LTE異頻切換協同優化探討

田艷中+黎建波+孫朝暉+李兵+夏旭東

摘 要：針對LTE多頻段組網如何協同的問題，文中提出了一種切換優化試驗方案。該方案能夠減少不必要的異頻切換，并對不同業務采取不同的策略，更好地提升用戶體驗。優化前后測試結果表明，該優化方案能較好地提升LTE網絡性能。

關鍵詞：切換；LTE；多頻段；參數優化

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）12-00-03

0 引 言

目前，我國電信運營商移動網絡使用的無線頻段主要包括800/900 MHz、1.8 GHz、2.1 GHz、2.3 GHz、2.6 GHz等，而LTE技術的最佳無線帶寬為20 MHz。一些運營商主要采用1.8 GHz頻段覆蓋室外區域，采用2.1 GHz或2.3 GHz頻段建設室分系統，后期通過在2G/3G使用的800/900 MHz低頻段重耕出一些1.4/3/5 MHz的帶寬頻率用于城區深度覆蓋和農村廣覆蓋，從而打造出一張無縫覆蓋的LTE優質網絡。由此導致LTE網絡會存在三種頻段混合組網。如何處理好三種頻段間的協同優化問題值得研究，可通過做好各種場景下LTE的駐留、重選和切換參數設置與優化策略，達到最佳的網絡覆蓋及用戶體驗。本文將重點研究800/900 MHz低頻段與1.8GHz頻段和室分頻段之間的切換優化問題。

1 LTE切換原理

1.1 切換事件及相關參數

（1）A1定義為服務小區質量高于一個絕對門限。用于停止正在進行的異頻/異系統測量，在RRC控制下激活測量間隙。

（2）A2定義為服務小區質量低于一個絕對門限。指示當前頻率的交叉覆蓋，可以開始異頻/異系統測量，在RRC控制下激活測量間隙。

（3）A3定義為鄰小區比服務小區質量高于一個絕對門限。主要用于同頻切換。

（4）A4定義為鄰小區質量高于一個絕對門限。主要用于切換/負載平衡，類似重選高優先級小區。

當A2事件上報后，網絡側下發A4事件測量控制命令（A4事件用于觸發LTE系統內異頻不同優先級的切換，只有LTE不同頻點劃分不同優先級時A4事件才起作用）。目前LTE網絡不同頻段間的切換主要由A4事件來執行。

A4事件判決公式如下：

Mn+Ofn+Ocn-Hys（4）>Thersh （1）

其中：Mn為鄰小區測量結果，Ofn為鄰小區頻率特定的偏差，默認為0，Ocn為鄰小區個性偏移（CIO），Hys（4）為A4事件遲滯參數，Thersh為A4事件門限參數。

（5）A5定義為服務小區質量低于一個絕對門限，且鄰小區質量高于一個絕對門限。主要用于切換/負載平衡，與重選到低優先級小區相似。

A5事件判決公式如下：

觸發條件：

Ms+Hys（5） Thresh2 （2）

取消條件：

Ms-Hys（5）>Thresh1或Mn+Ofn+Ocn+Hys（5）

其中：Ms為服務小區測量結果，Mn、Ofn、Ocn、Hys同公式（1），Thersh1為A5事件門限1參數，Thersh2為A5事件門限2參數。

1.2 切換信令流程

LTE切換流程可以分為三個步驟，即測量、判決和執行。

（1）測量包括測量控制、測量執行與結果處理?；靖鶕枰oUE下發不同種類的測量任務，在RRC重配消息中給UE下發測量配置；UE收到配置信息后對測量對象實施測量，并根據上報標準對測量結果進行評估，當測量結果滿足標準后向基站發送相應的測量報告，如A1/A2等事件。

（2）判決以測量為基礎，資源申請與分配主要由網絡側完成?；就ㄟ^終端上報的測量報告判決是否滿足切換條件。

（3）當滿足判決條件時，即發生A3/A4/A5等事件，按以下步驟進行執行切換：

a.切換準備為目標網絡完成資源預留；

b.切換執行由源基站通知UE執行切換，UE在目標基站上完成連接；

c.切換完成是指源基站釋放資源、鏈路，刪除用戶信息。

根據切換發生的位置區域大小，切換信令流程可分為以下三種：

（1）站內切換信令流程：當UE所在的源小區和準備切換的目標小區同屬一個eNodeB時，發生eNodeB站內切換。X2、S1接口上沒有信令操作，只是在站內的兩個小區之間進行資源配置，所以切換由基站在內部判決。

（2）X2切換信令流程：當UE所在的源小區和準備切換的目標小區不屬于同一個eNodeB時，則進行eNodeB間切換。eNodeB間切換需要加入X2和S1接口的信令操作。協議36.300中規定，eNodeB間切換一般通過X2接口進行。X2切換的前提是目標基站和源基站均配置了X2鏈路，且鏈路可用。具體過程如下：

a.源小區在接到測量報告后需先通過X2接口向目標小區發送切換申請；

b.得到目標小區反饋后（此時目標小區資源準備已完成）才會向終端發送切換命令，并向目標側發送消息；

c.目標小區接入UE后，目標小區會向核心網發送路徑更換請求，通知核心網將終端業務轉移到目標小區，更新用戶面和控制面的節點關系；

d.待切換成功后，目標eNodeB通知源eNodeB釋放無線資源。

X2切換的優先級大于S1切換，可保證切換時延更短，用戶感知更好。

（3）S1切換流程與X2切換類似，其不同之處在于所有的站間交互信令及數據轉發都需要通過S1接口到核心網進行轉發，時延略大于X2接口。當條件中的任何一個成立時都會觸發S1切換：源eNodeB和目標eNodeB之間不存在X2接口；源eNodeB嘗試通過X2接口切換，但被目標eNodeB拒絕。

2 LTE異頻切換優化試驗及分析

2.1 切換優化試驗方案

本次試驗在湖南電信LTE FDD網絡上進行，主要分析800 MHz低頻段與1.8 GHz頻段和室分2.1 GHz頻段之間的切換優化問題，1.8 GHz頻段和室分2.1 GHz頻段之間的切換應滿足“快進慢出”的原則。目前，湖南電信LTE多頻段空閑態駐留策略：1.8 GHz和2.1 GHz優先級最高，優先級均設為7，高于優先級4的800 MHz頻段LTE網絡（將這三種頻段LTE網絡分別簡稱為L1.8G、L2.1G、L800M）。

LTE多頻段間切換為異頻切換，一般采用A4事件，并采用A1、A2事件進行異頻測量控制。由于L800M能獲得的帶寬較?。?.4/3/5 MHz），當大帶寬信號較好時，應盡可能地讓UE優先占用大帶寬信號使用數據業務，即優先使用L1.8G或L2.1G信號，L800M以承接VoLTE語音業務為主。本次試驗在某市一般城區環境下采用了A4/A5事件實現這一切換策略，并參考廠家建議和其它省份的參數值設置本次試驗參數，具體見表1所列。

試驗區域和3個測試點位置如圖1所示，該范圍內共計有4個L1.8G基站，其中收容所旁基站與L1.8G共址建設L800M基站?？紤]到L800M與L1.8G切換多發生在室內，因此采用CQT測試方法，測試點1和2多位于收容所旁基站第2區的天線主瓣方向，測試點3位于該扇區的天線旁瓣方向。

2.2 切換參數優化前后對比分析

針對試驗區基站，通過測試和網管統計，分析該試驗方案的效果。

（1）L1.8G和L800M雙向切換參數修改前后的試驗區小區性能指標變化分別如圖2和圖3所示。

從圖2可看出，L1.8G小區平均用戶數明顯增多，L800M用戶向L1.8G遷移趨勢明顯（其中端午節期間情況特殊）。

從圖3可以看出，用戶體驗下行平均速率提升比較明顯，由參數修改之前的13.9 M提升至參數修改后的15.3 M左右。

（2）統計三個測試點數據。L1.8G至L800M方向切換參數修改前后測試指標對比見表2所列。

因為當L1.8G至L800M切換時A4事件的A2測量門限 （-110 dBm）和A5事件的門限1（-110 dBm）相同，且異頻切換判決門限都為-105 dBm，從上表三個測試點的CQT測試結果可知，A4事件試驗和A5事件試驗切換前后的RSRP值、SINR值和下載速率變化不大，且性能指標方面也無太大波動，故A4和A5兩套參數都可用于一般城區L1.8G至L800M方向的切換。

（3）在試驗過程中，對用戶流量、RRC連接建立成功率、LTE系統內切換成功率等其它指標進行分析，參數修改后，這些指標性能都有小幅提升。

（4）參數修改后，UE在業務態下將更難從L1.8G&L2.1G向L800M切換，L1.8G上差點較修改前增多，導致CQI指標稍有下降。

3 LTE異頻切換協同優化策略建議

通過對試驗網數據進行分析，發現LTE用戶體驗更佳。因此，修改后的參數適合大部分城市的一般城區場景，運營商也可以根據具體城市的環境特點、基站建設情況、用戶行為等做一些小的調整，但不同設備廠家的切換參數會存在細微差別。

參數修改后，用戶將更多地駐留在L1.8G&L2.1G上。當用戶駐留在L800M時，在L1.8G&L2.1G信號尚可的情況下會及時切換至L1.8G&2.1G。因此，L1.8G&L2.1G網絡流量有所增加，L800M流量呈下降趨勢，而由于帶寬的原因，整體上用戶體驗速率較參數修改前有所提升。此外，當用戶發送VoLTE語音業務時，建議在建立QCI=5信令信息時強制到L800M網絡上，充分利用L800M網絡深度覆蓋和廣覆蓋的優勢，減少切換，以便減少掉話。根據不同業務的特點，采取不同的策略，為用戶提供更好的網絡感知和業務體驗。

4 結 語

通過修改切換參數，減少不必要的異頻切換，提升網絡性能，并針對不同業務采取不同的策略，更好地保證用戶的業務體驗，為LTE網絡下一步的建設和優化提供一定的參考和建議。其他運營商的LTE多頻段協同切換可參照湖南電信的優化方案，并結合自己的實際情況進行。

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