中国电信4G与3G互操作优化探讨

【摘 要】在中国电信4G网络及用户规模快速增长的背景下，基于4G与3G互操作机制提出了典型互操作场景分类及互操作设置原则，通过多种场景测试的3G/4G覆盖及业务速率的关联分析，提出互操作参数设置调整方案，并开展试点调整及影响评估，为中国电信4G与3G互操作设置的优化、用户体验的提高等提供了参考。

【关键词】LTE EV-DO 互操作 用户体验

[Abstract] With the fast increase of 4G network and customers of China Telecom， typical interoperation scene classification and its configuration rule based on the interoperation of 4G and 3G were presented. Multiple scenes were tested on 3G/4G coverage and service rate association analysis， and then the adjustment solution of interoperation parameter configuration was put forward. The pilot adjustment and impact evaluation were deployed to provide a useful reference to optimize 3G/4G interoperation configuration and improve user experience for China Telecom.

[Key words]LTE EV-DO interoperation user experience

1 引言

在中国电信移动通信网络中，4G与3G网络将长期共存，因此在中国电信4G网络及用户规模快速增长的背景下，4G与3G互操作体验也将成为影响用户体验的重要因素，需要重点关注。

根据4G与3G互操作的机制，可以对有关的互操作门限进行评估及优化，调整4G用户驻留4G与切换至3G的难易程度，以平衡用户在网感受与使用性能。

2 中国电信4G与3G互操作机制简述

在此，简要探讨4G与3G互操作的机制、流程。中国电信4G网络采用LTE技术，而3G网络采用EV-DO技术。

（1）4G向3G：空闲重选与重定向

终端驻留在4G网络，当4G信号变差时，在空闲状态可以通过小区重选来选择驻留3G网络，在激活态也可以通过重定向来切换至3G网络。

1）空闲态：4G向3G小区重选（高优先级至低优先级）

如果小区重选的目标系统的小区重选优先级小于或等于服务小区的优先级，需要在服务小区信号质量恶化时才启动对目标网络系统的测量。只有目标网络的质量达到一定要求，才发起系统间小区重选。

一般情况下LTE小区重选优先级高于EV-DO。也就是说，在LTE网络质量恶化到一定水平并且需要EV-DO小区信号满足一定要求时，UE才会启动向3G的小区重选。

2）激活态：4G向3G重定向

一般情况下，当处于4G业务态时，可以通过基于覆盖的盲重定向或基于覆盖测量的重定向方式，在LTE服务小区信号质量恶化到一定程度后放弃LTE网络，尝试在EV-DO网络发起业务请求。

基于覆盖的盲重定向：当终端驻留到4G发起业务时，如果LTE信号在一定时间（如640ms）内低于启动门限（如-120dBm），则启动从LTE到EV-DO的非优化切换，终端在基站指示的3G频点上搜索合适的小区进行驻留并重新发起业务。

（2）3G向4G：空闲重选（低优先级至高优先级）

终端在3G网络存在空口连接时，不会触发向4G的互操作。不过当断开3G空口连接后，可以通过空闲态小区重选的方式，在4G网络质量达到一定条件时重新选择驻留4G网络。

在LTE小区重选优先级高于EV-DO的情况下，4G/3G混合终端在EV-DO空闲态持续发起对LTE的测量，一旦LTE小区信号满足要求，则启动小区重选。

3 不同场景互操作设置原则及优化步骤

根据不同场景4G/3G网络结构差异及覆盖特点，结合用户移动特点，整理归纳4G/3G互操作设置的优化原则及步骤。

3.1 场景分类及互操作优化原则

根据不同场景4G/3G网络结构差异及覆盖特点，提出互操作设置的原则建议，具体如表1所示。

一般情况下，可以结合区域网络结构、环境特点、用户分布等因素综合考虑，将较大网元适当划小，再参考最接近的场景类型的优化原则进行4G与3G互操作的优化设置。

3.2 互操作设置评估及优化步骤

对各种场景4G/3G互操作设置的评估及优化，可以遵循如下步骤：

（1）划分场景类别：依据4G/3G网络结构差异、用户分布及移动性等因素，合理划分场景类别。场景比较复杂的区域，尽量细分场景，或重点考虑主要场景特点。

（2）现场测试分析：根据互操作场景特点，结合网络结构现状，制定适当的测试方案。安排测试地点及线路时，应尽量取得更多的4G弱覆盖样本。可以通过临时参数调整，在尽量不发生向3G互操作的情况下，同时对4G与3G网络进行覆盖及业务测试，重点分析该区域4G低电平采样点所在位置的3G覆盖及业务质量。

（3）评估当前设置：通过大量4G低电平采样点所在位置的4G/3G覆盖及业务质量对比分析，结合不同场景网络结构及移动性特点、用户负荷预留、上下行链路差异等因素，对现网互操作设置的合理性进行评估。

（4）合理调整优化：根据评估结果，若该场景现网设置存在优化空间，可结合用户在网感受、业务质量要求、网络连续性等因素，适当对重定向、重选等策略或参数进行调整。

（5）评估效果影响：通过测试、KPI指标分析等手段，对调整前后的重定向频率、顺畅程度等进行效果评估，并评估可能的负面影响，必要时进一步优化调整。

4 天津电信4G/3G互操作设置评估及优化

2015年6月至7月，选取天津市河北区（市区密集站点）、西青（不连续区域）、静海县城周边（覆盖边缘）、市区多个住宅小区进行4G/3G的DT（Drive Test，驱车测试）及CQT（Call Quality Test，拨打测试），对4G覆盖、速率与3G覆盖、速率进行了分析对比，并对互操作门限设置进行了试点调整及评估。

4.1 不同场景4G/3G覆盖及业务速率DT测评对比

根据多种场景DT、CQT测评分析结果，可以得到如下结论：

（1）在4G站点覆盖连续的城区场景，4G覆盖变差，一般3G覆盖也同步变差。室外环境RSRP（Received Signal Reference Power，接收参考信号强度）较好，很少低于-120dBm，速率一般明显优于3G速率。而住宅小区的4G深度覆盖衰减较快，存在弱覆盖区域。

（2）在4G覆盖不连续或存在覆盖边缘的区域，信号质量SINR（Signal to Interference-plus-Noise Ratio，信号与干扰+噪声比）相对城区连续环境下相同RSRP地点的SINR稍好，表明干扰程度相对较小。

（3）在多个住宅小区进行的CQT测试统计表明，在4G基站与3G基站分布相当的住宅小区中，RSRP在-122dBm时，PDCP速率的趋势线位置（平均值）稍高于4Mbps；而RSRP在-124dBm时，PDCP速率的趋势线位置（平均值）稍高于2Mbps。考虑到负荷差异以及反向功率限制，4G网络一般存在相对优势。测试样本中，RSRP与速率的关联如图1所示。

（4）目前，电信4G话务负荷较低，在进行数据下载时PDSCH（Physical Downlink Share Channel，下行物理共享信道）的RB（Resource Block，资源块）资源一般接近满比例调度。而进行数据上传时，受反向功率限制，在信号较差地点PUSCH（Physical Uplink Share Channel，上行物理共享信道）的RB资源比例明显降低，如图2所示。

由分析可知，受终端反向发射功率限制的影响，在4G覆盖差的地点的反向业务资源分配会受到影响，从而也会影响4G反向速率。

综合多个场景测评结果来看，目前对4G向3G业务态切换（重定向）门限（-120dBm）、空闲重选启动测量门限（-118dBm）的设置较为保守，具有一定的优化空间。

4.2 河北区（市区，基站密集场景）试点优化

根据天津市区4G/3G网络测试结果，在河北区进行互操作参数试点调整。

调整方案：考虑市区网络环境、用户分布、网络负荷差异及上行链路等因素，将4G向3G业务态切换（重定向）门限由-120dBm调至-122dBm；4G向3G空闲重选启动测量门限由-118dBm调至-120dBm；3G向4G重选的目标频点门限由-114dBm调至-116dBm。

根据话务性能统计，对调整前后重定向、流量吸收等进行了效果评估。

（1）重定向性能趋势

7月28日河北区下调重选及重定向门限（2dB）后，4G向3G重定向的次数平均减少32%，重定向比例下降接近2%。如图3所示。

分析表明，下调互操作门限后4G下切3G的难度加大，4G激活态重定向至3G的概率降低。

（2）流量吸收效果

7月28日河北区下调重选及重定向门限（2dB）后，4G流量增加约3%。如图4所示。

分析表明，下调互操作门限后4G下切3G的难度加大，4G用户在4G网络驻留及接入的概率提高，从而吸收了更多的流量。

（3）覆盖及重建比例等性能指标影响

7月28日河北区下调重选及重定向门限（2dB）后，统计指标中CQI优良比下降大约1.5%，RRC重建比例升高0.07%。如图5所示。

分析表明，由于4G下切3G的难度加大，在4G弱覆盖地点呼叫的概率稍有增多，发生重建的风险也会稍稍增大。

4.3 西青区（郊区，不连续覆盖场景） 试点优化

根据西青区（郊区不连续场景）4G/3G网络测试结果，进行互操作参数试点调整。

优化方案：考虑郊区基站分布差异、用户分布以及反向链路等因素，将4G向3G业务态重定向门限由-120dBm调至-124dBm；4G向3G空闲重选启动测量门限由-118dBm调至-122dBm；3G向4G重选的目标频点门限由-114dBm调至-118dBm。

根据话务性能统计，对调整前后重定向、流量吸收等进行了效果评估。

（1）重定向性能趋势

7月28日西青区下调重选及重定向门限（4dB）后，4G向3G重定向的次数平均减少56%，重定向比例下降7%。如图6所示。

分析表明，下调互操作门限后4G下切3G的难度加大，4G激活态重定向至3G的概率降低。

（2）流量吸收效果

7月28日西青区下调重选及重定向门限（4dB）后，4G流量增加约20%。如图7所示。

分析表明，下调互操作门限后4G下切3G的难度加大，4G用户在4G网络驻留及接入的概率提高，从而在4G网络吸收了更多的流量。

（3）覆盖及重建比例等性能指标影响

7月28日西青区下调重选及重定向门限（4dB）后，统计指标中的CQI（Channel Quality Indicator，信道质量指示）的优良比下降大约2.5%，RRC重建（Radio Resource Control Reestablish，无线资源控制重建）比例升高0.3%。如图8所示。

分析表明，由于4G下切3G的难度加大，在4G弱覆盖地点呼叫的概率增多，发生重建的风险也有所增大。

4.4 试点优化的评估总结

根据河北（基站密集场景）、西青（不连续场景）的互操作参数试点评估情况，可以得到如下结论：

（1）4G激活态下切3G比例降低：下调互操作门限后，向3G重定向比例均有下降，用户4G的在网感受得到提升。

（2）4G话务（流量）吸收增加：下调互操作门限后，在4G网络产生的流量均有增长，用户的速率感受得到提升。

（3）网管统计的覆盖及性能指标有所恶化：下调互操作门限后，在4G网络弱覆盖区域产生的呼叫，发生重建、连接失败或掉话等指标恶化的概率升高，可能导致统计指标出现恶化。

（4）不同场景的效果比较：下调互操作门限后，西青区（不连续覆盖场景，下调4dB）的流量增长幅度（20%）显著高于河北区（基站密集场景，下调2dB）的流量增长幅度（3%）。这表明西青区用户所处环境处于弱覆盖场景的比例明显较高，下调互操作门限后，增加了话务及流量的吸收。同时，因为西青区弱覆盖场景比例高，下调互操作门限后，统计指标中覆盖优良比、重建比例、掉话率等指标恶化的幅度也相对较高。

5 结论

在天津开展的多种场景的测评分析及试点评估表明，通过适当下调4G与3G互操作的门限，有效提升了电信4G用户的网络感受及数据吞吐量，即使4G的统计指标稍有波动，但也在可接受范围内。

在4G与3G互操作优化实践中，应根据具体场景4G/3G网络覆盖差异、用户移动特性等特点，适当设置互操作门限，在用户4G在网感受、流量吸收与性能指标之间取得相对平衡。另外，通过网络建设以及维护优化，逐步提高基础覆盖水平以及网络质量，可以在提升4G用户感受的同时，稳定并改善网络性能指标。

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