TDLTE优化切换.docx

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TDLTE优化切换

TDLTE切换优化

目录

1免责说明6

2概述6

3切换原理6

3.1切换相关参数7

3.1.1切换门限7

3.2同频切换8

3.2.1站内切换信令交互10

3.2.2跨X2的站间切换信令交互10

3.2.3跨S1的站间切换信令交互11

3.3异频/异系统切换11

3.3.1异频切换12

3.3.2异系统切换12

3.3.3门限值应用13

3.4切换用户面交互15

4切换相关KPI指标16

4.1切换成功率16

4.2切换信令面时延17

4.3切换用户面中断时延17

4.3.1上行应用层中断时延18

4.3.2下行应用层中断时延18

4.3.3网络侧上行RLC层中断时延18

4.3.4网络侧下行RLC层中断时延18

4.3.5终端侧上行RLC层中断时延18

4.3.6终端侧下行RLC层中断时延18

5切换问题定位方法19

5.1切换失败问题定位19

5.1.1UU接口信令异常19

5.1.2X2接口信令异常21

5.1.3S1接口信令异常22

5.2切换时延问题定位24

5.2.1切换信令时延问题定位24

5.2.2切换用户面时延问题定位25

6切换问题定位的相关操作25

6.1信令观察方法25

6.1.1网络侧观察方法26

6.1.2终端侧观察方法26

6.1.3切换相关信令的确认26

6.2用户面时延观察方法28

6.2.1应用层切换时延观察方法28

6.2.2RLC层切换中断时延观察方法29

6.3建议的解决措施31

7案例参考33

7.1切换失败问题33

7.1.1UE发多条测量报告仍没有收到切换命令33

7.1.2切换过程随机接入失败34

7.1.3加密及完整性配置问题导致消息解析失败36

7.1.4测量报告丢失36

7.1.5切换命令丢失39

7.1.6下行信道质量差导致发送preamble达最大次数仍未收到RAR40

7.1.7UEDSP切换失败，收到切换命令后不回切换完成42

7.1.8eNB下发RRC信令等待UE反馈，不处理切换命令43

7.1.9X2_IPPATH配置错误导致切换失败为例进行分析44

7.1.10切换点离目的小区较远超出了Ncs_Index相应的最大理论接入半径46

7.1.11X2切换，源侧发出切换请求，没有收到切换响应46

7.1.12X2切换，目标侧发送S1AP_PATH_SWITCH_REQ未收到响应47

7.1.13X2切换准备时间过长错过最佳切换时间47

7.1.14UE侧处理系统消息及切换命令流程冲突49

7.1.15核心网功能问题导致的S1切换失败50

7.1.16S_RSRP、N_RSRP都比较高的站内切换，用较小的HO_TTT（64ms），可以在信号恶化之前及时进行切换52

7.1.17信号交迭区，快速触发切换容易造成频繁的切入切出，信号陡降造成切换失败55

7.1.18切换门限改小后乒乓切换次数增多，但是由于切换更加及时，切换失败次数减少58

7.1.19外部小区配置错误导致无法切换58

7.2切换用户面时延大问题60

7.2.1X2IPPATH配置错误导致切换大时延60

7.2.2切换命令重传导致切换大时延60

7.2.3源侧数据包CRC连续错导致切换大时延61

7.2.4随机接入Preamble重传导致切换大时延62

7.2.5UE未发/晚发PDCP状态报告63

7.2.6UE侧处理系统消息及切换命令流程冲突64

8参考文档64

1概述

无线通讯的最大特点在于其移动性控制，对于终端在不同小区间的移动，网络侧需要实时监测UE并控制在适当时刻命令UE做跨小区的切换，以保持其业务连续性。

在切换的过程中，终端与网络侧相互配合完成切换信令交互，尽快恢复业务，在LTE系统中，此切换过程是硬切换，业务在切换过程中是中断的，为了不影响用户业务，切换过程需要保证切换成功率、切换中断时延、切换吞吐率三个重要指标，其中最重要的是切换成功率，如果切换出现失败，将严重影响用户感受，切换中断时延和切换吞吐率也会不同程度地影响用户感受。

最后对于网络中可能出现的切换问题，本文根据当前积累的LTE系统内切换问题定位经验，给出相应的问题隔离定位指导，以优化相应的网络指标。

2切换原理

切换的过程就是终端在移动过程中与网络连接交互发生变化的过程，简单的图示如下图：

图1切换前UE跟左边的基站联系

图2切换后UE跟右边的基站联系

LTE系统的整个切换过程完全由网络侧（eNB）控制，所以切换UE的行为需要eNB监控，当发现UE处于切换区且存在比当前无线质量更好的小区时，根据情况适时命令UE切换到目标小区。

由于eNB并不知道UE所处的位置和无线质量情况，需要控制UE上报相关的无线质量信息来判断，UE上报无线质量信息的方式有周期上报和事件上报两种方式，当前我司eNB是采用事件测量报告的方式来监控UE所处的无线质量变化临界点，当eNB收到测量或切换的事件上报时，会下发切换命令给UE，UE收到切换命令后，中断与源小区的交互，按切换命令要求切换到新的目标小区，并通过信令交互通知目标小区，以完成整个切换过程。

2.1切换相关参数

为了控制切换信令流程的准确和及时，网络侧通过一些参数来控制切换的触发条件，根据我司的切换算法实现，同频切换采用A3事件来触发切换；异频切换采用A1-A2，A3-A4-A5来触发；异系统切换采用A1-A2，B1-B2来实现。

当前最常用的参数有3个：

切换门限、延迟触发时间、小区偏置CIO。

2.1.1切换门限

当前我司LTE系统内同频切换算法通过事件A3触发，且事件上报方式采用事件转周期的上报方式。

事件A3的触发，即邻区质量高于服务小区一定偏置值。

参照3GPP协议36.331规定事件A3的判决公式。

触发条件：

Mn+Ofn+Ocn-Hys>Ms+Ofs+Ocs+Off

取消条件：

Mn+Ofn+Ocn+Hys

异频切换时，使用A1/A2来触发异频或异系统测量，而用A3、A4或A5进行切换判决的触发。

目前切换判决使用哪个事件触发可以在基站侧进行配置。

A4判决公式。

（A5事件可参考3GPP协议36.331）

触发条件：

Mn+Ofn+Ocn-Hys>Thresh

取消条件：

Mn+Ofn+Ocn+Hys

异系统切换时，使用B1，B2触发切换判决。

B1判决公式：

触发条件：

Mn+Ofn-Hys>Thresh

取消条件：

Mn+Ofn+Hys

B2判决公式：

触发条件：

Ms+HysThresh2

取消条件：

Ms-Hys>Thresh1或Mn+Ofn+Ocn+Hys

公式中的变量有如下定义：

ØMn是邻区测量结果。

ØOfn是邻区频率的特定频率偏置，采用默认值0，同频切换可以不考虑。

ØOcn是邻区的特定小区偏置，由参数CellIndividualOffset决定。

当该值不为零，此参数在测量控制消息中下发；否则当该值为零时不下发，该参数较多地用于提前切换或推迟切换。

ØMs是服务小区的测量结果。

ØOfs是服务小区的特定频率偏置，采用默认值0，同频切换可以不考虑。

ØOcs是服务小区的特定小区偏置，该值通常为零。

ØHys是事件迟滞参数，在测量控制消息中下发。

ØOff是事件偏置参数，该参数针对事件设置，用于调节切换的难易程度，该值与测量值相加用于事件触发和取消的评估。

此参数在测量控制消息的测量对象中下发，可取正值或负值，当取正值时，此时增加事件触发的难度，延缓切换；当取负值时，此时降低事件触发的难度，提前进行切换。

2.2同频切换

要完成切换过程，UE与eNB需要配合，此配合是通过信令来交互信息的。

完整信令交互过程是：

Ø源eNB控制UE测量=-=-=>在UU接口体现为RRCCONNECTRECONFIG信令，UE收到此信令后，回复eNB表示收到此消息并已正确处理

ØUE回复eNB收到控制消息=-=-=>在UU接口体现为RRCCONNECTRECONFIGCMP信令，之后UE将按测量控制要求实时测量，一旦发现满足条件，将触发切换事件测量报告

ØUE把测量报告发给源eNB=-=-=>在UU接口体现为RRCMEASUREMENTREPORT信令

源eNB收到测量报告后，进行相关条件判断，如果决定切换，网络侧将准备的相关切换资源（这个过程对UE侧不可见）

Ø网络侧准备切换相关资源，根据不同的切换场景，有不同的切换信令交互

✧=-=-=>站内切换时，没有额外的外部信令交互

✧=-=-=>跨X2接口的站间切换时，X2口体现为HANDOVERREQUEST和HANDOVERREQUESTACK信令

✧=-=-=>跨S1接口的站间切换时，源eNB侧S1口体现为HANDOVERREQUIRED、HANDVERCOMMAND，目标eNB侧S1口体现为HANDOVERREQUEST、HANDOVERREQACK信令

Ø源eNB下发切换命令=-=-=>在UU接口体现为RRCCONNECTRECONFIG信令

UE收到切换命令后，中断与源eNB（小区）的交互，并尝试接入目标eNB（小区），这个交互过程有3条交互信息，但在标准信令接口仅体现第3条（习惯上称为MSG3）

ØUE在目标小区发MSG3，即切换完成消息=-=-=>在UU接口体现为RRCCONNECTRECONFIGCMP信令

Ø后续的网络侧S1接口切换（只涉及站间切换，站内切换不涉及），这个过程不涉及空口，失败的概率较小，通常的切换问题定位关注较少

上面提到的测量控制和切换的交互信令，从消息名称看都相同（均为RRCCONNECTRECONFIG、和RRCCONNECTRECONFIGCMP），但重配置消息中的内容不同：

图3切换命令重配置消息

图4测量控制重配置消息

测量控制的过程在UE接入后配置，即使此UE不在切换区或一直不切换。

我们关注的切换问题通常处于触发切换（测量报告）后的过程，所以在进行切换问题定位时通常只关注从触发测量报告开始，即从测量报告消息这条信令开始。

信令的交互根据切换的不同类型而不同，LTE系统内的切换类型可分为站内切换和站间切换，站间切换又分为跨X2切换和跨S1切换。

各信令流程分别如下：

2.2.1站内切换信令交互

站内切换UE与eNB的交互过程如下：

图5站内切换信令流程

2.2.2跨X2的站间切换信令交互

跨X2的站间切换信令交互过程如下：

图6跨X2的站间切换信令流程

2.2.3跨S1的站间切换信令交互

跨S1的站间切换信令交互过程如下：

图7跨S1的站间切换信令流程

2.3异频/异系统切换

2.3.1异频切换

异频切换实现LTE系统中不同频点的小区间切换过程。

在同一个网络，不同的区域可能使用不同的频点，因此eNodeB需要在系统内支持不同频点间的切换。

当服务小区存在异频邻区时：

●基于覆盖的异频测量由UE测量触发。

UE离开服务小区的覆盖范围，到达异频邻区的覆盖范围时，UE测量到服务小区信号质量小于一定门限将触发基于覆盖的异频测量。

●基于负载的异频测量由eNodeB触发。

当服务小区负载达到异频负载平衡门限时，eNodeB将根据UE的频点支持能力、ARP（AllocationandRetentionPriority）以及占用资源情况选择一定数量的UE进行异频测量。

ARP的相关内容详细请参见3GPPTS23.401。

●基于频率优先级的异频切换只在900MHz/2600MHz同站同覆盖情况下进行，在900MHz/2600MHz同站同覆盖的条件下，UE测量到服务小区信号质量大于一定门限将触发基于频率优先级的异频测量。

●基于距离的异频切换由eNodeB根据UE上报的TA值，来估计UE相对于eNodeB的距离。

当发现UE上报的TA值超过门限时，则认为UE已经移动到很远的距离，将触发基于距离的异频测量。

基于距离的切换需要配置测量目标类型，当基于距离的切换参数DistBasedMeasObjType配置为EUTRAN时，才可以触发基于距离的异频切换。

●基于业务的异频测量由eNodeB触发。

eNodeB识别拥有某种业务（如语音业务）的UE，根据业务配置的异频频点，进行基于业务的异频测量。

●基于上行链路质量的异频测量由eNodeB触发。

eNodeB发现UE上行链路质量受限时，进行基于上行链路质量的异频测量。

在异频测量过程中，UE发现邻区信号质量大于相应的切换门限时，将触发相应的异频切换。

异频切换的流程跟同频切换类似，但在UE执行测量时，需要根据eNB指示的GAP值进行。

即在GAP时间内，UE暂停跟源CELL的数据交互，转而进行异频测量。

图8Intra-RATHandoverProcedure

2.3.2异系统切换

异系统切换实现LTE到GSM（GlobalSystemforMobilecommunications）/WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）/TD-SCDMA（TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess）/CDMA2000（CodeDivisionMultipleAccess）的小区间切换过程。

对于不同区域可能使用不同的系统，LTE支持切换到不同系统，保证通信业务的连续性和无中断性。

当服务小区存在异系统邻区时：

●基于覆盖的异系统测量由UE测量触发。

UE离开LTE系统的覆盖范围，进入其他系统的覆盖范围时，UE测量到服务小区信号质量小于一定门限将触发基于覆盖的异系统测量。

●基于负载的异系统测量由eNodeB触发。

当服务小区负载达到异系统负载平衡门限时，eNodeB将根据UE能力、当前所进行的业务以及ARP选择一定数量的UE进行基于负载的异系统测量。

●基于业务的异系统测量由eNodeB触发。

eNodeB识别拥有某种业务（如语音业务）的UE，进行基于业务的异系统测量。

●基于上行链路质量的异系统测量由eNodeB触发。

eNodeB发现UE上行链路质量受限时，进行基于上行链路质量的异系统测量。

●基于距离的异系统切换首先由eNodeB根据UE上报的TA值，来估计UE相对于eNodeB的距离。

当发现UE上报的TA值超过门限时，则认为UE已经移动到很远的距离，将触发基于距离的异系统测量。

在异系统测量过程中，UE发现邻区信号质量大于相应门限时，将触发相应的异系统切换

图9InterRATHOprocedure

2.3.3门限值应用

在目前商用现网中异频/异系统切换的应用很少，暂不详细说明。

下面以最常用的同频切换为例，说明各个参数的用途：

用于事件A3评估判决的Mn和Ms测量量类型，由参数IntraFreqHoA3TrigQuan决定，该值由3GPP协议36.331规定在测量控制中的报告配置中给出，可选类型为RSRP或RSRQ，我司当前实现默认为RSRP。

事件A3触发机制原理如下图所示，当事件A3在延迟触发时间TimeToTrig内都满足触发条件，则UE对事件A3进行事件转周期的上报；

图10A3触发机制图示

对于同频切换，服务小区和邻区使用相同的频点，则Ofn和Ofs均为0，服务小区的特定小区偏置，一般情况下都为0（MODEUTRANINTERFREQNCELL），所以A3事件的触发条件可以简化为：

Mn-Hys>Ms+Off即Mn>Ms+Off+Hys

其中Off即为MML配置命令中的IntraFreqHoA3Offset参数（单位0.5dB），Hys即为MML配置命令中的IntraFreqHoA3Hyst（单位0.5dB）按当前配置：

MODINTRAFREQHOGROUP:

LocalCellId=0,IntraFreqHoGroupId=0,IntraFreqHoA3Hyst=2,IntraFreqHoA3Offset=2;

Mn>Ms+Off+Hys=Ms+2*0.5+2*0.5=Ms+2dB

即邻区比当前服务小区的RSRP高2dB则满足测量质量条件。

2.3.3.1延迟触发时间

上图中的“TimeToTrigger”即是延迟触发时间，当满足事件触发条件时，为了防止不必要切换的发生，UE不要立即上报满足事件的小区信息，在延迟触发时间内持续满足相应的事件触发条件，才将满足该事件的小区测量信息向eNodeB上报。

根据当前配置：

ADDINTRAFREQHOGROUP:

LocalCellId=0,IntraFreqHoGroupId=0,IntraFreqHoA3TimeToTrig=320ms;

即延迟触发时间为320毫秒，表示在320毫秒内一直满足触发条件才上报A3事件报告。

2.3.3.2小区偏置CIO

小区特定偏置CIO（CellIndividualOffset），每个服务小区和目标小区可分别独立配置。

当信号波动较大，需要对某个特定小区调节切出或切入的容易程度，根据协议中的对A3触发事件的条件：

Mn+Ofn+Ocn-Hys>Ms+Ofs+Ocs+Off

根据当前我司的实现，去掉式中固定为0的项，为：

Mn+Ocn-Hys>Ms+Off

其中Ocn即为小区偏置CIO，CIO在切换中起到移动小区边界的作用。

目标小区的CIO越大，切换越容易，反之亦然。

我司的MRO算法可以自动调整小区偏置CIO。

小区偏置CIO通过测量控制消息中的Neighbourcelllist中下发。

当CIO不为零时，通过测量控制消息下发该邻区信息；CIO为零时，该值不下发。

2.3.3.3事件转周期上报间隔

切换事件上报后转周期上报的周期配置IntraFreqHoRprtInterval参数，当前3.0版本配置为320毫秒，表示UE在上报A3事件测量报告后，如果满足上报A3事件条件，会每隔IntraFreqHoRprtInterval毫秒后上报A3事件测量报告，直到收到切换命令或不满足A3事件条件。

此参数配置越小，A3测量报告在空口的发送越快，当前此参数配置较小的320ms是为了加快L3在处理流程中，如果出现丢弃A3测量报告的情况下，尽快处理后续的A3切换测量报告，通常情况下并不会发生L3丢弃A3测量报告的情况，所以此参数对切换的KPI指标影响很小。

2.4切换用户面交互

从切换的过程可以看到，LTE系统切换是硬切换，即，UE在收到切换命令后中断与源小区的交互，在UE与目标小区建立交互之前，这段时间UE与网络是没有业务数据交互的，体现为切换用户面中断，这段时间通常为几十毫秒，对业务影响比较小，但过长的中断时延将影响用户感受。

切换过程中，用户面交互过程如下：

图11用户面切换过程图

根据我司当前eNodeB实现：

1．源小区的下行数据在eNodeB下发切换命令的同时停止PDCP、RLC的传输，但MAC的HARQ队列中可能仍有重传的数据在空口传输

2．UE在收到切换命令之后停止在源小区的上行数据发送、接收

3．UE在目标小区回复切换完成消息之后可以在目标小区发送上行数据，也可以收到目标小区的下行数据

由于跨eNodeB的切换在计时上存在偏差，不能准确定义，所以下面涉及eNodeB侧的定义均为eNodeB内切换时延定义

3切换相关KPI指标

跟切换相关的KPI指标有切换成功率、切换信令面时延、切换用户面中断时延。

3.1切换成功率

切换成功率是从信令流程来定义的：

切换成功率=切换成功次数/切换尝试次数*100%

对切换成功率的统计也有不同的定义，主要差别在于切换尝试的定义，有的以测量报告为切换尝试统计点，有的以切换命令为切换尝试统计点。

切换成功率还可根据是在终端侧统计还是在网络侧统计，也会有不同的结果，在终端侧统计通常以路测跟踪的UE侧数据来统计，在网络侧统计则是以消息跟踪或话统数据来统计。

3.2切换信令面时延

切换信令面时延通常为从切换命令到切换完成两条消息的间隔：

切换信令面时延通常以网络侧的信令跟踪来统计时延，也可以从终端侧跟踪记录的信令来统计时延，而且网络侧统计的信令时延比终端侧统计的时延要大。

3.3切换用户面中断时延

真正影响用户感受的是用户面的中断时延，所以用户面中断时延也十分重要。

用户面时延在统计时分上行时延和下行时延。

对上行和下行时延在实际统计时，又由于计时点选择的不同，有不同的统计方法，其中应用层中断时延最接近用户感受，涉及各传输环节的还有PDCP、RLC、MAC层中断时延。

上图中是终端侧和网络侧的数据传输经历的各协议层，上行数据传输路线为带箭头的黑色线，下行数据传输路线为带箭头的红线，在PDCP、IP之间有一粉红色虚线，表示这中间还存在其它传输环节，例如，用便携插数据卡终端使用时，应用层（如QQ程序）可能安装在便携机上，网络侧的QQ服务器在Internet的WebServer上。

数据传输一旦出现中断（一定的时延），将在传输路线的各协议层产生相应的时延，这也就是可以在不同协议层测试时延的原因。

在时延测试时，需要在相应的方向满速率灌包，以避免由于应用层数据中断的原因导致测试各时延不准确。

用户面中断时延的定义，通常为某协议层实体，在切换前收发的最后一个数据包到切换后收发的第一个数据包之间的间隔。

根据不同的统计点，又分为终端侧统计和网络侧统计。

在实际测试中，通常关注应用层和RLC层的上下行中断时延：

3.3.1上行应用层中断时延

从服务器用IP抓包软件连续捕获服务器接收到的来自UE的上行数据包，对切换期间受切换影响的、出现的最大时间间隔定义为应用层上行用户面中断时延。

此定义只是比较模糊的定义，实际操作时，无法对齐“切换期间”这个时间窗，即使能严格对齐时间，也会由于应用层时延相对切换时刻会有一些滞后的时延；另外由于从服务器用IP抓包获得的时间间隔抖动较大，受影响的因素包括核心网、外网、应用层数据包大小等多方面因素，“最大时间间隔”为用户面中断时延的定义不一定科学。

当前的实际测试，在时延选择上，主观因素较多，暂不能给出清楚、严格的定义。

测试时可通过灌UDP小包（每个包较小，通过单位时间包的个数来调整流量）的方式减小测试时延结果。

3.3.2下行应用层中断时延

从UE侧用IP抓包软件连续捕获UE接收到的来自服务器的下行数据包，对切换期间受切换影响的、出现的最大时间间隔定义为应用层上行用户面中断时延。

此定义只是比较模糊的定义，实际操作时，无法对齐“切换期间”这个时间窗，即使能严格对齐时间，也会由于应用层时延相对切换时刻会有一些滞后的时延；另外由于用IP抓包获得的时间间隔抖动较大，受影响的因素包括核心网、外网、、应用层数据包大小、UE侧便携等多方面因素，“最大时间间隔”为用户面中断时延的定义不一定科学。

当前的实际测试，在时延选择上，主观因素较多，暂不能给出清楚、严格的定义。

测试时可通过灌UDP小包（每个包较小，通过单位时间包的个数来调整流量）的方式减小测试时延