率。 各项指标具体计算方法如下。CSFB 被叫寻呼成功率 =SGs 接口语音业务请 求次数 / （SGs 接口语音业务一次寻呼次数 -SGs 接 口业务取消次数）CSFB 被叫回落成功率 =（ CSFB 寻呼响应次数+ CSFB 被叫回落他局 LCU 次数）/ CSFB 呼叫移动 用户终结试呼次数CSFB 被叫呼叫接通率 =（CSFB 呼叫 2G 终结接 通次数 + CSFB 被叫呼叫出局语音业务接通次数）/（ CSFB 寻呼响应次数 +CSFB 被叫回落他局位置更 新次数）指标及寻呼关键信令来阐述 CSFB 寻呼失败的原因，提出相应的优化解决方案。3 影响 CSFB 被叫寻呼成功率的原因分析从信令流程可 以 看 出 ，CSFB 寻 呼 过 程 涉 及MSC、MME 和 LTE 无线三大网元部分。目前，MME 处于轻载状态，MSC 与 MME 的 SGs 接口也没有负 荷告警，所以，我们将造成 CSFB 寻呼失败的原因聚 焦在 LTE 无线侧。经过分析，其原因有以下几类。（1）被叫 UE 处于小区边缘弱覆盖区域，导致下 行寻呼接收困难由于小区边缘下行导频覆盖电平较差，使得 PCH 的覆盖一样较差，从而导致了该场景下 UE 接 收寻呼困难 （特别是农村场景和 LTE 覆盖边界区 域）。我们可以进行功率提升或站点增建，以保障 LTE 的连续覆盖；对于无法进行覆盖提升的区域，则 需要优化异系统重选门限，使得该区域的 UE 可以 及时重选到其他系统，从而避免收不到寻呼消息的 情况出现。（2）被叫 UE 进行频繁的 TAU 更新UE 在进行 TAU 更新的过程中是无法收到寻呼 的，为了提升寻呼成功率，我们需要减少不必要的 TAU 更新。我们可以在系统 TAU 边界区域内对于 RF 进行重点调整，以降低 TAC 边界的重叠覆盖，减 少 TAC 间的频选；还可以优化 TAC 边界的重选参数（修改 TAC 边界的 重选偏置），适当增加 TAC 边界的重选难度，从而减少不必要的 TAU 更新。此外，我们还要注意合理设置 系统间的参数来避免跨网频选，即 LTE 重选到异系统的门限和异系统重选回 LTE 的门限要有一个保护2.2 CSFB 被叫寻呼信令流程按照定义可知 CSFB 被叫寻呼成功率为 LTE 网 络负责信令控制的移动性管理实体（MME：Mobility Management Entity）向交换机 MSC 回 SERVICE RE- QUEST 的次数，与 MSC 向 MME 下发的寻呼次数相 比得到的值。如图 1 所示，当 UE 处于空闲态时， MME 下发寻呼手机上报扩展服务请求后,MME 回 SERVICE REQUEST 给 MSC，信令流程如图 1 所示； UE 处于业务态时，MME 收到 MSC 的寻呼消息时直 接先回 SERVICE REQUEST 给 MSC。本文主要针对 CSFB 寻呼过程，从寻呼成功率图 1 CSFB 被叫寻呼成功率信令流程2014 年 9 月第 9 期 现代电信科技7Feat ru es技术专题GAP。 例如，LTE 重选到 GSM 的门限为 -117，则GSM 重选回 LTE 的门限则要高于 -114，即可避免 许多因 LTE 和其他异系统跨网频选带来的 TAU 更 新。（3） 被叫所处小区存在下行干扰导致寻呼无法 收取如果小区的下行存在干扰，将影响 PCH 的正常 接收和解析。对此，我们可以通过扫频进行重点排 查，对于系统内的干扰需要重点排查 PCI 冲突、 MOD3 干扰以及 GPS 故障跑偏影响，而对于系统外 的干扰，则需要定位干扰源，并及时协调清除。值，单位为 dBm；Qhyst 为 eNodeB 侧配置的服务小区的重选迟滞值，单位为 dB；Qmeas,n 为 UE 测量的 邻区的 RSRP 值，单位为 dBm；CellQoffset 为 eNodeB 侧配置的邻区偏置值，单位为 dB。根据小区重选 R 准则，在小区重选时间内，邻 区的信号质量等级一直高于当前服务小区信号质量 等级；UE 在当前服务小区驻留超过 1 秒，当上述条 件满足时，将会触发 UE 重选到新的小区。此时，我们增加重选参数中的 Qhyst，就可抑制 UE 在空闲态下的小区频繁重选。该市现网 Qhyst 统 一配置为 DB4_Q_HYST（4 dB），我们选取站间距较 小，重叠覆盖度较大，且位于 TA 边界的一层小区， 将 Qhyst 优化至 DB6_Q_HYST（6dB），大大减少了乒 乓重选的概率，提高了 CSFB 寻呼性能。（2）系统间重选参数优化 系统间重选参数设置不合理，将会导致 UE 在LTE 网络被拖死或进行系统间乒乓重选，严重影响 CSFB 寻呼成功率。在 LTE 小区中设置 GERAN（2G） 重选优先级为 1、UTRAN（3G）重选优先级配置为 3， 故 LTE to 2G、LTE to TD 属于高优先级向低优先级 重选，需要服务小区 Srxlev 低于 ThrshServLow，才开 始触发重选。Srxlev = Qrxlevmeas -（Qrxlevmin + Qrxlevminoff- set）Pcompensation其 中 ， 现 网 Qrxlevmin 设 置 为 -128 dBm， Qrxlevminoffset 为 0，Pcompensation 为 0，Thrsh- ServLow 为 4（单位为 2 dB，即 42 dB），故当 4G 信 号 低 于 -120 dBm 时 才 会 重 选 。 我 们 可 尝 试 将 ThrshServLow 修改为 7，让用户在 4G 信号低于 -114 dBm 时即可重选回 2/3G 网络。4 CSFB 被叫寻呼过程优化措施CSFB 被叫寻呼过程的优化措施主要包括三类：覆盖优化、参数优化和功率优化。覆盖优化主要以建 设基站、天馈调整为主，本节主要介绍参数优化与功 率优化。4.1 参数优化（1）重选参数优化 重选参数优化首先要设置合理的小区重选优先级，异频重选优先级指示未配置在空闲态频繁重选 可能会导致 UE 错过 ENODEB 的寻呼，从而影响寻 呼成功率。其次，还要规避跟踪区（TA）边界频繁的 TAU 更新，因为在 TAU 更新过程中，UE 无法正常监 听系统下发的 paging 消息，TA 边界频繁重选会严重 影响 CSFB 寻呼成功率。以某市为例，经核查，该市现网 LTE 网络不同 频段的重选优先级均配置为 7，空闲态重选判决按 R 原则判断，即判决 RnRs。小区重选的 R 准则计 算公式如下：服务小区的信号质量等级 R_s=Qmeas,s + Qhyst邻区的信号质量等级 R_n=Qmeas，n-CellQoffset其中，Qmeas，s 为 UE 测量的服务小区的 RSRP4.2 寻呼信道 PCH 功率优化根据 CSFB 被叫寻呼成功率的定义，当 UE 处于 连接态时，MME 收到 MSC 的寻呼后直接回复 SgsAP SERVICE-REQUEST，对于空闲态的 UE 则需要在8 M STT Sep t em b er 2014 M ODERN SCIENCE & TECHNOLOGY OF TELECOMMUNICATIONS现代电信科技空口下发寻呼并等待 UE 响应。空闲态下 UE 是否正常完成下行寻呼接收，上行是否正常完成 RRC 建 立响应，是优化 CSFB 寻呼成功率空口需要重点关 注的问题。某市 GS7 下行站点主要分布在县城农村区域， 平均站间距 23 km，部分区域站点间距高达 8 km， 存在区域性弱覆盖问题，即一定存在 PCH 弱覆盖问 题，此时，我们需要对 PCH 功率进行优化提升以改 善寻呼接收。（1）第一次试验：仅提升 PCH 功率2014 年 7 月 7 日，我们在 GS7 农村场景下，将 PCH 功率提升 3 dB （从原来相对 RS 功率配置为 0 提升到 3 dB）。修改后 CSFB 被叫寻呼成功率无明显 提升，但 LTE 网络无线接通率却迅速恶化，如图 2 所示，7 月 11 日回退寻呼功率调整后无线接通率回 归正常。信道 PCH 功率，并同时提升上行链路功率，即提升前导初始接收目标功率（如表 1 所示），以达到改善 寻呼接收和 RRC 建立的目的。表 1 下行寻呼信道功率与上行链路功率优化如图 3 所示，调整后 GS7 下行寻呼成功率平均提升 2.35%，寻呼响应次数平均增加 564 次，无线接 通率提升 0.56%，网络指标有了明显的提升。图 3 GS7 提升寻呼功率前后无线接通率变化图从两次试验可以看出，弱覆盖场景下可能导致UE 无法收到寻呼或无法完成 RRC 建立响应，会直 接影响 CSFB 的寻呼响应，需要我们有针对性地进 行相应功率的优化。另外，提升功率虽然可以改善相 应的业务性能，但是同样会增加网络干扰，对于业务 量比较大的密集市区，进行功率调整一定要慎重。图 2 GS7 提升寻呼功率前后无线接通率变化图经过分析，提升 PCH 功率只是改善了弱覆盖场景下 UE 接收到下行寻呼的概率，即 UE 原来收不到 的寻呼现在可以接收到了。而为了回应寻呼，UE 需 进行 RRC 建立，但此时 UE 处于小区弱覆盖区，上 行链路质量较差，直接导致 RRC 建立无法完成，进 而影响了 LTE 网络的无线接通率。（2）第二次试验：同时提升 PCH 功率和上行链 路功率根据上述分析，我们于 7 月 24 日再次提升寻呼5 结语目前，移动互联网已经进入快速发展阶段，如何（下转第 16 页）2014 年 9 月第 9 期 现代电信科技9调整前调整后寻呼信道 PCH 功率相对 RS 功率设 置为 0 dB相对 RS 功率设置 为 3 dB前导初始接收目标功率 PreambInitRcvTargetPwr104 dBm100 dBmFeat ru es技术专题此外，为了使网络具备较大的弹性和可扩展 性，从设备选型角度考 虑，可选择平滑升级支持 POTN 或 SPTN 的设备， 以满足单端口提速的演 进需求；而从网络组网角 度考虑，后续可结合上述 扁平化的组网模式，大幅 提升网络容量（图 9）。图 9 扁平化组网架构示意图汇聚层带宽：按照每个汇聚环下有 4 个汇聚点，每个汇聚点带 5 个接入环，每个接入环带宽为6 Gbit/s，同时考虑 75%的带宽收敛比，则单个汇聚 环规划带宽应该为 90 Gbit/s。核心层带宽：按照每组 L2/L3 核心层桥接设备 对应 3 000 个 LTE 基站，每个基站 平 均 带 宽 为1 000 Mbit/s，同时考虑 50%的带宽收敛比，则单个核 心层设备规划带宽应该为 1.5 Tbit/s。按此测算，今后传送网的接入层应该以 10GE 为主要组网方式，汇聚层以 40GE 或 100GE 为主，核 心层则以 40GE 或 100GE 为主。5 结语LTE 网络规模运营的后期，将对传送网络提出更多层面的新需求，顺应这些需求，传送网未来将进 一步向动态化、智能化、高带宽方向发展演进。作者简介王 健：中国移动设计院有限公司上海分公司高级工程师，主要研究 方向为光通信。梁 灿：中国移动设计院有限公司上海分公司工程师，主要研究方向 为光通信。（上接第 9 页）范围分析J.广东通信技术，2012（12）.3 许鹏飞,蔡玉坤,曹云娣,