3G/4G網絡協同優化指標體系研究

魏剛　中國聯通內蒙古分公司網絡優化中心高級工程師

3G/4G網絡協同優化指標體系研究

魏剛中國聯通內蒙古分公司網絡優化中心高級工程師

中國聯通呼和浩特分公司在日常3G/4G網絡協同優化過程中針對3G/4G互操作主要指標進行了摸索及探討，梳理了互操作優化流程，從多個維度進行了網絡評估及優化，建立了一套3G/4G網絡協同優化的指標評估體系。可為網絡優化工作開展積累經驗，提供指導方向。

電路域回落；快速返回；LTE重定向到WCDMA；WCDMA重定向到LTE

1　引言

5年2月27日工業和信息化部正式向中國電信、中國聯通發放了FDD網絡制式的4G經營許可。至此，全球TD-LTE和FDD-LTE兩種4G網絡制式在我國全面鋪開，高速網絡時代隨之到來。4G牌照對每個運營商來說都是機會與挑戰，因此在建網初期，為用戶提供優質的網絡服務，建立良好的網絡口碑，是后續網絡發展和前進的動力。

2　3G/4G協同優化思路

3G/4G協同優化與兩網互操作動作直接相關，要想做好3G/4G協同優化，需要了解互操作的主要動作，以下是筆者梳理的3G/4G互操作的幾個關鍵動作：

（1）4G用戶在語音通話時，回落到3G網絡（即CSFB的過程）。

（2）當4GCSFB到3G的用戶通話結束后，返回3G（當前大部分區域都是通過FASTRETURN機制讓4G用戶結束通話后快速返回4G網絡）。

（3）由于當前4G網絡不完善，部分弱覆蓋區域內的4G用戶基于覆蓋原因返回3G網絡（即L2U）。

（4）針對第三種情況回落到3G網絡的4G用戶，在其數據業務仍在進行過程中，4G網絡覆蓋逐漸增強，又會觸發向4G網絡的切換（即U2L）。

以上幾項關鍵動作，不代表所有的3G/4G互操作內容，但是由于都有相關的指標可以表征存在的問題，因此作為本次3G/4G互操作評價體系的研究重點。下面就這4個維度進行分析。

3　3G/4G協同優化多維指標體系專題研究

圖1　CSFB流程

3.1CSFB指標體系專題研究

3.1.1CSFB理論研究

如圖1所示，CSFB流程簡述如下：

步驟1：4G終端向MME發起CSFB請求，MME收到請求后，進行RRC釋放，并下發重定向到3G網絡的頻點（目前呼和浩特采用盲重定向策略）。

步驟2：終端根據RRC釋放消息中攜帶的頻點信息，在3G側進行網絡重選，完成3G小區接入。

步驟3：完成3G小區重選后，在3G側發起RRC請求（語音接入），最后完成語音RAB建立，CSFB流程結束。

因此，從上述流程來看，從終端發起CSFB請求，到在3G側完成語音建立，是評價CSFB是否成功的標準。基于上述分析，可以定義一個全程CSFB成功率的指標（全程CSFB成功率=（3G側）基于CSFB原因的CS_RAB成功建立次數/（4G側）eNodeB收到的CSFB觸發次數），用它作為評價用戶CSFB感知的重要指標。考慮到當前CSFB采用盲重定向策略，4G終端CSFB回落的3G小區具有很大的隨機性，因此無法用點對點的小區指標進行評估。所以，該指標在應用過程中，建議按區域級或者網格級評估或者問題定位。

當發現某個區域CSFB成功率較低時，需要進行深入分析，定位問題出現的原因，可以從以下4個指標入手：

（1）4G_CSFB成功率=E-UTRAN向WCDMA執行的CSFB重定向次數/eNodeB收到的CSFB觸發次數，該指標為小區級指標，如果該指標過低，則表示4G網絡側CSFB存在問題。

（2）L2U_CSFB響應率=E-UTRAN向WCDMA執行的CSFB重定向次數（4G側）/RRC建立請求次數（CSFB原因）（3G），如果該指標過低，則表示4G側下發的CSFB請求3G并未收到。

（3）3G_CSFB_RRC建立成功率=小區中RRC連接建立成功次數（CSFB）（3G側）/小區中RRC連接建立請求次數（CSFB）（3G側），如果該指標過低，則表示CSFB用戶在3G網絡信令面建立存在問題。

（4）3G_CSFB_RAB建立成功率=小區中基于重定向方式的CSFB用戶發起的CS域RAB連接建立成功次數/小區中基于重定向方式的CSFB用戶發起的CS域RAB連接建立請求次數，如果該指標過低，則表示CSFB用戶在3G網絡業務面建立存在問題。

基于上述的理論研究，可形成一套CSFB指標監控體系。

3.1.2CSFB指標評估體系應用及優化

案例：呼和浩特金宇文苑區域有4G用戶反映打電話比較困難，但4G優化工程師從后臺指標統計來看，4G側CSFB指標正常，核查無果，通過利用上述建立的CSFB指標監控體系，能很快發現問題（見圖2）。

在2015年11月6日16點之前，該區域的全程CSFB成功率都比較高，基本保持在95％以上，但是16—17點，該指標驟降至76.24％，而問題環節主要出在3G側，3G側的RRC建立成功率與RAB建立成功率都下降明顯，經核實是由于該區域一個站點突發故障，導致4GCSFB用戶通話困難，而前期優化工程師只是憑經驗僅核查了4G側的CSFB指標，因此無法定位問題。

圖2　問題示意圖

3.1.3CSFB指標體系研究小結

CSFB用戶感知優化是相對復雜的3G/4G網絡協同優化，涉及環節較多，可通過對4G到3G的CSFB流程的梳理，明確CSFB過程的各個關鍵環節，并找出相應的能表征每個環節用戶感知的指標，最終形成CSFB的指標監控體系，為今后的CSFB用戶感知優化提供指導。

3.2FASTRETURN指標體系專題研究

FASTRETURN是4G手機CSFB到3G網絡，在結束通話后，迅速返回4G網絡的一個功能，該功能對提升4G用戶體驗，有較大幫助。因此，如何評價該機制的有效性，及時發現解決FR過程中存在的問題也是日常優化的一個重要工作。

3.2.1FR理論研究

FR功能是基于3G網絡觸發，由3G網絡返回4G的一個過程，通過3G指標梳理，可定義一個指標“FR功能生效率”，該指標統計公式為：FR功能生效率=3G側發起的基于FR原因的RRC釋放次數/小區中基于重定向方式的CSFB用戶發起的CS域RAB連接建立成功次數。“3G側發起的基于FR原因的RRC釋放次數”統計測量點說明如下，“當RNC收到CSFB用戶來自電路域核心網的IURELEASECOMMAND消息，判決觸發Fast Return，RNC會向UE發送RRC CONNECTION RELEASE消息，根據消息中攜帶的LTE頻點盲重定向到LTE”，此時，在UE當前所屬SRNC的最優小區中統計該指標，因此該COUNTER可以作為FASTRETURN功能是否生效的一個判斷依據。

3.2.2FR指標評估體系應用及優化

基于上述研究理論，對全網FR功能生效率進行分析，找到疑似出現問題的區域，部分區域的FR功能生效率很差，個別區域甚至為0％（見圖3）。由于呼和浩特目前絕大部分區域均有打開FR功能，所以經問題排查定位后，發現主要問題是由于部分RNCFR功能LICENSE下發后未生效所致，經過與產品工程師溝通，該問題已經得到解決。

3.2.3FR指標體系研究小結

日常優化過程中針對FR功能失效的原因進行匯總，主要包括以下幾個方面；

（1）FR功能未正常開啟，包括小區級FR功能未開或者FR功能LICENSE未生效。

（2）跨RNC遷移場景（目前暫時只能改為IUR切換解決），暫不支持FR功能（華為RAN8.1后續版本可解決）。

（3）終端概率性在RRC請求消息中攜帶“pre-redirection”信元，導致網絡側誤判終端不是由4G網絡回落，使FR功能無法生效。

（4）CSFB通話期間出現異常事件，比如掉話或者從3G切換到2G。

上述原因中除了第一種原因外，其他3種原因都是屬于個案或者小概率事件，因此在日常優化方面應重視對區域級FR功能失效或者個別FR功能生效率極低小區的排查。當然還應重視的一點，FR功能不是都要打開的，基于盲重定向的FR有可能在4G弱覆蓋區域造成用戶脫網，具體分析見L2U的研究分析。

3.3L2U指標體系專題研究

3.3.1L2U理論研究

在開展L2U理論研究前，首先需要再對FR功能進行說明，FR功能讓CSFB用戶在業務結束后能快速從3G返回4G，但是由于它采用“盲重定向”方式，因此可能在4G覆蓋很差的區域也會讓用戶返回4G，從而導致用戶脫網，這就是網絡“踏空”的問題。因此，需要在CSFB用戶體驗與部分用戶存在脫網風險之間做出權衡，這也是3G/4G協同優化的一個重要課題。

圖3　FR失效率

基于上述考量，對4G指標體系進行梳理，引入相關評估指標：基于覆蓋原因重定向到3G（L2U）占比=基于覆蓋原因重定向到3G次數/總的重定向3G的次數。（在參數設置正常情況下）該指標如果過高，意味著處于4G弱覆蓋區域的用戶比較多，用戶脫網概率較高。反之，則代表該區域基于CSFB功能回落4G用戶多，間接說明FR功能對用戶體驗將很重要。

3.3.2L2U指標評估體系應用及優化

采用上述優化思路，對全網以微網格方式進行評估，整理全網疑似4G弱覆蓋的區域。從整體效果來看，疑似弱覆蓋區域都集中在郊縣或者市區邊緣。全網基于覆蓋L2U占比32.4％，其中，基于覆蓋L2U占比>80％且次數>200以上的小區共102個，郊縣小區78個，占比76％，以上小區都建議先關閉FR。而且，從站點分布場景來看，其中較多小區都屬于鐵路小區，鐵路小區未做4G覆蓋，如果打開FR功能，將很容易導致鐵路小區用戶脫網，因此關閉FR功能比較合理。

案例：在進行L2U優化過程中，發現個別小區的基于覆蓋的L2U占比極高，如“呼和浩特錦江大飯店SDR”。

經過分析確認是由于在早期進行優化時，發現該站點為4G室分孤島站，A2門限設置過低容易出現4G信號差時未及時切換到3G的情況，因此A2門限設置為-105，從而導致基于覆蓋的L2U占比較高。通過此案例表明，該指標也能作為參數合理性核查的一個手段。

3.3.3L2U指標評估體系研究小結

L2U指標評估體系研究對于了解4G網絡覆蓋具有指導意義，同時通過該指標評估可以合理設置FR功能，盡量減少用戶“踏空”問題的出現。由于該COUNTER與參數設置有直接關系（特別是A2門限設置較高的小區），因此針對“基于覆蓋重定向到WCDMA”占比特別高的小區優化時應特別注意，需要先排除參數設置問題，再進行弱覆蓋分析。

3.4U2L指標體系專題研究

3.4.1U2L理論研究

U2L功能是針對基于覆蓋原因由4G網絡回落到3G的用戶，在4G網絡覆蓋增強后，重新發起向4G網絡切換的一個機制。測試信令顯示，當終端在U2L的過程中，會發起測量控制，如果4G信號達到觸發門限（目前一般設置為-116dbm），則終端就返回4G。

基于上述理論，梳理相關表征指標，引入指標：U2L測量控制超時率=針對LTE的異系統測量超時次數/針對LTE的異系統測量控制下發次數，RNC給UE下發測量控制消息時，如果是因為測量LTE異系統而下發，則統計“小區中針對LTE的異系統測量控制下發次數”，如果4G信號達到觸發門限，則終端就返回4G；否則統計為“針對LTE的異系統測量超時次數”。因此，如果“測量控制超時次數占測量控制下發次數的比例過高（即U2L成功率低），那么也可以說明該區域的4G信號可能不好。

3.4.2U2L指標評估體系應用與優化

根據上述優化思路，對開通U2L功能的區域進行評估。從整體上看測量控制超時率差的區域也與覆蓋有直接關系，站點密集區域的測量控制超時率基本都在30％以內，邊緣區域較差。

目前，呼和浩特全網均打開U2L功能，全網的測量控制超時率大約為17.59％，測量控制超時率>30％且一天次數>5次共92個站點；由于后期4GMR評估功能的引入，中國聯通內蒙古分公司將U2L測量控制超時率較高區域結合4GMR進行地理化顯示分布，發現二者匹配程度較高，證明U2L的評估指標能夠較為準確定位網絡弱覆蓋區域。

3.4.3U2L指標評估體系研究小結

U2L測量控制超時率結合4GMR地理化顯示分布，能夠更加準確地判斷弱覆蓋區域，在現階段優化中主要還是起到對網絡覆蓋的評估作用，為后期4G工程精準規劃提供數據支撐。但目前U2L評估存在瓶頸，主要是由于U2L觸發條件要求相對苛刻，首先要求用戶在4G網絡進行數據業務時，由于覆蓋原因回落3G，并且在3G側業務未結束時，才會觸發U2L的測量。從現網來看，目前符合這種現象的統計采樣點還比較少。

4　結束語

綜上所述，可從CSFB、FASTRETURN、U2L、L2U 4個維度進行3G/4G互操作研究，梳理相關流程，探尋能表征用戶感知的指標體系，并在日常優化中加以應用，取得了一定的優化成果，同時也為今后的3G/4G協同優化積累了經驗。

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2016-08-30）