LTE系统中一种移动鲁棒性优化的研究与实现

曹 龙，戴锦友，刘 琼

（1.武汉邮电科学研究院 湖北 武汉 430074；2.武汉烽火网络责任有限公司 湖北 武汉　430074）

LTE系统中一种移动鲁棒性优化的研究与实现

曹 龙1，2，戴锦友2，刘 琼2

（1.武汉邮电科学研究院 湖北 武汉 430074；2.武汉烽火网络责任有限公司 湖北 武汉430074）

针对当前2G/3G移动系统中，由于切换参数的手工配置和参数的不更新，往往会造成用户在切换过程中发生过早切换、过晚切换和乒乓切换，这样不仅给用户体验带来负面影响，还造成了网络资源的巨大浪费。为此，3GPP标准组织在LTE系统的SON技术中引入了移动鲁棒性优化的功能。本文在其基础上，提出了一种动态调整切换参数的方法，采用了WrapRound小区基站的布局模式进行实验，得出了切换参数CIO与切换成功率和切换乒乓率的动态关系，最终以达到减少切换相关的RLF发生进而提高网络资源的使用效率为目的。

过早切换；过晚切换；乒乓切换；移动鲁棒性优化；切换参数

LTE系统在切换过程中往往会出现过晚切换 （Too Late HOs）、过早切换（Too Early HOs）、Ping-Pang HOs等，引进移动鲁棒性的目的就是通过对不同场景的识别，并对它们进行统计，根据统计结果对切换的相关参数进行优化，使得网路中的切换失败、掉话以及不必要的切换降到最少。本文从场景识别、场景处理两个过程提出了一种移动鲁棒性优化方案。

1　场景识别

可以通过以下输入来识别不同的切换场景：事件获取和分析、UE测量、性能检测。

在事件获取和分析中，eNodeB可以获取切换事件信息和UE上下文。UE测量在UE检测报告中发送，可以指示发生了过早切换还是过晚切换。

场景识别是判断切换异常的场景，包括过早切换、过晚切换以及乒乓切换。如图1切换场景所示，切换过早、过晚是针对UE从小区A切向小区B来说的。

说明：图1中1：正常切换；2：过早切换；3：过晚切换。

图1　切换场景

当系统检测到要进行切换时，如果切换参数设置得过小时，切换门限较低，此时的切换位置发生在图1中2位置，导致A小区很容易发生切换而这时B小区的信号质量还较差，所以有可能无法切换入小区B，或刚刚切换就因质量较差而掉话，造成切换失败。反之，切换位置发生在图1中3位置，此时，由于用户移动出小区A的边缘，所以有可能还未来得及切换或切换还未完成，就发生了失败，导致掉话。

1.1过早切换

在两个重叠的A小区和B小区中，假设A小区为源小区，B小区为目标小区，假设此时用户在A小区并由A小区的基站提供服务，当用户在向B小区移动的过程中，发生切换，用户连接到B小区的基站上，如果在很短的时间内发生RLF，用户又重新搜索附近小区并重新连接到A小区，该过程我们可以判定为用户在源小区A发生过早切换而导致RLF。

所以，对于过早切换的特征我们可以描述为：

A.用户成功连接到目标小区后，却在很短的时间内发生RLF；

B.用户再次在源小区内重新建立连接。

1.2过晚切换

在两个重叠的A小区和B小区中，假设A小区为源小区，B小区为目标小区，假设此时用户在A小区并由A小区的基站提供服务，当用户在向B小区移动的过程中，如果出现以下情况中的一种则可认为是发生了过晚切换：其一是如果在切换过程中由于源小区A的信号质量过低而导致用户RLF的发生；其二是如果用户在运动过程中，切换过程还没来得及触发就已经发生RLF，之后用户重新搜索选择可以服务的小区并连接到目标小区B；

所以，对于过晚切换的特征我们可以描述为：

A.在切换过程中或在切换触发前，用户在源小区A发生RLF；B.用户在目标小区中重新建立连接。

1.3乒乓切换

乒乓切换的判决如图2示，乒乓判决时，小区A作为切换入小区收到UE History information以后，如果UE Historyinformation中次新小区的GCI与本小区相同，在最新小区停留的时间 （图2中停留时间2）小于乒乓门限时间pingpong-TimeThd，则认为这是一次乒乓切换。乒乓切换说明小区A相对于小区B而言，属于信号质量更好的小区，而小区B还不具备稳定的信号质量来承接该切换的UE。乒乓切换会引起不必要的信令开销，增加切换失败的概率，同时对吞吐量也会产生一定的影响。

RLF Indication中包括信息如下：

-Failure Cell ID：PCI of the cell in which the UE was connected prior to the failure occurred；

-Reestablishment Cell ID：ECGI of the cell where RL re-establishment attempt is made；

-C-RNTI：C-RNTI of the UE in the cell where UE was connectedpriortothefailureoccurred；shortMAC-I （optionally）：the 16 least significant bits of the MAC-I calculated using the security configuration of the source cell and the re-establishment cell identity.

2　场景处理

场景处理的主要目的就是根据场景识别出来的结果进行相应的处理及优化，其优化流程如图2所示。

图2　乒乓切换判决

2.1切换参数调整原则

通过以上对过早切换、过晚切换及乒乓切换的分析可以得出切换参数调整的基本原则是：

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A.当用户发生过早切换时，说明当前的切换参数设置得过小，应当适当增大切换参数。

B.当用户发生过晚切换时，说明当前的切换参数设置得过大，应当适当减小切换参数。

C.当用户发生乒乓切换时，应当通过牺牲一定切换成功率、适当增大切换参数来降低乒乓率。

2.2优化流程方案

优化流程图如图3所示。

图3　优化流程图

流程描述如下：

1）进行参数指标检测，如果检测到切换成功率过低或者切换乒乓率过高，则进入异常场景识别模块，并确定该异常是由过早切换、过晚切换还是乒乓切换引起的。

①若此时的切换成功率大于前一周期的切换成功率并小于设定的成功切换率，则继续增大CIO的步长，直到切换成功率大于设定的切换成功率的值为止；

②若此时的切换成功率小于前一周期的切换成功率，则此时结束过早优化流程进入乒乓优化流程。

3）若异常是由过晚切换引起的，则进入过晚切换优化流程，先将切换参数CIO减小一个步长，并把更新后的参数下发给小区中的所有用户，然后在下一个周期内检测用户发生切换的成功率：

①若此时的切换成功率大于前一周期的切换成功率并小于设定的成功切换率，则继续减小CIO的步长，直到切换成功率大于设定的切换成功率的值为止；

②若此时的切换成功率小于前一周期的切换成功率，则此时结束过晚优化流程进入乒乓优化流程。

4）若异常是由乒乓切换引起的，则记录下当前的切换成功率参数S，然后将切换参数CIO增加一个步长，并把更新后的参数下发给小区中的所有用户，然后在下一个周期内检测用户发生切换的成功率和乒乓切换率：

①若乒乓切换率低于前一周期的乒乓切换率且此时的切换成功率大于（A-Δ），则逐渐增大切换参数CIO的步长，继续观测下一周期内切换成功率和乒乓率，并根据其结果进入相应的优化流程；

②若乒乓切换率低于前一周期的乒乓切换率但此时的切换成功率小于（A-Δ），则将切换参数CIO回退至调整之前的值，并标记此次参数优化完成，退出优化流程。

③若乒乓切换率大于等于前一周期的乒乓切换率，则将切换参数CIO回退至调整之前得值，并标记此次参数优化完成，退出优化流程。

3　试验与结论

3.1条件设置

本实验基站采用WrapRound小区布局，其具体参数配置如表1所示。

表1　基站配置信息

3.2结论分析

切换成功率和乒乓率随CIO的变化情况如图4所示。

图4　切换成功率和乒乓率随CIO的变化情况

从图4所示的柱状图可知，当CIO设置为负值时，发生乒乓切换的概率较大且切换的成功率也不是很高，当CIO设置大于3时虽然发生乒乓率的概率为0，但是切换成功率有所下降，所以在实际运用中，应权衡切换的成功率和乒乓率来设置和调整CIO的值。

4　结束语

文中主要讨论了一维切换参数CIO在LTE系统中对切换成功率和乒乓率的影响，并基于此提出了一种MRO的具体优化方案，并给出了切换参数的参考值，当然影响的系统的切换成功率和乒乓率的参数还很多，相信随着LTE系统的不断成熟，必将获得新的突破。

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【相关参考文献链接】

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The research and implementation of mobility robustness optimization in LTE system

CAO Long1，2，DAI Jin-you2，LIU Qiong2
（1.Wuhan Research Institute of Post and Telecommunications，Wuhan 430074，China；2.Wuhan FiberHome Networks Co.，LTD，Wuhan 430074，China）

In the current 2G/3G systems，handover parameters are set by the network operator manually and the handover parameters can not update which will result in Too early handover，Too late handover and Ping-pong switching which will give users not only a negative impact experience but waste the network resource.So，the 3GPP standards organization introduced the function of Mobility Rubustness Optimization in the LTE SON technology system.Based on that this article give a method about handover parameters adjusted dynamicly and use the WrapRound neighborhood base station experiment text then we get the relationship between handover success rate，Ping-pong rate with CIO.We do this is for the purpose of reducing the related RLF and enhance the useness of network resource.

too early HOs；too late HOs；ping-pang HOs；mobility robustness optimization；handover parameters

TN914

A

1674－6236（2016）09-0144-03

2015-06-17稿件编号：201506175

曹 龙（1990—），男，云南曲靖人，硕士研究生。研究方向：数据通信。