端到端的LTE网络切换优化探讨

【摘 要】对于移动通信网络，切换是一个至关重要的环节，应避免过多的切换失败对网络带来的负面影响。为了创造更好的网络体验，优化网络切换，从端到端分析LTE切换优化方法。首先从干扰、X2和S1占比、早切换和晚切换、准备成功率等网络侧KPI指标分析研究，再从RSRP、RSRQ、TA、上下行不平衡等基于用户感知的MR方面进行探讨，为LTE切换优化提供参考。

【关键词】网络切换 KPI MR RSSI LTE

[Abstract] Handoff is a vital link for the mobile communication network. Negative influence brought by excessive handoff failure should be avoided. To create better network experience， optimize network handoff， the paper analyzed the LTE handoff optimization method from end-to-end. First， it analyzed KPI index from network side， such as interference， X2 and S1 proportion， early and late handoff， preparation success rate， etc.， and then it discussed the issue from the user perception MR aspects， such as RSRP， RSRQ， TA， unbalanced up-down line， etc.， providing reference for LTE handoff optimization.

[Key words]handoff KPI MR RSSI LTE

1 引言

移动性管理是移动通信系统必备的机制，当用户从一个小区移动至另一个小区时，为了保持其连接，需要执行切换操作。切换能够帮助LTE系统实现覆盖的连续性、负载的均衡性、业务的持续性，提高用户的感知以及系统整体的性能。因此针对切换进行分析和优化是必要的，本文将从KPI（Key Performance Indicators，关键性能指标）及多用户共同性MR（Measurement Report，测量报告）的角度进行分析。

2 切换原理及过程

切换作为一个保持连接的动作，使终端从一个小区或信道变更到另外一个小区或信道时能正常的继续进行。在各种移动通信系统内，通信切换通常都可以被分为4个步骤：测量、上报、判决和执行，LTE也不例外。目前LTE网络采用的切换为终端辅助的硬切换，切换较为精确。对于LTE来说，切换主要有3个关键的阶段：切换准备、切换执行和切换完成，3个阶段相辅相成。其中LTE系统的切换又可以有3种分类，他们各自对应的参数、携带的信息和执行的流程不大相同。根据频点的不同：分为频内切换和频间切换；根据触发点的不同：分为基于覆盖、基于负荷、基于业务和基于UE（User Equipment，用户设备）移动速度；根据网络拓扑结构的不同：分为eNB（evolved Node B，演进型基站）内，同MME（Mobility Management Entity，移动管理实体）异eNB间，异MME间。

3 KPI指标分析及优化

当从指标中发现有切换性能差的小区时，首先需要排除故障问题，才能进行相应的分析和优化。以下从4个方面的KPI指标进行分析。

3.1 干扰

从指标上看，LTE小区存在干扰，即可能致使所有与其相关的小区和本身的切换指标变差，这就需要先将干扰排查，避免其造成恶劣影响。从基站网管的两个方向上进行统计分析RB（Radio Bear，无线链路承载）噪声干扰和小区RSSI（Received Signal Strength Indicator，接收信号的强度指示）。

（1）RB噪声干扰

RB噪声干扰项可作为一种干扰定位机制，选取最闲时进行数据分析（凌晨2： 00―5： 00），减少本系统业务数据对干扰分析的影响，如果其完全随着业务变化而变化则基本可以确定为本系统内部的问题。RB噪声干扰值的范围通常认为无干扰值为小于-115 dBm，一般干扰值为-115～-110 dBm，大于-110 dBm则认为存在有严重的干扰。

对具体的每个RB噪声干扰形成图层进行分析，大体可分为如下3种：1）滚降类一般认为是杂散或阻塞造成；2）整体抬升类一般认为是阻塞造成，极可能为外部干扰或设备问题；3）部分RB噪声干扰指标高一般则认为是互调或谐波造成。在此基础上再进行分析排查，就较容易判定引起干扰的原因。RB噪声干扰类型具体如图1所示：

（2）RSSI干扰

RSSI是接收到的总功率，该值过大或过低则视为异常。LTE现网非空载小区20M带宽平均RSSI范围应该在-113―-93 dBm，主分集差需控制在6 dB以内。

RSSI的异常分3种情况：过低、过高、主分级差值过大。常见的引起RSSI异常的原因有：工程质量问题、外界干扰、参数设置问题、设备故障、终端问题等，具体如表1所示：

3.2 X2接口切换和S1接口切换占比

如果切换差的问题小区存在有S1占比明显高于X2的现象，则为异常。S1切换涉及的流程比X2切换多，存在的信令交互节点也多，其不仅在切换过程中耗时长且切换失败的风险也会明显高于X2切换，应该保证优先使用LTE这个特有的X2切换。

由于目前各基站厂商对于切换在任何时刻的缺省配置大都以X2切换优先，所以理论上X2切换的占比要高出S1数倍。一般X2占比在95%以上，对于90%以下的占比则认为需要进行优化，建议从如下6个方面进行排查：

是否为新开站未开启SON（Self-Organized Network，自组织网络）X2自配置功能，导致部分必要邻区未有X2；

邻区漏配或者只配单向邻区的则进行X2添加；

核查已配置的SCTP（Stream Control Transmis-sion Protocol，流控制传输协议）对端业务IP是否配置正确；

外部邻区信息中配置是否正确；

核查已存在邻接关系的小区间是否存在漏配X2链路的情况；

对现网中X2链路不通的站点进行排障。

3.3 早切换和晚切换

当一个小区或者邻区过早切换和过晚切换的比例太大是不理想的，其切换失败的可能性较大。所以对这两种类型的占比过大的小区或邻区应进行相关参数或射频方面的优化。

（1）过早切换

过早切换失败的情况一般可以分为以下两种类型：

1）UE收到切换命令后，在切换到目标小区的过程中出现了无线链路失败；在进行挽救即RRC连接重建时，回到源小区发起。

2）从源小区发起已经成功切换到目标小区之后，只在目标小区停留了极短的时间就发生了无线链路失败；在进行挽救即RRC连接重建时，又回到源小区或重建到其他小区。

过早切换说明了目标小区是一个较不稳定的邻区，即信号波动较大，或是目标小区因为某些原因较容易满足切换条件导致目标小区选择不佳，致使UE的切换发生过早。故可以进行射频优化或切换参数方面的优化，以ZTE设备为例讨论参数方面的优化。

网管中进行统计分小区级别和邻区级别，以便于做相关的优化：

小区：当该小区整体以早切换占比较大的时候，可以优化判决时间timeToTrigger：将默认值320 ms调整为640 ms；或优化判决迟滞hysteresis：将默认值1.5 dB调整为2～3 dB。

邻区：当该小区只是与部分邻区之间的早切换占比较大的时候，可以只优化该邻小区的个体偏移量cellIndivOffset：将默认值0 dB调为3 dB。

（2）过晚切换

过晚切换失败的现象是UE在源小区发生了无线链路失败，在进行挽救即RRC重建的时候，重建到非源小区。

这种情况说明UE超出了源小区信号理想覆盖的范围而未能及时的切换到其他小区或者切换发生过晚。可以进行射频优化或切换参数方面的优化，以ZTE设备为例讨论参数方面优化。

在网管中进行统计分小区级别和邻区级别，以便于做相关的优化：

小区：当该小区整体以晚切换占比较大的时候，可以优化判决迟滞hysteresis：将默认值1.5 dB调为0 dB，或优化服务小区个体偏差：将默认值0 dB调为-2 dB。

邻区：当该小区只是与部分邻区之间的晚切换占比较大的时候，应避免参数修改幅度过大或有过多的参数，只优化该邻小区的个体偏移：将默认值0 dB调为-3 dB。

3.4 切换准备成功率

上文提到了切换的3个关键阶段：切换准备、切换执行和切换完成。准备阶段的失败往往会在再次准备时造成切换的延后，则可能导致切换的失败。相关指标：切换准备成功率=切换准备成功次数/切换准备请求次数。

切换准备：源eNB根据UE的测量报告，UE则根据预定的测量规则发送报告；源eNB根据报告及RRM（Radio Resource Management，无线资源管理）信息决定UE是否进行切换。当需要切换时，源eNB向目标eNB发送切换请求；目标eNB根据收到的信息执行接纳控制并确认。

分析准备成功率较低的原因，则可能导致准备失败的原因通常有以下6种：

（1）等待切换响应定时器超时；

（2）目标侧准备失败；

（3）源侧发生重建立，源侧取消切换；

（4）资源分配失败，传输资源受限；

（5）用户原因；

（6）其他原因。

从LTE网络运行初期看，切换以目标侧准备失败和资源分配失败这两种情况占比偏高，大部分原因如下：外部邻区数据配置错误；邻接小区配置错误；邻区中存在有同PCI（Physical Cell Identifier，物理小区标识）小区；目标小区负荷较重不能接纳切换入用户；eNB隐性故障等。

4 MR分析及优化

对MR进行分析和优化是以用户的感知为出发点，对网络进行调整，最终提升用户的感知度。

4.1 RSRP、TA分析及优化

将RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）和TA（Timing Advance，定时超前）相结合进行分析优化：

（1）如果TA≤6且RSRP≤-105 dBm的比例较大，说明该区域网络可能存在较多的深度覆盖不足，需要加强深度覆盖的建设，如加强室内分布系统的建设，利用小区分裂补充覆盖，提升小区功率增强小区覆盖等。具体的方式需要结合小区进行分析，或根据现场测试找出切实需要进行深度覆盖的区域。

（2）如果TA>13且RSRP>-105 dBm的比例较大，说明该区域网络过覆盖的小区较多，网络的覆盖控制需要加强。特别对于越区覆盖的小区，往往会造成邻区漏加、干扰等情况，使用户的整体感知下降。越区覆盖小区可以结合TA和路测进行分析和调整。

（3）如果TA>13且RSRP≤-105 dBm的比例较大，说明该区域网络整体覆盖不足，存在有弱覆盖现象，则应通过进行增补站点加强覆盖。

4.2 RSRP、RSRQ分析及优化

将RSRP和RSRQ（Reference Signal Receiving Quality，参考信号接收质量）相结合进行分析优化。如果RSRP大而RSRQ小则可以认为该小区覆盖区域信号质量较好；如果RSRP小而RSRQ大则认为该小区覆盖区域信号质量差；如果RSRP小且RSRQ也小则说明存在弱覆盖；如果RSRP大且RSRQ也大则说明该区域重叠覆盖较为严重，据此可有针对性地进行网络优化。

4.3 上下行不平衡

上下行不平衡是一个较大的问题，对于上下行不平衡的小区中的参数进行优化调整：

（1）对于上行优于下行的小区，可以适当降低手机接入及切换时的最大发射功率以降低网络干扰，适当调整功控中的增长步长参数，开启DTX（Discontinuous Transmission，不连续发射）开关等；

（2）对于下行优于上行的小区，在确保覆盖良好的情况下，适当降低下行功率的输出，增大天线下倾角以控制覆盖范围，优化相关参数保证小区的主控、切换带的控制等。

5 案例分析

观察某市全网发现9月10日至16日切换成功率突然下降为95%左右。通过分析指标发现9月10日至16日S1切换请求次数明显偏高，而总切换次数并没有明显变化，如表2所示，则怀疑有部分小区的S1切换失败较多。

通过检查发现S1接口切换失败次数最多的为：eNB间S1接口小区间同频切换出准备失败（目标侧准备失败），如表3所示。该切换的失败为目标小区造成，具体如目标小区故障、资源分配失败等。

进一步检查TOP小区发现，个别小区S1切换失败次数很多，如敖尾_A2WJYT、白琳寨公墓_A1WJYD、敖尾_A0WJYT、自来水厂_A4WJYD、白琳寨公墓_A0WJYD、自来水厂_A3WJYD等小区。随后查询指标发现只要是向eNodeB为533702站点切换的即全部失败，如表4所示。

经检查发现该站点配置出错，更正后，9月17日开始各项指标恢复正常，如图2所示。

6 结束语

切换对移动通信网络至关重要，目前正是各大移动通信运营商LTE网络大规模建网时期，切换指标的优劣对用户的感知尤为重要。正是由于LTE技术的革新，网络优化人员在LTE优化工作过程中遇到的问题多为新问题，少有先例参考。针对LTE网络系统的切换，本文从KPI指标和MR两方面进行研究探讨，结合实际案例进行分析，希望能为LTE网络优化人员提供切换方面的优化思路和参考。

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