LTE异频切换协同优化探讨

田艳中+黎建波+孙朝晖+李兵+夏旭东

摘 要：针对LTE多频段组网如何协同的问题，文中提出了一种切换优化试验方案。该方案能够减少不必要的异频切换，并对不同业务采取不同的策略，更好地提升用户体验。优化前后测试结果表明，该优化方案能较好地提升LTE网络性能。

关键词：切换；LTE；多频段；参数优化

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）12-00-03

0 引 言

目前，我國电信运营商移动网络使用的无线频段主要包括800/900 MHz、1.8 GHz、2.1 GHz、2.3 GHz、2.6 GHz等，而LTE技术的最佳无线带宽为20 MHz。一些运营商主要采用1.8 GHz频段覆盖室外区域，采用2.1 GHz或2.3 GHz频段建设室分系统，后期通过在2G/3G使用的800/900 MHz低频段重耕出一些1.4/3/5 MHz的带宽频率用于城区深度覆盖和农村广覆盖，从而打造出一张无缝覆盖的LTE优质网络。由此导致LTE网络会存在三种频段混合组网。如何处理好三种频段间的协同优化问题值得研究，可通过做好各种场景下LTE的驻留、重选和切换参数设置与优化策略，达到最佳的网络覆盖及用户体验。本文将重点研究800/900 MHz低频段与1.8GHz频段和室分频段之间的切换优化问题。

1 LTE切换原理

1.1 切换事件及相关参数

（1）A1定义为服务小区质量高于一个绝对门限。用于停止正在进行的异频/异系统测量，在RRC控制下激活测量间隙。

（2）A2定义为服务小区质量低于一个绝对门限。指示当前频率的交叉覆盖，可以开始异频/异系统测量，在RRC控制下激活测量间隙。

（3）A3定义为邻小区比服务小区质量高于一个绝对门限。主要用于同频切换。

（4）A4定义为邻小区质量高于一个绝对门限。主要用于切换/负载平衡，类似重选高优先级小区。

当A2事件上报后，网络侧下发A4事件测量控制命令（A4事件用于触发LTE系统内异频不同优先级的切换，只有LTE不同频点划分不同优先级时A4事件才起作用）。目前LTE网络不同频段间的切换主要由A4事件来执行。

A4事件判决公式如下：

Mn+Ofn+Ocn-Hys（4）>Thersh （1）

其中：Mn为邻小区测量结果，Ofn为邻小区频率特定的偏差，默认为0，Ocn为邻小区个性偏移（CIO），Hys（4）为A4事件迟滞参数，Thersh为A4事件门限参数。

（5）A5定义为服务小区质量低于一个绝对门限，且邻小区质量高于一个绝对门限。主要用于切换/负载平衡，与重选到低优先级小区相似。

A5事件判决公式如下：

触发条件：

Ms+Hys（5） Thresh2 （2）

取消条件：

Ms-Hys（5）>Thresh1或Mn+Ofn+Ocn+Hys（5）

其中：Ms为服务小区测量结果，Mn、Ofn、Ocn、Hys同公式（1），Thersh1为A5事件门限1参数，Thersh2为A5事件门限2参数。

1.2 切换信令流程

LTE切换流程可以分为三个步骤，即测量、判决和执行。

（1）测量包括测量控制、测量执行与结果处理。基站根据需要给UE下发不同种类的测量任务，在RRC重配消息中给UE下发测量配置；UE收到配置信息后对测量对象实施测量，并根据上报标准对测量结果进行评估，当测量结果满足标准后向基站发送相应的测量报告，如A1/A2等事件。

（2）判决以测量为基础，资源申请与分配主要由网络侧完成。基站通过终端上报的测量报告判决是否满足切换条件。

（3）当满足判决条件时，即发生A3/A4/A5等事件，按以下步骤进行执行切换：

a.切换准备为目标网络完成资源预留；

b.切换执行由源基站通知UE执行切换，UE在目标基站上完成连接；

c.切换完成是指源基站释放资源、链路，删除用户信息。

根据切换发生的位置区域大小，切换信令流程可分为以下三种：

（1）站内切换信令流程：当UE所在的源小区和准备切换的目标小区同属一个eNodeB时，发生eNodeB站内切换。X2、S1接口上没有信令操作，只是在站内的两个小区之间进行资源配置，所以切换由基站在内部判决。

（2）X2切换信令流程：当UE所在的源小区和准备切换的目标小区不属于同一个eNodeB时，则进行eNodeB间切换。eNodeB间切换需要加入X2和S1接口的信令操作。协议36.300中规定，eNodeB间切换一般通过X2接口进行。X2切换的前提是目标基站和源基站均配置了X2链路，且链路可用。具体过程如下：

a.源小区在接到测量报告后需先通过X2接口向目标小区发送切换申请；

b.得到目标小区反馈后（此时目标小区资源准备已完成）才会向终端发送切换命令，并向目标侧发送消息；

c.目标小区接入UE后，目标小区会向核心网发送路径更换请求，通知核心网将终端业务转移到目标小区，更新用户面和控制面的节点关系；

d.待切换成功后，目标eNodeB通知源eNodeB释放无线资源。

X2切换的优先级大于S1切换，可保证切换时延更短，用户感知更好。

（3）S1切换流程与X2切换类似，其不同之处在于所有的站间交互信令及数据转发都需要通过S1接口到核心网进行转发，时延略大于X2接口。当条件中的任何一个成立时都会触发S1切换：源eNodeB和目标eNodeB之间不存在X2接口；源eNodeB尝试通过X2接口切换，但被目标eNodeB拒绝。

2 LTE异频切换优化试验及分析

2.1 切换优化试验方案

本次试验在湖南电信LTE FDD网络上进行，主要分析800 MHz低频段与1.8 GHz频段和室分2.1 GHz频段之间的切换优化问题，1.8 GHz频段和室分2.1 GHz频段之间的切换应满足“快进慢出”的原则。目前，湖南电信LTE多频段空闲态驻留策略：1.8 GHz和2.1 GHz优先级最高，优先级均设为7，高于优先级4的800 MHz频段LTE网络（将这三种频段LTE网络分别简称为L1.8G、L2.1G、L800M）。

LTE多频段间切换为异频切换，一般采用A4事件，并采用A1、A2事件进行异频测量控制。由于L800M能获得的带宽较小（1.4/3/5 MHz），当大带宽信号较好时，应尽可能地让UE优先占用大带宽信号使用数据业务，即优先使用L1.8G或L2.1G信号，L800M以承接VoLTE语音业务为主。本次试验在某市一般城区环境下采用了A4/A5事件实现这一切换策略，并参考厂家建议和其它省份的参数值设置本次试验参数，具体见表1所列。

试验区域和3个测试点位置如图1所示，该范围内共计有4个L1.8G基站，其中收容所旁基站与L1.8G共址建设L800M基站。考虑到L800M与L1.8G切换多发生在室内，因此采用CQT测试方法，测试点1和2多位于收容所旁基站第2区的天线主瓣方向，测试点3位于该扇区的天线旁瓣方向。

2.2 切换参数优化前后对比分析

针对试验区基站，通过测试和网管统计，分析该试验方案的效果。

（1）L1.8G和L800M双向切换参数修改前后的试验区小区性能指标变化分别如图2和图3所示。

从图2可看出，L1.8G小区平均用户数明显增多，L800M用户向L1.8G迁移趋势明显（其中端午节期间情况特殊）。

从图3可以看出，用户体验下行平均速率提升比较明显，由参数修改之前的13.9 M提升至参数修改后的15.3 M左右。

（2）统计三个测试点数据。L1.8G至L800M方向切换参数修改前后测试指标对比见表2所列。

因为当L1.8G至L800M切换时A4事件的A2测量门限 （-110 dBm）和A5事件的门限1（-110 dBm）相同，且异频切换判决门限都为-105 dBm，从上表三个测试点的CQT测试结果可知，A4事件试验和A5事件试验切换前后的RSRP值、SINR值和下载速率变化不大，且性能指标方面也无太大波动，故A4和A5两套参数都可用于一般城区L1.8G至L800M方向的切换。

（3）在试验过程中，对用户流量、RRC连接建立成功率、LTE系统内切换成功率等其它指标进行分析，参数修改后，这些指标性能都有小幅提升。

（4）参数修改后，UE在业务态下将更难从L1.8G&L2.1G向L800M切换，L1.8G上差点较修改前增多，导致CQI指标稍有下降。

3 LTE异频切换协同优化策略建议

通过对试验网数据进行分析，发现LTE用户体验更佳。因此，修改后的参数适合大部分城市的一般城区场景，运营商也可以根据具体城市的环境特点、基站建设情况、用户行为等做一些小的调整，但不同设备厂家的切换参数会存在细微差别。

参数修改后，用户将更多地驻留在L1.8G&L2.1G上。当用户驻留在L800M时，在L1.8G&L2.1G信号尚可的情况下会及时切换至L1.8G&2.1G。因此，L1.8G&L2.1G网络流量有所增加，L800M流量呈下降趋势，而由于带宽的原因，整体上用户体验速率较参数修改前有所提升。此外，当用户发送VoLTE语音业务时，建议在建立QCI=5信令信息时强制到L800M网络上，充分利用L800M网络深度覆盖和广覆盖的优势，减少切换，以便减少掉话。根据不同业务的特点，采取不同的策略，为用户提供更好的网络感知和业务体验。

4 结 语

通过修改切换参数，减少不必要的异频切换，提升网络性能，并针对不同业务采取不同的策略，更好地保证用户的业务体验，为LTE网络下一步的建设和优化提供一定的参考和建议。其他运营商的LTE多频段协同切换可参照湖南电信的优化方案，并结合自己的实际情况进行。

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