TD-LTE系统间互操作方案研究-for安徽培训.ppt

1、研究院 2012年8月,TD-LTE与2/3G互操作方案研究,数据业务互操作方案及分析,扩大规模试验LTE互操作测试规范介绍,提纲,LTE与2/3G互操作概述,1,2,3,2,LTE与2/3G互操作概述,终 端 形 态,导入期：终端以数据业务为主,优化期：终端引入语音业务,普及期：多业务规模发展,2011,2012,2013,2014,2015,数据卡、MIFI、平板电脑等数据类终端,多模单待：CSFB手机,双待手机 （ LTE+TDs/GSM 和LTE/TDs+GSM）,多模单待：SRVCC手机,数据业务互操作,话音解决方案， 数据业务互操作,互操作仅用于保证业务连续性，提升用户体验；不引入

2、互操作，多模终端仍能正常驻留并进行业务 目标：以尽可能小网络改造、产业支持的代价，满足用户业务连续性、高速率的需求 考虑到不同业务的需求，数据和语音两类终端的互操作策略需统筹考虑,扩大规模试验LTE互操作测试规范介绍,提纲,LTE与2/3G互操作概述,1,2,3,数据业务互操作技术方案,2,数据业务互操作方案分类以及应用情况,根据LTE与2/3G网络间是否支持互操作及对互操作功能的支持程度， LTE与2/3G系统间互操作策略存在以下3种选择,实施代价,空闲态,连接态,LTE无覆盖后需25s重选至2/3G网络，返回LTE重选时延约1 2s,LTE脱网约1020s后恢复2/3G网络信号；返回LTE

3、需中断信号1s，返回及时性依赖于终端实现(理论分析),中远期对深度互操作的需求 未来部署语音业务解决方案时，需要升级网络及终端产业支持深度互操作 LTE规模发展后，需要引导业务使用过程中尽量切换到LTE网络中，保证用户体验并提升LTE网络利用率，需要支持深度互操作 应用建议 向业界明确深度互操作技术需求，推动产业界尽快支持，中远期引入,LTE与GSM之间的互操作策略 由于GSM网络覆盖完善且仍存在较长的生命周期，因此可作为保证LTE连续性的基础 考虑到LTE与GSM之间的业务体验落差过大，建议仅考虑无切换的简单互操作方案以尽量降低实施代价 LTE与TD-S之间的互操作策略 若TD-LTE使用1

4、.9GHz或更低频段且与TD-S共站部署，则覆盖区域内LTE与TD-S之间无互操作需求 在未使用1.9GHz的区域内，鉴于TD-L主要面向数据业务，且终端形态主要为数据卡、MiFi、CPE等，建议近期考虑简单互操作方案以加快部署,数据业务互操作方案建议,近期方案应用建议,中远期方案应用建议,互操作方案及分析,话音解决方案及分析,提纲,LTE与2/3G互操作概述,1,2,3,数据业务互操作技术方案,2,测试基本情况,测试目的 测试验证TD-LTE与TD-SCDMA系统间采用简单互操作方案时 TD-LTE与TD-SCDMA系统间空闲态小区重选的成功率和重选时延 UE在数据业务连接态下从TD-LTE

5、系统脱网重建到TD-S系统的时延，以及不同时延要求的业务体验情况 测试范围 LTE系统厂家（4个）：诺西、阿朗、华为、爱立信 芯片厂家（3个）：中兴微（单芯片）、联芯（单芯片）、创毅视讯（双芯片） 测试时间 2012年4月18日-5月30日 测试例 TD-LTE与TD-SCDMA系统间空闲态小区重选 TD-LTE-TD-SCDMA数据业务连接态脱网重建测试 TD-LTETD-SCDMA数据业务连接态脱网重建测试（双芯片终端测试）,重选成功率：97.12%，失败原因主要为系统消息未解出 重选时延 TD-L到TD-S重选：平均不可及总时延为2.3044.5s，与GSM到TD-S重选时延相当，符合预

6、期；部分时延较长主要为RAU时延长，需进一步定位原因 TD-S到TD-L重选：平均不可及总时延为0.432.572s，比TD-L到TD-S的重选时延短，符合预期；部分时延较长主要为TAU时延长，需进一步定位原因,终端空闲态重选时延基本符合预期，重选性能有进一步优化空间 网络问题需进一步定位原因,互操作测试结果（1/2）,空闲态重选,空闲态重选详细测试结果,互操作测试结果（2/2）,用户体验：非实时类数据业务脱网重建后业务基本可自动恢复，对用户影响不大；实时类数据业务在脱网重建时延大于30s以后，业务窗口会推出，需手动恢复业务 下载类业务：脱网重建过程中业务中断下载，重建后绝大多数情况可自动恢复

7、连接 在线视频业务：脱网过程中，若有缓存的内容播放，则用户对脱网重建无感知；若无缓存的内容播放，则会出现缓冲状态 在线音乐类业务：业务对速率要求低，且有缓存，用户对脱网重建无感知 实时类业务：脱网重建过程业务中断，中断时延小于30s时，QQ视频/飞信视频窗口不退出，停留在脱网时刻的画面，网络重建后业务自动恢复；中断时延大于30s时，业务窗口退出，网络重建后需手动恢复业务 脱网重建时延：平均不可及总时延15.66-45.40s，主要是搜网的时延较长，不同芯片厂家的时延有一定差异,连接态脱网重建,数据业务连接态脱网重建不可及时延控制在30s以内，业务可自动恢复 终端脱网后搜网的性能有进一步优化空间

8、 终端和网络目前实现的一些机制/策略有待进一步规范,连接态脱网重搜详细测试结果,数据业务互操作方案及分析,扩大规模试验LTE互操作测试规范介绍,提纲,LTE与2/3G互操作概述,1,2,3,2,测试规范介绍,目标一：明确不同场景下LTETD-S重选判决门限ThreshX-High,原则：保证终端业务接入成功率的前提下控制终端尽量驻留LTE网络,同二阶段LTE/TD-S简单互操作方案测试，主要进行基本功能验证和性能摸底,在二阶段规模试验基础上，扩大并深化了LTE简单互操作的测试的内容，除了基本的功能、性能测试验证，还包括不同场景下，互操作参数配置优化方案的探索,原则：避免乒乓效应的前提下控制终端

9、尽量尽快返回LTE驻留,目标二：摸索对应的TD-SLTE重选判决门限ThreshX-low,目标三：探索连接态相关定时器参数配置,原则：在避免不必要的脱网的前提下，控制终端及时选择性能更好的网络承载业务,谢 谢！,互操作具体方案：脱网重搜,方案介绍单、双芯片终端必须支持的标准方案 单/双芯片终端在缺失LTE覆盖发生脱网时，需要脱网重搜至新的网络驻留 脱网重搜过程中，终端按照初始小区选择流程首先进行LTE全频带扫频 确认无合适LTE小区可接入后，再根据终端多模能力，搜索其它网络模式小区接入驻留(空闲态)或继续业务（连接态） 脱网重搜存在的问题 LTE脱网后，终端会首先尝试搜索LTE小区，因此会对

10、LTE进行全频段扫频，再执行其它网络模式频点的搜索，因此在缺失LTE覆盖的场景下，将增加终端脱网的时间，而脱网期间，用户未接入任何网络，处于无服务状态，因此脱网时延是影响用户业务体验的重要因素 脱网重搜优化建议 为提高用户业务体验，需要优化终端搜网流程，以缩短终端脱网时延。目前考虑通过缩短LTE扫频时间来实现；而LTE小区若能在广播中下发周边LTE邻区、2/3G邻区的频点信息，终端也可以在脱网重搜时优先针对这些频点进行测量，以提升终端脱网重搜效率,互操作具体方案：背景搜索,方案介绍工信部对单、双芯片终端无互操作时为实现2/3G返回LTE要求的非标准方案 单、双芯片终端由2/3G网络返回LTE网

11、络时，按照设定的搜索周期对LTE全网的所有频段进行测量，一旦搜索到合适的LTE小区就立刻返回 双芯片终 端空闲态和连接态都需支持背景搜索 单芯片终端空闲态需支持背景搜索，连接态难度较大，因此未做要求 背景搜索存在问题 目前终端在进行背景搜索时，一般对LTE全网所有频段进行测量，选择接收信号功率最好的小区接入，导致终端背景搜索耗时长、发热量大、功耗高 背景搜索优化建议 为提高终端背景搜索效率，减小功耗，可以考虑在2/3G小区能广播中下发周边LTE邻区的频点信息，终端在进行背景搜索时可仅针对这几个频点进行测量，可有效提升终端背景搜索效率,TDs 覆盖,GSM覆盖,TD-LTE 覆盖,简单互操作具体

12、方案：空闲态重选,对用户体验的影响 执行重选时用户无法支持主被叫 频繁重选导致终端耗电增加待机时间缩短,对现有2/3G网络的影响 需软件升级LTE覆盖区内所有2/3G现网无线设备： 2/3G小区广播中支持LTE邻区 重选优先级等新参数的配置,单芯片终端空闲态唯一可用互操作技术方案，必须升级2/3G现网设备实现,简单互操作具体方案：空闲态重选方案概述,用户空闲态 只能通过小区重选,与2/3G系统间小区重选区别 LTE系统引入优先级概念，不同系统小区配置不同优先级，通常配置LTETDsGSM，以保证数据业务尽可能在LTE进行，提升用户业务体验 LTE或TDs小区的优先级配置可精确至频点，GSM小区

13、可精确至一段频率范围内的一组频点 流程描述 测量控制阶段 系统广播下发邻区配置及测量重选参数； 终端根据测量启动及重选判决准则，进行测量和决定重选 重选执行阶段 此过程用户无法进行主被叫,由于LTE广播周期短，信令交互效率高，因此终端接入LTE的重选时延短，理论值仅750毫秒,简单互操作具体方案：空闲态重选方案性能及改造分析,重选时延性能分析,现网设备改造分析：2/3G无线设备需软件升级支持LTE邻区及重选相关参数的广播,设备支持情况较好， LTE及3G设备均已支持且已测试，2G设备已支持尚未测试 单芯片数据终端已普遍支持LTE与TDs间的小区重选，但尚未完成LTE与GSM间小区重选功能的开发

14、,产业支持情况,深度互操作具体方案：连接态切换概述,终端在专用信道模式下（业务连接态下），按照网络的控制进行异系统邻区测量上报并在满足一定触发条件下，接入网络指定的目标异系统小区继续数据传输的过程,切换：连接态互操作方案,切换有多种具体实现方案，流程不同，涉及网元及具体操作也不同，目前LTE与2/3G系统间数据业务连接态下可用的切换方案分为两类： 目标网络不预留资源：终端在目标网络接入后需执行附着并重新申请资源恢复业务，实际流程类似于重选，性能较差，但实现相对简单，存在多种实现方式，可进一步细分为 网络不传目标小区广播：终端以重选方式接入目标小区，需读取广播 网络传递目标小区广播：终端直接接入

15、目标小区发起业务请求，无需读取广播 目标网络预留资源：终端接入目标网络后可直接使用预留资源恢复业务，与现网2/3G话音业务切换流程类似，性能较好，但实现相对复杂,切换方案分类,备-LTE系统引入优先级,LTE系统中引入了重选优先级的概念，2/3G系统广播消息中也增加相应字段，支持与LTE系统基于优先级的小区重选 网络可配置不同频点或频率组的优先级，通过广播在系统消息中告诉UE，对应参数为cellReselectionPriority，取值为（0.7） 优先级配置单位是频点，因此在相同载频的不同小区具有相同的优先级 通过配置各频点的优先级，网络能更方便地引导终端重选到高优先级的小区驻留达到均衡网

16、络负荷、提升资源利用率，保障UE信号质量等作用 重选优先级也可以通过RRC Connection Release消息告诉UE，此时UE忽略广播消息中的优先级信息，以该信息为准 网络能主动引导UE进行系统间小区重选，完成CS域话音呼叫等,2G系统在SI2quarter中广播LTE邻区及本小区优先级信息，3G系统在SIB19中广播,备-小区重选测量启动及判决(TD-LTE到异系统),异系统测量启动 异系统频率优先级高于服务小区，或 异系统频率优先级低于/等于服务小区，且服务小区SServingCell = Snonintrasearch (Snonintrasearch：异系统启动测量门限) 重选

17、判决准则 重选至高优先级RAT（优先级按频率设置，一般无同优先级的异系统邻区) 优先级高的RAT满足：终端测量到的异系统信号强度SnonServingCell,x持续TreselectionRAT时间均大于Threshx, high ，且UE已在当前小区驻留1s以上 重选至低优先级RAT 服务小区所在频率、系统内、外高优先级邻区的测量值均不满足上述准则，且在TreselectionRAT时间内，SServingCell Threshserving, low ，且存在低优先级异系统邻区信号强度SnonServingCell,x 大于Threshx, low， 重选时应保证UE已在当前小区驻留1s

18、以上,备-小区重选测量启动及判决(GSM到异系统),异系统测量启动 异系统频率优先级高于服务小区，或 异系统频率优先级低于/等于服务小区，服务GSM小区RLA_C低于Thresh_priority_search 重选判决准则 重选至高优先级RAT 高优先级异系统小区的S_non-serving_xxx持续T_reselection大于Thresh_xxx，向高优先级重选 重选至低优先级RAT 当前小区及系统内小区的S_serving 低于 Thresh_serving_low时，满足以下条件时可进行重选： 1. 低优先级异系统频率的S_non-serving_xxx持续T_reselectio

19、n大于Thresh_xxx 2. 如果没有小区满足条件1，且S_non-serving_xxx大于S_serving + hysteresis （H_Prio) 重选时应保证UE已在GSM小区驻留5s以上,备-小区重选测量启动及判决(TD-SCDMA到异系统),异系统测量启动 异系统频率优先级高于服务小区，或 异系统频率优先级低于/等于服务小区，且Srxlev-ServingCell = Sprioritysearch1 或 Squal-ServingCell = Sprioritysearch2 ，则UE需要进行低优先级inter-RAT层的测量 重选判决准则 重选至高优先级RAT 在Tre

20、selection时间间隔内，高优先级异系统强度Srxlev-nonServingCell,x大于Threshx,high 重选至低优先级RAT 在Treselection时间间隔内，Squal-ServingCell 0 ，或 Srxlev-ServingCell Threshserving,low ，并且低优先级异系统强度Srxlev-nonServingCell,x大于Threshx,low,备-广播消息中的邻区信息及测量配置相关参数,SI2 Quarter下发服务小区相关配置信息 服务小区优先级：GERAN_PRIORITY 异系统测量启动门限：Thresh_priority_sear

21、ch 重选门限：Thresh_GSM_low 基于优先级的迟滞：Hysteresis（H_Prio） 重选门限： ThreshX-high，ThreshX-low 接收信号最小值：Qrxlevmin 重选判决时间：T_reselection,SIB7中下发GERAN邻区及相关配置信息 频点：geran-BCCH-FrequencyGroup 优先级：geran-CellReselectionPriority 重选门限：ThreshX-High, ThreshX-Low 接收信号最小值：Qrxlevmin 重选至GERAN判决时间：TreselectionGERAN,LTE 系统,GSM系统,在

22、SIB19中下发服务小区相关配置信息 服务小区优先级：Priority 异系统测量启动门限：Thresh_priority_search 重选门限：Thresh_serving_low 接收信号最小值：Qrxlevmin 重选门限：ThreshX-high，ThreshX-low,TDs系统,在SIB19中下发TD-LTE邻区信息及黑名单 TD-LTE邻区频点：EARFCN 测量带宽：Measurement Bandwidth 优先级：E-UTRAN_Priority 每载频被禁止的PCID列表：Blacklisted cells per freq list,SI2 Quarter下发TD-L

23、TE邻区信息及黑名单 TD-LTE邻区频点：EARFCN 优先级：E-UTRAN_Priority 禁止小区（黑名单方式）:Repeated E-UTRAN Not Allowed Cells struct 每载频被禁止小区的PCID：Repeated E-UTRAN PCID to TA mapping,SIB6中下发UTRAN邻区及相关配置信息 频点：UTRA-CarrierFreq 优先级：UTRA -CellReselectionPriority 重选门限：ThreshX-High, ThreshX-Low 接收信号最小值：QRxlevmin 重选至UTRAN判决时间：Treselec

24、tionUTRA,备-空闲态小区重选相关广播参数介绍,TD-LTE系统广播重要参数介绍,注：表格中小区功率级别值S = Qmeas,s QrxLevMin Pcompensation 其中Pcompensation = max (UE_TXPWR_MAX_RACH P_MAX, 0)，已假设取值为0,备-空闲态小区重选相关广播参数介绍,TD-SCDMA系统广播相关参数介绍 GSM系统广播相关参数介绍,注：表格中小区功率级别值S = Qmeas,s QrxLevMin Pcompensation 其中Pcompensation = max (UE_TXPWR_MAX_RACH P_MAX, 0)

25、，已假设取值为0,备-目标网络不预留资源不传目标小区广播方案介绍,方案特点:方案实现只涉及源网络无线网络设备，需软件升级无线设备支持方案流程相关信令的配置和下发，并实现相应的无线资源管理算法以正确执行重选判决以及目标小区的选取，因此，方案实现存在一定难度 方案分类：因不同网络系统对信令定义的差异，网络控制的不传目标小区信息的方案可进一步细分为三种技术方案，包括 Cell Change Order (CCO) RRC重定向 NC2模式的重选,技术方案简介,三种技术方案原理介绍,方案特点比较,备：目标网络不预留资源传递目标小区广播方案介绍,增加参数说明,随着网络性能不断提升，LTE已具备较强的数据

26、传输能力，在已有的CCO和RRC重定向方案基础上，通过网络增加RIM (Ran Information Management )过程功能，LTE可获取2/3G邻区的系统信息提前下发给终端，以加速终端完成切换过程,技术方案简介,传递目标小区方案新增信息及作用分析 CCO with NACC 增加目标小区广播消息：方案性能提升，需升级GSM无线网、核心网(需支持RIM流程) RRC重定向with Sibs 新增信息如下表：方案性能和可靠性均获提升，需升级2/3G无线网、核心网(需支持RIM流程和R9 RRC重定向with Sibs功能),需2/3G现网升级BSC/RNC 以及SGSN,备：目标网络

27、预留资源PS切换方案介绍,方案原理：源网络下发切换命令前，目标网络已完成资源预留，进一步减少终端切换失败概率的同时可缩短切换时延 方案优缺点分析 优势：方案应用范围广，LTE与2/3G间双向均适用；方案适用性强，可用于实现CSFB支持话音业务，且由单向升级为支持双向十分简单；方案性能好，业务中断时延可控制在百毫秒级 劣势：PS切换流程涉及源网络无线网和核心网以及目标网络核心网大量网元设备，复杂度高，影响范围广，实现难度大,切换准备阶段,切换执行阶段,时延：小于300ms,PS Handover,PS切换相关信令及参数介绍,方案可靠性高，网络下发包含CCO字段的切换命令，可携带目标邻区频点、小区

28、ID等较多信息引导终端接入目标小区，（邻区频点可由网络根据终端测量上报结果选择，也可由网络直接配置）；终端完成重选前，源小区会保留其所有资源，若流程失败终端仍可返回源小区 方案适用性低，仅LTE到2G适用,备-网络控制的重选（不传目标邻区信息）方案技术原理-1,CCO时延：秒级,CCO(Cell change order)方案介绍,RRC重定向(RRC release with redirection)方案介绍,方案可靠性低，网络发起RRC连接释放，消息仅携带目标小区频点，终端需自行完成小区搜索，存在一定失败的风险；RRC释放消息下发的同时即源小区会删除用户所有资源，若流程失败终端不可返回源小

29、区 方案适用性高，LTE到2G、LTE到3G以及3G回LTE均适用,RRC重定向流程图,CCO流程图,重定向时延：秒级,TDs现网目前采用此方式控制终端接入GSM，保障用户数据传输的连续性,终端根据网络下发的测量控制进行邻区测量并向GSM网络发送测量报告 网络下发携带目标LTE邻区频点、测量带宽及小区ID的PCCO (Packet Cell Change Order)命令控制终端执行重选，接入目标LTE小区恢复数据传输 具体重选触发条件，协议未明确定义，除基于网络覆盖，保证业务连续性外，还可用于实现系统间负荷分担,备-网络控制的重选（不传目标邻区信息）方案技术原理-2,NC2模式的重选：仅用于

30、GSM系统控制终端执行重选,NC2模式的重选GSM相关参数介绍,NC2模式时延：毫秒级 (LTE广播读取时间较短),备-PS HO方案参数介绍,LTE系统相关参数介绍 TDs系统相关参数介绍,TD-L到TD-S重选：重选成功率98.4%；平均不可及总时延为2.3044.5s，与GSM到TD-S重选时延相当，符合预期 联芯终端：在华为和爱立信两网下时延相近，平均时延约2.346s 中兴微终端：在诺西网络下时延与联芯终端相近，但TD-L（阿朗）重选到TD-S（华为）下RAU时延长（2.6-6.7s） TD-S到TD-L重选：重选成功率95.8%；平均不可及总时延为0.432.572s，比TD-L到

31、TD-S的重选时延短，符合预期 联芯终端：在华为、爱立信网络下平均时延分别约0.43s、2.572s，差异较大。原因：爱立信网络TAU时延较长（1.8-3.9s） 中兴微终端：诺西网络下第二段时延较短，原因：测试路线的问题，较多TD-L A小区-TD-S - TD-L A小区重选过程，由于终端对最近一次异系统小区A系统广播消息有记忆，使得时延短(4ms)，去除之后0.184s；阿朗网络下第二段时延较长（0.935s），原因：中兴微终端需要读到SIB6才发起RRC连接请求，测试网络SIB6广播周期为640ms 第一段时延由于联芯终端使用了测量阶段的同步信息，时延比中兴微短,备-空闲态重选测试结果,测试结果与结论,注：第一段时延：重选判决 第一条广播消息 第二段时延：第一条广播消息 RRC Connection Request 第三段时延：RRC Connection Request TAU Accept/RAU Accept,网络/终端,TD-S到TD-L背景搜索重建时延（创毅终端）：2030s （由于无配套路测软件，且芯片厂家无法检测TD-S模式相关信令，时延由Dumeter粗略统计）,备-连接态脱网重建测试结果(1/3),TD-L到TD-S脱网重建时延：在LTE脱网时的RSRP约为-120-130d