《3G无线网络规划与优化》课件任务3 WCDMA网络接入问题优化

项目1

3G无线网络规划项目2

CDMA2000无线网络优化模块3

WCDMA无线网络优化模块4

TD-SCDMA无线网络优化课程目标Page2任务1WCDMA基本信令流程任务2WCDMA网络覆盖问题优化任务3WCDMA网络接入问题优化任务4WCDMA网络切换问题优化任务5WCDMA网络掉话问题优化任务6HSDPA问题优化从接入层看，接入过程就是指UE由空闲模式转移到连接模式的过程，包括：小区搜索、接收小区系统信息广播、小区选择和小区重选、随机接入这四个基本过程。当UE处于连接模式，就可以进行位置登记、业务申请，鉴权等非接入层的活动。前言1．接入流程2．接入过程的消息接入问题分类及优化方法接入问题案例分析技能实训：接入问题分析课程内容课程内容1. 小区搜索过程UE搜索到小区后，就会根据系统信息内容判断当前的PLMN是否适合，如果适合就进行小区测量，根据S准则判断当前小区是否适合驻留，这就是小区选择的过程。如果当前小区不满足S准则，就开始PLMN选择和小区重选的过程。2.小区选择1）触发条件UE开机；从连接模式回到空闲模式；连接模式过程中，如失去小区信息；根据测量控制系统消息提供的小区列表进行小区重选，没有找到可正常驻留的小区（TS25.133）。2.小区选择2）PLMN选择UE从PCCPCH读取广播信道的系统消息；MIB的调度信息（schedulinginformation）是已知的，即为SIB_POS=0，SIB_REP=8。UE在SFN=0,8,16,...的无线帧(radioframe)中就可以读到MIB。2.小区选择在SYSTEMINFORMATION消息中，如果此消息是发送在BCH（PCCPCH）上的，消息的第一个域就是SFNprime，它的值就是这个传输块（transportblock）对应的起始SFN。读到MIB后，UE就可以判断当前找到的PLMN是否就是要找的PLMN，因为在MIB中有PLMNidentity域；如果是，UE就根据MIB中包含的其他SIB的调度信息（schedulinginformation）；如果不是，UE只好再找下一个频率，又要从头开始这个过程。2.小区选择3）判断准则UE读SIB3，取得“Cellselectionandre-selectioninfo”，读取Qqualmin、Qrxlevmin/Maximum、allowedULTXpower（UE_TXPWR_MAX_RACH）；S准则：Srxlev>0ANDSqual>0，其中：Squal=Qqualmeas–Qqualmin，Srxlev=Qrxlevmeas-Qrxlevmin–Pcompensation；如果满足S准则，则UE认为此小区即为一个suitablecell，驻留下来，并读其他所需要的系统信息，随后UE将发起位置登记过程。2.小区选择如果不满足S准则，UE读SIB11，获取同频/异频邻区信息，测得邻区的Qqualmeas和Qrxlevmeas，算出邻区的Squal和Srxlev，并判断邻区是否满足S准则。如果没有一个小区满足S准则，则认为没有覆盖，UE就会继续PLMN选择和重选过程。2.小区选择UE在空闲模式下，要随时监测当前小区和邻区的信号质量，以选择一个最好的小区提供服务，这就是小区重选过程（cellreselection）。1）触发条件空闲模式时间触发（当前服务小区质量低于同频测量门限）；空闲模式下，连续Nserv个DRX内服务小区不满足S准则；当UE检测到处于“非服务区”。2）测量规则①不采用分层结构（HCS）②采用分层结构（HCS）3.小区重选过程1）触发条件空闲模式时间触发（当前服务小区质量低于同频测量门限）；空闲模式下，连续Nserv个DRX内服务小区不满足S准则；当UE检测到处于“非服务区”。2）测量规则①不采用分层结构（HCS）②采用分层结构（HCS）③分层小区结构中的系统间测量3.小区重选过程3）判断准则 H准则 R准则3.小区重选过程1）随机接入信道4.随机接入图3-40PRACH物理信道结构图3-41PRACH/AICH的定时关系2）随机接入过程当UE的物理层收到来自MAC子层的PHY-DATA-REQ原语请求后，就启动物理随机接入过程。 Step1：根据给定的ASC，确定可用的RACH接入子信道集合，以及下一个完整接入时隙集合中可用的上行接入时隙集合，从中随机选择一个上行接入时隙（等概率选择）。 Step2：根据给定的ASC，从签名集合中随机选择接入所用签名（等概率选择）。3.小区重选过程 Step3：设定PRACH前缀码重传计数器初值为Preamble_Retrans_Max。 Step4：设定参数CommandedPreamblePower为Preamble_Initial_Power。 Step5：UE使用选定的上行接入时隙、签名和前缀码发射功率来发射前缀码。如果参数CommandedPreamblePower超过最大允许值，设定preamble的发射功率为最大允许发射功率。3.小区重选过程如果参数CommandedPreamblePower低于需要的最小值，就设定Preamble的发射功率为当前计算的值，该值可能大于、小于、等于CommandedPreamblePower。否则设定Preamble的发射功率为CommandedPreamblePower。Step6：UE等待NodeB返回一个针对所用签名的确认信号，如果在与发射前缀码所用上行接入时隙号相同的下行接入时隙上，UE没有检测到+1或者-1的捕获指示，UE会随机选择下一个可用上行接入时隙，根据功率攀升因子Pp-m增加CommandedPreamblePower，将前缀码重置计数器减一。3.小区重选过程如果CommandedPreamblePower大于最大允许功率6dB，UE上报层1状态（“NoackonAICH”）给MAC层，然后退出物理随机接入过程；如果重传计数器值大于0，重复步骤6；否则上报层1状态（“NoackonAICH”）给MAC层，然后退出物理随机接入过程。3.小区重选过程Step7：UE如果收到-1的捕获指示，将层1状态（“NackonAICHreceived”）上报给MAC层，然后退出物理随机接入过程。Step8：UE如果收到+1的捕获指示，根据AICH_Transmission_Timing的值，在距离最后一次发射前缀码3个或者4个上行接入时隙后发射随机接入消息部分。3.小区重选过程1．接入流程2．接入过程的消息接入问题分类及优化方法接入问题案例分析技能实训：接入问题分析课程内容课程内容1）系统信息结构系统信息元（IE）是在SIB中广播的，相同特征的系统信息元组合成为SIB。系统信息的组织就象一棵树，如下图3-43；主信息块作为一个小区里的大量SIB的基准，包括了SIB的时序信息；上一级的SIB对下一级的块也起到相同的作用。1.系统广播消息图3-43 系统信息结构2）系统信息广播过程处于IDLE、CELL_PCH/URA_PCH/CELL_FACH下的UE在BCH传输信道上读取系统信息；如果UE接收到的寻呼类型1消息中指示系统信息改变，UE应重新读取系统信息；CELL_DCH下不读取系统消息，CELL_FACH下通过系统信息更新指示告诉UE去读系统消息；根据协议，系统信息消息在BCCH上传送系统信息块，而BCCH可以映射到BCH或FACH上，因此系统信息消息的大小就要符合BCH或FACH的传输块大小。1.系统广播消息3）系统信息的更新系统信息更新过程目的在于NodeB能够正确应用BCCH上的调度及包含系统信息分段内容。使用valuetag修改SIB：如果SIB在主信息块或上级SIB中包括一个“valuetag”，UTRAN通过更新“valuetag”并下发来通知UE系统消息的更新，UE通过检查“valuetag”是否变化来决定是否更新系统消息；1.系统广播消息不使用valuetag修改系统信息：当UE获得的SIB中没有valuetag时，启动一个定时器，其数值等于SIB的重复周期（SIB_REP）；当定时器超时后，该SIB所传送的信息被认为无效，则在使用系统IE包含的值之前，UE获取新的SIB。1.系统广播消息4）系统消息块IE说明①MIB通过比较得到的MIB一个标志，UE可以知道是否更新UE原来保存的MIB信息。包含了接入网络的一些基本信息，例如：PLMN信息，MNC和MCC。包含SB1、SB2、SIB1...等其他SIB的调度信息。其中SB1和SB2的调度信息必须放在MIB里，其余SIB的调度信息可以放在SB1或SB2里。1.系统广播消息②SIB1NAS信息；CNDOMAIN信息：T3212；UE在连接模式下的定时器和计数器常数，T314、T315等；UE在空闲模式下的各种定时器常数，T300，T312等。③SIB2URAIdentityList（URA标识列表）。④SIB3CellIdentity（小区标识）；CellSelectReselectInfo（小区选择和重选信息）；CellAccessRestriction（小区接入限制及接入等级）。1.系统广播消息⑤SIB5PICH-PowerOffset（寻呼指示信道的功率偏移）；AICH-PowerOffset（捕获指示信道的功率偏移）；PrimaryCCPCH-Info：tx-DiversityIndicatorforFDD；PRACH-SystemInformationList；SCCPCH-SystemInformationList；CBS-DRX-Level1Information。⑥SIB7UL-Interference：上行干扰信息（-110～-70）；Prach-Information-SIB5-List；Prach-Information-SIB6-List,optional；ExpirationTimeFactor：更新周期。1.系统广播消息⑦SIB11FACHmeasurementoccasioninfo；Measurementcontrolsysteminformation。⑧SIB18IdlemodePLMNidentities；ConnectedmodePLMNidentities。1.系统广播消息UE要接受网络服务，必须首先建立RRC连接，然后再利用该接入层连接与核心网进行非接入层的信令交互。由于UTRAN可以决定接入UE的初始连接状态（CELL_FACH或CELL_DCH），也就是说DCCH映射的公共传输信道不同，对应的RRC流程也不相同。1）RRC_CONNECTION_REQUEST2. RRC连接消息图3-44RRC_CONNECTION_REQUEST消息结构2）RRC_CONNECTION_SETUP&RRC_CONNECTION_SETUP_COMPLETE当DCCH映射在公共信道（RACH/FACH）时，RRC连接（SRB）就不需要建立无线链路，但是业务建立（TRB）时，由于DTCH映射在专用信道（DCH），因而会建立无线链路，RRC连接也会重新建立在专用信道上；当DCCH映射在专用信道（DCH）时，RRC连接（SRB）需要建立无线链路，在业务建立（TRB）时，因为DTCH也要映射在专用信道（DCH），会增加DCH.，从而导致无线链路重配置。对这两种情况，UE发起的RRC连接请求消息都是相同的。2. RRC连接消息图3-45RRC连接建立后UE处于CELL_FACH状态图3-46RRCCONNECTIONSETUPCOMPLETE消息信元图3-47RRCCONNECTIONSETUP消息信元图3-48RRCCONNECTIONSETUPCOMPLETE消息1）性能指标①CN：接入成功率和接续时延。接入成功率是指UE的NAS层主动发起呼叫或因接收寻呼而被动接入网络的成功率。接续时延是指从接入到业务连接建立的时间。②RAN：RRC连接建立的成功率、小区搜索和选择的时间、随机接入的速度。3. 接入过程的性能2）影响性能的因素①Tcell的设置小区Tcell的分辨率为256chip，Tcell可以设置的范围为：0~9。②邻区列表③Doppler频移④用户分布⑤地物的差异3. 接入过程的性能初始发射功率计算公式如下： Preamble_Initial_Power=PrimaryCPICHTXpower-CPICH_RSCP+ULinterference+ConstantValue在实际环境中，即使UE的开环功率估计完全准确，由于UE离基站的距离不一样，地物环境也不同，因而其经过开环功率估计之后所发的信号到达NodeB的实际效果是不一样的。举例说明是：在NodeB同样是Ec/N0为-21.5,在静态信道，捕获概率是99%左右，但在case3信道，这样的信道捕获概率连70%都不到。3. 接入过程的性能1．接入流程2．接入过程的消息接入问题分类及优化方法接入问题案例分析技能实训：接入问题分析课程内容课程内容1）接入失败的定义①Analyser定义的接入失败②TEMS定义的接入失败1. 接入失败的分析流程图3-49数据分析主流程②寻呼问题分析流程寻呼问题一般表现为：主叫完成RAB指派以及CCSetup，在等待Alerting消息的时候收到CN发来的Disconnect直传消息。出现寻呼问题的原因主要有下图3-50所示的几类：RNC没有下发page消息、寻呼信道或寻呼指示信道的功率偏低、UE发生小区重选等。1. 接入失败的分析流程图3-50寻呼问题分析流程③RRC连接建立问题分析流程RRC连接建立的过程主要包括几个步骤：UE通过RACH信道发送RRCConnectionSetupRequest消息，RNC通过FACH信道发送RRCConnectionSetup消息，UE在建立下行专用信道并同步后通过上行专用信道发送RRCConnectionSetupCMP消息。RRC建立失败一般有下面几类原因：上行RACH的问题、下行FACH功率配比问题、小区重选参数问题、下行专用初始发射功率偏低、上行初始功控问题、拥塞问题、设备异常问题等,如图3-51。1. 接入失败的分析流程图3-51RRC连接建立问题分析流程3）话统数据分析流程1. 接入失败的分析流程4）其它数据分析流程①跟踪数据分析流程：跟踪数据主要是RNC的单用户跟踪和各个接口的信令跟踪，分析方法可以参考路测数据的分析流程。②告警数据分析流程。③用户投诉分析流程。1. 接入失败的分析流程1）工程参数工程参数调整主要包括天线的方向角、下顷角、天线的波瓣宽度以及天线的增益等。一般来说只有在解决覆盖导致的接入问题的时候才会考虑调整这些工程参数。在进行这些调整的时候注意对小区原来的覆盖区域的信号质量的影响。2.接入失败的调整方法2）小区参数①FACH信道的发射功率②PCH信道的发射功率③PICH信道的发射功率④小区重选参数⑤AICH信道的发射功率⑥PRACH的相关参数2.接入失败的调整方法1．接入流程2．接入过程的消息接入问题分类及优化方法接入问题案例分析技能实训：接入问题分析课程内容课程内容1）寻呼相关信道功率配置不合适和寻呼相关的有PICH和PCH两个信道，当这两个信道的功率配置偏低不能满足UE的解调的要求时，UE不能正确的接收寻呼消息。如果网络的覆盖较差，可以考虑提高PCH、PICH的功率。1. 寻呼问题2）寻呼时UE进行位置更新这种情况通常发生在UE进行3G/2G间重选，在UE还没有完成位置更新时，对此UE的寻呼消息在UMTS网络中下发，UE将收不到。一般3G到2G的重选需要5s的时间，在这5秒中对该UE的寻呼将会失败。当UE的LAC变化也有可能会出现寻呼失败，不过UE重选到目标小区和位置更新的时间比较短，从IU口来看不会出现寻呼失败。1. 寻呼问题3）UE隐式分离引起寻呼失败UE一般情况下要周期性的进行位置更新，核心网也有一个定时器，一般该定时器要比周期性位置更新的定时器要长，在定时器设置的时间内没有收到该用户的位置更新就会发起隐式分离，同时会将该用户的呼叫允许标准清除，那么对该用户的寻呼将会失败。出现这种情况可能的原因是：UE长时间处于覆盖的盲点，现在的网络一般是GSM全覆盖，在没有UMTS网络覆盖的情况下将会重选到GSM，所以这种情况的可能性不大。还有一种是误操作，如直接拔掉手机电池或者直接拔掉USIM卡。1. 寻呼问题一个典型的小区重选导致RRCConnectionRequest重发的案例。现象：两次UE重发请求消息之间的时间间隔大概是1.2S，如下图3-53。2. 小区重选问题图3-53小区重选导致RRCConnectionRequest重发1）分析按照目前系统参数基线配置，Treselection为1，Qhyst2为2dB，Qoffset2为0dB，Sintrasearch为5。当目标小区的信号优于本小区的信号时，最快也需要1秒钟才可以重选完成，因此目标小区和本小区的信号变化类似上面描述的现象，从而小区重选参数优化的余地不大。因为Treselection最小只能设置为1；如果设置为0，因为DRX最小只能设置为0.64秒，导致重选的时间需要8*DRX，远大于1秒，并且协议规定目标小区需要比原小区的Ec/Io高3dB。2. 小区重选问题2）解决方法为了尽量减少小区重选的时间，尝试将Qhyst2修改为0，SintraSearch修改为7，测试发现在步行时会出现乒乓小区重选，而重选的时间没有减小。所以建议Qhyst2保持为2dB不变，而SintraSearch的设置尽可能的使UE早点启动同频测量，在对UE的功耗影响不大的前提下，建议Sintrasearch设置为7。2. 小区重选问题1）上行接入信道参数设置不合适①现象与分析上行接入信道参数设置不合适导致RRC建立问题，如图3-54。接入信令消息如图3-55。3. RRC建立问题图3-54上行接入信道参数设置不合适图3-55接入信令消息将以上消息时间对齐后发现RNC响应的是UE发上来的第二个RRC建立请求。此时下行信号质量如下图3-56。3. RRC建立问题从图3-56可以看出，此时下行的信号质量很好，上行的信号应该不会很差，为什么上行第一次不能接入呢？随后进行了静止测试，问题重现。经过分析，RNC没有收到RRCConnectionRequest消息。这个小区的信号强度：RSCP为-60~-70dBm，Ec/No为-2~-4dB。开始怀疑是干扰导致的问题，在该小区存在有规律的干扰参见下图3-57。3. RRC建立问题图3-57该小区存在有规律的干扰通过对采样数据、RNC消息、UE的消息以及记录的RTWP，发现在出现CallFail前后1分钟内都没有干扰，所以这个问题可能和干扰还没有关系。随后做了以下的测试来定位问题的原因所在： 采用高通手机（6200）进行了测试，在1个多小时的呼叫中，没有出现一次类似的现象。在这个期间干扰依然存在，说明高通测试手机没有问题。 为了排除AICH的问题，将AICH的功率提高到0dB，测试Moto手机，还是有问题。3. RRC建立问题 将AICH的功率恢复到-7dB，将Preamble的重传次数从8提高为20次。测试了1个多小时，问题没有出现。 由于是在室内静止测试，信号很稳定，并且信号很强，Ec/Io为-3左右，RSCP为-50dBm左右。怀疑是否是在信号很好的地方MOTO的功率估计有问题，通过加下行负载将下行的Ec/Io降低到-7dB左右，问题依旧。 3. RRC建立问题 为了进一步确定是否干扰导致的问题，选择深夜测试，此时从RTWP来看没有干扰。测试了1个多小时还是出现了4次重发Request的现象，有两次Callfail。通过UE的系统消息和NodeB的干扰记录对比分析，干扰确实及时更新了。有Request重传的时间段里，前后系统消息里的干扰水平都没变（-105dB）。这进一步说明MotoRequest重传问题与外部干扰无关。通过以上的测试可以得到这样的结论：该问题和上行干扰没有关系，和AICH的功率配置也没有关系。由于高通手机6200也没有问题，说明是MOTO上行RACH信道的问题。3. RRC建立问题②解决方法修改Preamble的重传次数，在随后的测试中没有再出现这种问题。3. RRC建立问题2）AICH信道功率设置不合适AICH信道的功率配比直接影响UE对AI的解调，如果这个功率偏低会导致UE解调AI误码，将不能完成接入的过程。AICH的功率较早前设置为-12dB，这类问题比较多。现在的基线配置-6dB，完全可以满足已知的MOTO、高通、NEC等手机的AICH在Ec/Io为-12dB情况下的解调。不过AICH的解调性能不同的UE差别较大，对于没有测试过的UE在出现PRACH的问题时需要关注AICH的功率配比。3. RRC建立问题3）FACH信道功率设置不合适①现象与分析3. RRC建立问题图3-59采集的信号强度3. RRC建立问题图3-60第二次接入时采集的消息图3-61第二次接入时采集的信号强度由于下行覆盖比较差，第一次UE发起了接入请求，RNC收到了RRC建立请求消息并且下发了RRC建立消息，但下行的信号比较差，UE没有收到。2秒钟后UE发起第二次接入，此时下行信号的强度在-13dB左右，接入成功。可以看出当下行信号Ec/Io低于-12dB以后不能保证下行FACH的正确接收。如图3-60和图3-61。当前FACH的功率配比是-1dB，这个配比值是在外场测试出FACH的Ec/No和功率配比值的关系曲线后，假设小区边缘的Ec/Io为-12dB的情况下给出的建议值。为了提高FACH在-14dB情况下的接收成功率，同时结合我们异系统测量的启动测量门限，建议将FACH的功率配比提高2dB。3. RRC建立问题②解决方法修改FACH的功率配比为+1dB后测试，在KPI测试路线上没有发现UE下行接收不到RRCSetup消息而导致接入失败的问题。3. RRC建立问题4）下行专用信道初始功率配置不合适下行的初始发射功率由RNC根据当前的Ec/Io计算获得，并且在上下行已经同步进行内环功控前，初始发射功率维持不变。所以如果这个功率计算值偏小的话，会导致UE下行不能同步、导致RRC建立失败。当出现UE收到RRCConnectionSetup消息而没有发RRCConnectionSetupComplete消息时，可以查看UE发射接入请求时的Ec/Io和下行的码域发射功率来确认是否是下行初始发射功率的问题。当前RNC计算的初始功率发射功率大部分情况来说是偏高的，所以出现这类问题的概率较小。3. RRC建立问题1）RNC直接拒绝RAB的建立请求2）IUB口准入拒绝3）UE回应RB建立失败4）空中接口RB建立失败4. RAB和RB建立问题UE在RRC建立完成到RAB指派之间或RB建立完成之后都有可能进行切换，如果在这个期间切换失败会给用户带来主观上的接入失败。参见下面的一个例子，在Anylze里表现为一次接入失败。1）现象与分析5. 切换失败5. 切换失败图3-63单用户跟踪消息图3-64小区信号强度如图3-62、图3-63和3-64所示，从RNC的信令可以看出，121号的小区信号很快变差，此时要加入56号小区，但是RNC下发的ActiveSetUpdate消息UE已经接收不到。2）解决方法此类问题的解决方法，主要是调整软切换的参数，使得目标小区尽早地加入。5. 切换失败1）失败原因是MACFailure①问题描述和分析此问题一般在刚开始使用的新卡经常出现，主要原因是没有将USIM卡设置与HLR中相同的Ki和OP（OPc），导致鉴权失败，原因值为“MacFailure”。定位方法：检查开户信息中的该IMSI的Ki值和OP（OPc）值是否相同。②解决方法检查开户信息中的Ki值和OP（OPc）值是否相同，将USIM卡的Ki和OPc值烧成与HLR中相同的值。6. 鉴权问题2）同步失败（syncfailure）①问题描述和分析USIM认为从VLR/SGSN收到的SQN不满足要求，返回同步失败，由于HLR内部处理机制的问题，进行鉴权计算的进程不能区分CS域鉴权请求和PS域鉴权请求，所以无法分别分配CS和PS的SQN的Index值，导致在CS域和PS域交叉进行时USIM卡会覆盖原来的PS域或CS域的SQN值，结果偶尔会出现同步失败。6. 鉴权问题②解决方法同步失败后会再进行一次鉴权，此时因为根据USIM卡中保存的SQN值重新取了鉴权集，所以不会同时出现两次失败情况。6. 鉴权问题①现象与分析手机不支持配置的加密算法、RNC和核心网加密模式配置不匹配，如MSC只配置了加密算法UEA0，而RNC只设置为支持UEA1，此时Iu接口会出现加密模式拒绝。在RRCConnectSetupCMP消息中看手机上报的能力是否支持。查看MSC或SGSN跟RNC选择的加密模式是不是匹配，即MSC或SGSN支持的加密模式和RNC支持的加密模式必须要有相同的