LTE FDD网络性能优化指导书—切换性能优化.doc

LTE FDD 网络性能优化指导书 切换性能优化 目录目录 1 引言引言 3 2 切换技术基础知识切换技术基础知识 3 2 1 LTE FDD 切换类型 3 2 2 基于覆盖的切换技术基本原理 6 2 2 1 基于覆盖的切换技术基本功能 6 2 2 2 基于覆盖的切换技术基本原理 6 2 2 3 基于覆盖的切换算法 7 2 3 切换技术应用场景简析 11 3 基于覆盖的切换技术的流程基于覆盖的切换技术的流程 11 3 1 站内切换流程 11 3 2 跨站切换流程 13 3 3 跨 MME 切换流程 14 4 切换技术相关测量及报告切换技术相关测量及报告 14 5 基于覆盖切换的无线参数分析基于覆盖切换的无线参数分析 18 5 1 门限 20 5 2 TIME TO TRIGGER 22 5 3 HYSTERISIS 23 5 4 REPORT ON LEAVE 24 5 5 典型参数配置 24 6 KPI 分析分析 26 6 1 KPI 定义详解 26 6 2 各个 KPI 的影响因素分析 31 1 引言 该指导书基于我司 LTE FDD V1 0 产品 系统性介绍切换基本原理及性能优化技 术 第一从不同角度阐述切换的类型 第二详细说明基于覆盖的切换技术的原理和协 议流程 第三从网络优化的角度对切换相关的测量事件展开叙述 包括事件的配置下 发过程 终端的上报过程并详细描述相关测量事件的参数对切换性能的影响 同时列 出几种典型场景下的参数取值情况 第四从网络优化角度介绍切换相关的 KPI 以及 用于切换判决的参数对 KPI 的影响 该指导书主要面向从事 LTE FDD 网络性能优化人员 从切换的应用场景 基本原 理 信令流程 无线参数 KPI 及性能优化方法形成全面和系统性的理解 并在实际 的网络优化中灵活应用 2 切换技术基础知识 2 1 LTE FDD 切换类型 1 LTE FDD 的切换方式根据组网形式可以分为 a 频内切换 同频组网时 切换的目标小区与服务小区位于相同的频段 启 动频内切换测量 不需要 Gap 测量 可能同站 也可能异站 b 频间切换 异频组网时 切换的目标小区与服务小区位于不同的频段 可 能是 EUTRAN 内的切换 站内切换 同一 MME 下的站间 不同 MME 下 的站间 也可能是系统间的切换 需要启动频间切换测量 需要 Gap 测量 2 根据触发原因 a 基于覆盖的切换 如下图 2 1 a 和 2 1 b A 为源小区 B 为邻区 A 的覆盖范围不包括 B UE 从 A 小区移向 B 小区时发生的切换 此时源 小区信号质量越来越差 邻区信号质量越来越好 如图 2 2 所示 图 2 1 a 中 A 和 B 可以异频 可以同频组网 图 2 1 b 中 A 和 B 要异频 组网 应用场景如 A 为室外宏小区 B 为家庭基站 A 不能切入 B B 可 以切入 A AB 图 2 1 a 覆盖区域在地理上相交的相邻关系示意图 A B 图 2 1 b 覆盖区域在地理上包含的相邻关系示意图 图 2 2 基于覆盖的切换信号强度示意图 b 基于负荷的切换 负荷控制触发的强制切换 负荷均衡触发的切换 与覆 盖区域信号质量无关 一般在密集城区高吞吐量场景下增加覆盖区域的容 量而设计的 如图 2 3 a 2 3 b 2 3 c 所示 此时小区 A 与小 区 B 必须要异频组网 AB 图 2 3 a 同覆盖关系示意图 AB 图 2 3 b 包含关系示意图 AB 图 2 3 c 被包含关系示意图 c 基于业务的切换 对于某些特殊业务 LTE 建网初期可能无法满足 比如 核心网没有 IMS 不能提供语音服务 那么可以切换到 2G 或 3G 网络中 d 基于 UE 移动速度的切换 LTE 专门针对高速移动用户 设计高速小区 高速移动用户需要高速小区提供有保证的服务 移动终端在高铁等高速移 动场景下 可以切换到周围的高速小区中 3 根据网络拓扑结构 a eNB 之内 站内多小区时 在地理上连续覆盖 彼此应该互为邻区 UE 在 同站小区间移动发生的切换信令流程比较简单 时延自然较小 不需要通 过 X2 口发送切换准备消息 也不要在核心网和基站间发送切换完成相关的 一系列消息 小区间的信息交互如切换请求 应答 下行数据转发都在基 站内部的板间进行 b 同一 MME 不同 eNB 间 需要 X2 口完成站间信息交互 需要 S1 口完成路 径改变相应消息的传递 具体流程见 3 2 节 c 不同 MME 不同 eNB 间 切换准备消息不是通过站间 X2 口交互 而是各 站与自己所属的 MME 交互 然后源 MME 与目标 MME 间交互切换请求和 应答 具体流程见 3 3 节 4 根据是否下发测量 a 基于测量事件的切换 基站依据 UE 测量上报的邻区信息发起切换 b 盲切换 UE 收到来自核心网的 MobilityFromEUTRACommand 如果用于切 换目的 UE 按照该消息中指定的目标网络类型 切换到 GERAN 或者 UTRA 基站不需要 UE 提供测量报告 2 2 基于覆盖的切换技术基本原理 2 2 1 基于覆盖的切换技术基本功能 当移动终端在无线连接态 RRC Connected 时 从一个小区移向另一个小区 源小 区的信号越来越弱 为使业务连续不中断 需要将终端从源小区切换到目标小区 继 续享受网络提供的服务 而 UE 在 RRC Idle 态从一个小区移向另一个小区所进行的过 程叫做小区重选 2 2 2 基于覆盖的切换技术基本原理 在 UE 第一次进入 RRC Connected 状态时 基站侧下发第一条 RRC Reconfiguration 消息中给 UE 配置切换测量事件 当 UE 移向邻小区时 UE 测得邻小 区的信号强度与服务小区的信号强度 满足测量事件的上报 发送测量报告给服务小 区 服务小区向最强邻区请求切换资源 最强邻区启动接纳控制 允许进入则切换 否则询问次强邻区 UE 收到服务小区的携带移动控制信息的 RRC Reconfiguration 消 息 开始切换 EUTRA 系统内移动性管理测量的事件描述 1 A1 事件 服务小区质量高于一个绝对门限 serving threshold 用于关闭 正在进行的频间测量和去激活 gap 2 A2 事件 服务小区质量低于一个绝对门限 serving Serving Offset Offset 用于频内 频间的基于覆盖的切换 4 A4 事件 邻区质量高于一个绝对门限 用于基于负荷的切换 5 A5 事件 服务小区质量低于一个绝对门限 1 Servingthreshold2 用于频内 频间的基于覆盖 的切换 2 2 3 基于覆盖的切换算法 1 算法原则 a 频内和频间测量采用不同的 A3 A5 配置 下发测量 ID 时也是不同的 b EUTRA 频内频间基于覆盖的切换均是基于 A3 A5 事件触发 由后台 Intra frequency Handover Strategy Inter frequency Handover Strategy 参数分别来 控制频内 频间基于覆盖的切换判决事件是采用 A3 还是 A5 事件 c 频间测量和测量 gap 通过 A2 事件来启动 通过 A1 事件来关闭 d 频内切换与频间切换的优先级 体现在频内 A3 A5 与频间 A3 A5 的上报门 限配置上 e EUTRA 频内频间基于覆盖的切换由后台 IntraF Handover Method InterF Handover Method 参数分别来控制频内 频间是基于事件的切换算法还是基 于周期的切换算法 暂时只提供基于事件的切换算法 不提供基于周期的 切换算法 2 算法总体框架 RRC连接建立后或 者切换到该小区 在第一次RRC连接 重配消息中下发A2 事件测量 上报A2事件上报A3 A5事件 A2事件处理流程 A3 A5事件处理流 程 打开频间测量和激 活gap 执行切换判决 是否存在频间 邻区 是否存在频内 邻区 在第一次RRC连接 重配消息中不下发 A2事件测量 NY 在第一次RRC连接 重配消息中下发频 内A3 A5事件测量 在第一次RRC连接 重配消息中不下发 频内A3 A5事件测 量 YN START 图 2 1 EUTRAN 内切换算法总体框架 3 EUTRAN 内测量的处理 a 测量量 RSRP RSRQ 由后台参数 IntraF RSRP reporting indicator IntraF RSRQ reporting indicator 和 InterF RSRP reporting indicator InterF RSRQ reporting indicator 分别指示频内和频间上报的测量量 b 事件触发量 后台参数 IntraF Trigger Quantity 和 InterF Trigger Quantity 分 别控制频内和频间事件的触发量 RSRP RSRQ 一般上报的测量量与事 件触发量是一致的 c 测量上报 事件上报 周期上报 由后台参数 IntraF Report Criteria 和 InterF Report Criteria 分别控制频内和频间具体采用那种上报方式 A 事件上报 在后台参数 IntraF Time to trigger InterF Time to trigger 定 义的时间内测量量 RSRP 大于 IntraF Threshold for RSRP InterF Threshold for RSRP 所指定的门限 UE 则向 eNB 上报满足对应触发 条件的事件 RSRQ 和 RSRP 触发原则一致 只是触发门限不同 当 指示事件上报次数的后台参数 IntraF Amount of Reporting for event InterF Amount of Reporting for event 大于 1 时 UE 在相隔后 台参数 IntraF Reporting interval for event InterF Reporting interval for event 的时间再次向 eNB 上报该事件 前提是测量量必须一直满足该 事件的触发门限 当 UE 上报次数达到 IntraF Amount of Reporting for event InterF Amount of Reporting for event 指定的次数时 即使测量 量继续满足该事件的触发门限 UE 也不再向 eNB 上报测量结果 eNB 收到 IntraF Amount of Reporting for event InterF Amount of Reporting for event 个测量报告启动切换请求 后台参数 IntraF Threshold for RSRP InterF Threshold for RSRP 中对应的 A5 事件门限是 A5 事件对 应的 threshold1 A5 事件对应的 threshold2 对应后台参数 IntraF A5 Threshold2 for RSRP InterF A5 Threshold2 for RSRP 相关 RSRQ 门 限值也采用类似配置 B 周期上报 当 UE 的测量趋于稳定后开始向 eNB 上报第一次测量 如 果当指示周期上报次数的后台参数 IntraF Amount of Reporting for periodical InterF Amount of Reporting for periodical 大于 1 时 UE 每 隔 IntraF Reporting interval for periodical InterF Reporting interval for periodical 的时间周期性向 eNB 上报测量结果 当 UE 上报次数达到 IntraF Amount of Reporting for periodical InterF Amount of Reporting for periodical 指定的次数时 UE 停止向 eNB 上报测量结果 d EUTRA 频内测量的下发 修改和关闭时机 A 频内测量的建立 Setup i RRC 连接建立后 与承载 UE 上下文建立消息的第一次 RRC 重配消息一起 下发 如下表 2 1 所示 表 2 1 RRCConnectionReconfiguration message ASN1START RRCConnectionReconfiguration SEQUENCE rrc TransactionIdentifierRRC TransactionIdentifier criticalExtensionsCHOICE c1CHOICE rrcConnectionReconfiguration r8RRCConnectionReconfiguration r8 IEs spare7 NULL spare6 NULL spare5 NULL spare4 NULL spare3 NULL spare2 NULL spare1 NULL criticalExtensionsFutureSEQUENCE RRCConnectionReconfiguration r8 IEs SEQUENCE measConfigMeasConfigOPTIONAL Need ON mobilityControlInfoMobilityControlInfoOPTIONAL Cond HO dedicatedInfoNASListSEQUENCE SIZE 1 maxDRB OF DedicatedInfoNASOPTIONAL Cond nonHO ii 由其它系统切换进入 EUTRAN 之后 iii 频内切换 频间切换后 B 频内测量的释放 Release i 状态转入 RRC IDLE 无需通过消息通知 UE 释放测量 eNodeB 内部释放 e EUTRA 频间测量的下发 修改和关闭时机 A 频间测量的建立 Setup i A2 事件上报后 B 频间测量的关闭 Release i A1 事件上报后 ii 状态转入 RRC IDLE 无需通过消息通知 UE 释放测量 eNodeB 内部释放 2 3 切换技术应用场景简析 下表说明了典型场景一般采用的切换类型 具体切换时采纳哪种类型主要依据哪 种类型先被触发 这一方面依赖切换算法 包括接纳能力 负荷能力等产品自身性能 另一方面有可能依赖测量事件的门限等参数 表 2 2 典型场景常用的切换类型 场景特点切换类型 城区室外站 覆盖面积适当 容量需求 较高 基于覆盖 基于负荷 基 于业务 一般室内分布 含地铁 一般室内分布 含地铁 覆盖区域小 容量需求较覆盖区域小 容量需求较 高 覆盖以直射为主 路高 覆盖以直射为主 路 损小损小 基于覆盖 基于负荷 基于覆盖 基于负荷 基 于业务 农村 含郊区 高速公路 覆盖面积较大 容量需求 较低 基于覆盖 基于业务 超远覆盖 高山 高塔 海面 覆盖面积大 无其他站点 有效分担话务 基于覆盖 基于业务 快速移动状态 高速公路 铁路 快速移动状态 高速公路 铁路 覆盖区内无线信号变化大 覆盖区内无线信号变化大 容量需求呈突发状态容量需求呈突发状态 基于覆盖 基于基于覆盖 基于 UE 移动移动 速度 速度 基于业务 隧道 电梯出入口隧道 电梯出入口 覆盖区内无线信号变化大 覆盖区内无线信号变化大 强信号突然出现 原有信强信号突然出现 原有信 号急剧变差号急剧变差 基于覆盖 基于覆盖 基于业务 3 基于覆盖的切换技术的流程 3 1 站内切换流程 同站切换与异站切换流程大致相同 只是异站切换时源站点与目标站点之间的切 换准备消息在同站切换时不再通过 X2 口传输 而是站内的板间信息交互 源 eNB 与 核心网的路径改为目标 eNB 与核心网之间 具体流程见图 3 1 图 3 1 同站切换流程图 UE Source CELL Target CELL MMES GWPDN GW S5 S11 S1 Handover decision Handover Request Radio Resource allocation Handover Request ACK RRC Reconfiguration Handover Command Handover Confirm Synchronization RRC Reconfiguration Complete Release Resource Radio Resource Release Preparation PhaseExecution Phase eNodeB 3 2 跨站切换流程 Legend packet datapacket data UL allocation 2 Measurement Reports 3 HO decision 4 Handover Request 5 Admission Control 6 Handover Request Ack 7 RRC Conn Reconf incl mobilityControlinformation DL allocation Data Forwarding 11 RRC Conn Reconf Complete 17 UE Context Release 12 Path Switch Request UESource eNBTarget eNBServing Gateway Detach from old cell and synchronize to new cell Deliver buffered and in transit packets to target eNB Buffer packets from Source eNB 9 Synchronisation 10 UL allocation TA for UE packet data packet data L3 signalling L1 L2 signalling User Data 1 Measurement Control 16 Path Switch Request Ack 18 Release Resources Handover CompletionHandover ExecutionHandover Preparation MME 0 Area Restriction Provided 13 User Plane update request 15 User Plane update response 14 Switch DL path SN Status Transfer8 End Marker End Marker packet data 图 3 2 同一 MME 下同频异站切换协议流程 3 3 跨 MME 切换流程 图 3 3 不同 MME 下同频异站切换的协议流程 4 切换技术相关测量及报告 切换判决是采用 A3 事件还是 A5 事件由数据库参数 Intra frequency Handover Strategy 来控制 对于基于覆盖的频内切换算法 A1 A2 事件测量不必下发 EUTRA 频内基于覆盖的切换由数据库参数 IntraF Handover Method 来控制频内是 基于事件的切换算法还是基于周期的切换算法 A3 事件的进入条件为 OffOcsOfsMsHysOcnOfnMn A3 事件的退出条件为 OffOcsOfsMsHysOcnOfnMn 其中 Mn 邻小区测量结果 不包括任何的偏置 Ofn 邻小区频率特定的偏差 Ocn 邻小区的小区特定的偏差 Hys 进入和离开该事件之间的滞后参数 Ms 本小区测量结果 不包括任何偏置 Ofs 服务频点 本小区频点 的频率特定的偏差 Ocs 本小区的小区特定的偏差 Off A3 事件的偏差 需要高层配置 A3 事件是邻区比服务小区质量高于一个门限触发的 而 A5 事件是服务小区质量 低于一个绝对门限 1 Serving 0 2 5 进入 A3 事件 下次测量邻区测量结果 抖动为 2 服务小区测量结果为 0 那么 2 0 0 2 5 进入A3事件 2 0 5 0 2 5 不满足离开事件 所以等一次上报间隔后 测量 比较结果 看是否满足A3进入事件 连续多次上报进入A3事 件 基站决定切换 因此配了迟滞之后 即使信号有些抖动 测量报告仍然能够发送上来 否则很容易退出 影响范围 EN B Cell UE RA B 修改生效方式ENB 重启Cell 删建立即生效 5 4 Report On Leave 表 5 8 参数名称 中 英 应用数据库 快配表 对应字段名称 分类 属性 取值范围 A3 事件离开上报指示 Report On Leave byReportOnLeaveA2enumerate false true 定义 用途 该参数指示了当 A3 2 条件满足时 UE 是否需要上报该事件 参数定义 出处 协议 36 331 配置说明 配置原则 影响以及参考资料 参数说明 如果该指示设为 True 当触发上报的小区列表中的某小区满足 A3 2 条件时 UE 需要上报该事件 否则 不需要上报 一次上报测量事件 measreport 就触发切换的话 不需要配置为 true 目前默认配置为 false 该配置同样出现在 ICIC 功能中 只是在 ICIC 配置中 该参数必须配置为 true 用于基站判定用户的属性变 化 影响范围 EN B Cell UE RA B 修改生效方式ENB 重启Cell 删建立即生效 5 5 典型参数配置 下面图 5 2 和图 5 3 中用彩线圈出的参数值是香港 CSL 现场在 OMC 上为切换配置的典 型值 图 5 2 OMC 上基于覆盖切换的服务小区公共参数配置 图 5 3 OMC 上基于覆盖切换的个性化邻区配置 6 KPI 分析 6 1 KPI 定义详解 目前切换相关的 KPI 指标有 1 同频异站 X2 口切换准备成功率 该指标反映了同频 eNB 间通过 X2 接口切换 准备过程的成功概率 source eNB HANDOVER REQUEST HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE target eNB 图 6 1 同频异站 X2 口切换准备 通过 source eNodeB 侧 counter 统计 eNodeB 发出的 Handover Request 次数 以及 eNodeB 收到的 Handover Request Acknowledge 次数 Intra Freq Inter eNB Handover Preparation Success Rate with X2 Number Of Success Intra Freq Inter eNB HO Preparation X2 Number Of Intra Freq Inter eNB HO Preparation X2 Attempt 100 2 同频异站 S1 口切换准备成功率 该指标反映了同频 eNB 间通过 S1 接口切换 准备过程的成功概率 source eNB HANDOVER REQUIRED MME HANDOVER COMMAND 图 6 2 同频异站通过 S1 口的切换准备 3 同频异站 X2 口切出小区成功率 切换成功率反映了 UE 在小区间移动时信令 以及至少一个 NonGBR 业务连续的成功概率 该 KPI 特指同频 eNB 间基于 X2 接口切换时 特定小区向其它小区切出的成功率 RRCConnectionReconfiguration mobilityControlInfo UE EUTRAN source eNB UE CONTEXT RELEASE target eNB 图 6 3 X2 口成功切出的信令标志 通过 Source Cell 侧 counter 统计 X2 接口接收到的 UE Context Release 次数 以及 Source Cell 向 UE 发送的 Handover Command RRCConnectionReconfiguration including mobilityControlInfo 次数 Intra Freq Inter eNB Outgoing Handover Success Rate with X2 per cell Number Of Successful Intra Freq Inter eNB Outgoing HO X2 Cell Number Of Intra Freq Inter eNB Outgoing HO X2 Cell Attempt 100 4 同频异站 X2 口和 S1 口切出小区成功率 切换成功率反映了 UE 在小区间移 动时信令以及至少一个 NonGBR 业务连续的成功概率 该 KPI 特指同频 eNB 间基于 X2 and S1 接口切换时 特定小区向其它小区切出的成功率 RRCConnectionReconfiguration mobilityControlInfo UE EUTRAN UE CONTEXT RELEASE COMPLETE UE CONTEXT RELEASE COMMAND eNB MME source eNB UE CONTEXT RELEASE target eNB 图 6 4 同频异站成功切出信令标志 通过 Source eNodeB 侧 counter 统计 S1 接口接收到的 cause 为 successful handover 的 UE Context Release Command X2 接口接收到的 UE Context Release 次数 以及 eNodeB 向 UE 发送的 Handover Command RRCConnectionReconfiguration including mobilityControlInfo 次数 Handover Success Rate Number Of Successful HO Number Of HO Attempt 100 5 切换成功率 切换成功率反映了 UE 在小区间移动时信令以及特定业务连续的 成功概率 特定业务是指切换准备阶段接纳成功的业务 目前暂不区分切入 切出成功率 eNodeB 内 间切换 MME 内 间切换 同 异频切换 同 异系统 切换 X2 S1 接口切换等 RRCConnectionReconfiguration mobilityControlInfo UE EUTRAN UE CONTEXT RELEASE COMPLETE UE CONTEXT RELEASE COMMAND eNB MME source eNB UE CONTEXT RELEASE target eNB 图 6 5 成功切出的信令标志 通过 Source eNodeB 侧 counter 统计 S1 接口接收到的 cause 为 successful handover 的 UE Context Release Command X2 接口接收到的 UE Context Release 次数 以及 eNodeB 向 UE 发送的 Handover Command RRCConnectionReconfiguration including mobilityControlInfo 次数 Handover Success Rate Number Of Successful HO Number Of HO Attempt 100 6 切换中断时间 切换中断时间 包括用户面中断时间和控制面中断时间 实际 上两者相