LTE-EUTRAN内切换算法及性能参数分

lyq_005

一、切换类型
1.  根据组网形式：
1)  频内切换
2)  频间切换
2.  根据触发原因：
1)  基于覆盖的切换
2)  基于负荷的切换（负荷控制触发的强制切换、负荷均衡触发的切换）
3)  基于业务的切换
4)  基于UE移动速度的切换
3.  根据网络拓扑结构：
1)  eNB之内
2)  同一MME不同eNB间
3)  不同MME不同eNB间
4.  根据是否下发测量
1)  基于测量事件的切换
2)  盲切换
二、  测量事件的定义
EUTRA系统内移动性管理测量的事件描述：
1.  A1事件：服务小区质量高于一个绝对门限（serving > threshold）。用于关闭正在进行的频间测量和去激活gap；
2.  A2事件：服务小区质量低于一个绝对门限（serving < threshold）。用于打开频间测量和激活gap；
3.  A3事件：邻区比服务小区质量高于一个门限（Neighbour > Serving + Offset，Offset：+/-）。用于频内/频间的基于覆盖的切换；
4.  A4 事件：邻区质量高于一个绝对门限。用于基于负荷的切换；
5.  A5 事件：服务小区质量低于一个绝对门限1（Serving<threshold1）且邻区质量高于一个绝对门限2（Neighbour>threshold2）。用于频内/频间的基于覆盖的切换。
三、  基于覆盖的切换算法
1.  算法原则：
1)  频内和频间测量采用不同的A3/A5配置，下发测量ID时也是不同的；
2)  EUTRA频内频间基于覆盖的切换均是基于A3/A5事件触发，由后台Intra-frequency Handover Strategy、Inter-frequency Handover Strategy参数分别来控制频内、频间基于覆盖的切换判决事件是采用A3还是 A5事件；
3)  频间测量和测量gap通过A2事件来启动，通过A1事件来关闭；
4)  频内切换与频间切换的优先级，体现在频内A3/A5与频间A3/A5的上报门限配置上；
5)  EUTRA频内频间基于覆盖的切换由后台IntraF Handover Method、InterF Handover Method参数分别来控制频内、频间是基于事件的切换算法还是基于周期的切换算法，暂时只提供基于事件的切换算法，不提供基于周期的切换算法。
2.  算法总体框架：

图 EUTRAN内切换算法总体框架
3.  EUTRAN内测量的处理：
1)  测量量：RSRP、RSRQ，由后台参数IntraF RSRP reporting indicator、IntraF RSRQ reporting indicator和InterF RSRP reporting indicator、InterF RSRQ reporting indicator分别指示频内和频间上报的测量量，后台参数IntraF Trigger Quantity和InterF Trigger Quantity分别控制频内和频间事件的触发量。
2)  测量上报：事件上报、周期上报，由后台参数IntraF Report Criteria和InterF Report Criteria分别控制频内和频间具体采用那种上报方式。
a)  事件上报：在后台参数IntraF Time to trigger（InterF Time to trigger）定义的时间内测量量RSRP大于IntraF Threshold for RSRP（InterF Threshold for RSRP）所指定的门限，UE则向eNB上报满足对应触发条件的事件，RSRQ和RSRP触发原则一致，只是触发门限不同。当指示事件上报次数的后台参数IntraF Amount of Reporting for event（InterF Amount of Reporting for event）大于1时，UE在相隔后台参数IntraF Reporting interval for event（InterF Reporting interval for event）的时间再次向eNB上报该事件，前提是测量量必须一直满足该事件的触发门限；当UE上报次数达到IntraF Amount of Reporting for event（InterF Amount of Reporting for event）指定的次数时，即使测量量继续满足该事件的触发门限，UE也不再向eNB上报测量结果。后台参数IntraF Threshold for RSRP（InterF Threshold for RSRP）中对应的A5事件门限是A5事件对应的threshold1， A5事件对应的threshold2对应后台参数IntraF A5 Threshold2 for RSRP（InterF A5 Threshold2 for RSRP）。相关RSRQ门限值也采用类似配置。
b)  周期上报：当UE的测量趋于稳定后开始向eNB上报第一次测量，如果当指示周期上报次数的后台参数IntraF Amount of Reporting for periodical（InterF Amount of Reporting for periodical）大于1时，UE每隔IntraF Reporting interval for periodical（InterF Reporting interval for periodical）的时间周期性向eNB上报测量结果；当UE上报次数达到IntraF Amount of Reporting for periodical（InterF Amount of Reporting for periodical）指定的次数时， UE停止向eNB上报测量结果。
3)  EUTRA频内测量的下发、修改和关闭时机：
a)  频内测量的建立（Setup）
i.  RRC连接建立后，与承载UE上下文建立消息的第一次RRC重配消息一起下发
ii.  由其它系统切换进入EUTRAN之后
iii.  频内切换/频间切换后
b)  频内测量的释放（Release）
i.  状态转入RRC_IDLE（无需通过消息通知UE释放测量，eNodeB内部释放）
4)  EUTRA频间测量的下发、修改和关闭时机：
a)  频间测量的建立（Setup）
i.  A2事件上报后
b)  频间测量的关闭（Release）
i.  A1事件上报后
ii.  状态转入RRC_IDLE（无需通过消息通知UE释放测量，eNodeB内部释放）
四、  EUTRAN内同一MME下的站间切换的信令流程
图4-1 同一MME下的站间X2口切换信令流程图

五、  切换性能参数分析
切换判决是采用A3事件还是A5事件由数据库参数Intra-frequency Handover Strategy来控制。对于基于覆盖的频内切换算法，A1、A2事件测量不必下发。
EUTRA频内基于覆盖的切换由数据库参数IntraF Handover Method来控制频内是基于事件的切换算法还是基于周期的切换算法。
A3事件的进入条件为：  
  退出条件为：  
其中
Mn：邻小区测量结果，不包括任何的偏置；
Ofn：邻小区频率特定的偏差；
Ocn：邻小区的小区特定的偏差；
Hys：进入和离开该事件之间的滞后参数；
Ms：本小区测量结果，不包括任何偏置；
Ofs：服务频点（本小区频点）的频率特定的偏差；
Ocs：本小区的小区特定的偏差；
Off：A3事件的偏差，需要高层配置。
小区一旦部署好，Ocs、Ocn就是确定的值。如果在网络规划时将当前服务小区的Ofn 、Ocn值和邻区的Ofs 、Ocs值设置成一样的，那么上面的公式就可以简化为：

即
如果发生乒乓切换的频率比较大就应该调整Off和Hys的值。这样只有邻区信号条件非常好的时候才能发生切换。同样，如果这两个参数的值太大，那么邻区很难满足切换条件发生切换，那么就会对业务质量有影响，如数据率下降、容易掉话等。
根据以上分析，对于同频测量参数调整的顺序是，首先确定Ocs、Ocn的值。之后UE在切换区域移动：a.如果发生乒乓切换的频率比较高，那么调大Off的值，Off的值调到最大之后可以调整Hys的值（或者同时增大Off、Hys的值），或者/同时调整timetotrigger（后面会详细说明这个量）。b.如果UE的信道质量比较差但是很难发生切换就应该调小Off、Hys的值，或者/同时调整timetotrigger（后面会详细说明这个量）。重复进行上面的过程找到合适的参数取值。
A3事件是邻区比服务小区质量高于一个门限触发的，而A5事件是服务小区质量低于一个绝对门限1（Serving<threshold1）且邻区质量高于一个绝对门限2而触发的。
A5事件的进入条件为： 和
对于A5事件的触发，两个门限值的影响更大一些，应该先确定一个较低的Thresh1和一个较高的Thresh2。在此基础之上再调整其他参数。其他接着按照A3参数调整的方法进行。
参数名称（中/英）  应用数据库/快配表
对应字段名称  分类属性  取值范围  负责人
事件判决的RSRP绝对门限  byRsrpThreshold  A2  A1/A2/A4/A5: int (-140, …, -44) step 1 unit dBm；A3: float (-15, …, 15) step 0.5 unit dB  王孝华
Threshold for RSRP  徐林
参数简单描述  定义用途  该参数指示了事件上报的RSRP门限值。
根据各个事件的定义，该参数适用于A1/A2/A4/A5事件中定义的服务小区的RSRP门限值，以及A3事件的偏移值。
  出处  
配置说明（配置原则、影响以及参考资料）
理论分析  频内基于覆盖的切换配置中A3门限的配置需要避免过早、过晚切换的问题。基本考虑因素包括相邻小区重叠覆盖区域的大小、UE移动速度等。普通低速场景下，A3门限为正值，高速场景下A3门限为负值。

频内测量：A3 Offset、Hysterisis、TimetoTrigger三个变量都可以用来避免乒乓效应。A3 Offset需要慎重，避免Serving Cell质量太差而不切换从而掉话；Hysterisiszz具有A3 Offset相似的作用，同时还可以起到避免频繁发送MeasurementReport的作用(目前基于覆盖的频内切换现状是基于1次MeasurementReport就实行切换操作，在此前提下该作用无法体现)；TimetoTrigger在低速小区前提下可以适当加大，以避免信号抖动造成的乒乓上报measurementreport。
仿真及测试分析  
影响范围  ENB    Cell  *  UE    RAB    修改生效方式  ENB重启    Cell删建    马上生效  *
参数名称（中/英）  应用数据库/快配表
对应字段名称  分类属性  取值范围  负责人
进行判决时迟滞范围  byHysterisis  A2  (0, 0.5..15)dB; step 0.5dB  王孝华
Hysterisis  徐林
参数简单描述  定义用途  该参数指示了事件上报判决时的迟滞。
该参数是事件上报判决时的迟滞，用于防止抖动。
  出处  
配置说明（配置原则、影响以及参考资料）
理论分析  配置过大，事件越不容易触发，配置过小，容易出现乒乓效应。

频内测量：A3 Offset、Hysterisis、TimetoTrigger三个变量都可以用来避免乒乓效应。A3 Offset需要慎重，避免Serving Cell质量太差而不切换从而掉话；Hysterisiszz具有A3 Offset相似的作用，同时还可以起到避免频繁发送MeasurementReport的作用(目前基于覆盖的频内切换现状是基于1次MeasurementReport就实行切换操作，在此前提下该作用无法体现)；TimetoTrigger在低速小区前提下可以适当加大，以避免信号抖动造成的乒乓上报measurementreport。
仿真及测试分析  
影响范围  ENB    Cell  *  UE    RAB    修改生效方式  ENB重启    Cell删建    马上生效  *

参数名称（中/英）  应用数据库/快配表
对应字段名称  分类属性  取值范围  负责人
A3事件离开上报指示  byReportOnLeave  A2  enumerate(false, true)  王孝华
Report On Leave  徐林
参数简单描述  定义用途  该参数指示了当A3-2条件满足时，UE是否需要上报该事件。
  出处  
配置说明（配置原则、影响以及参考资料）
理论分析  如果该指示设为True，当触发上报的小区列表中的某小区满足A3-2条件时，UE需要上报该事件。否则，不需要上报。
仿真及测试分析  
影响范围  ENB    Cell  *  UE    RAB    修改生效方式  ENB重启    Cell删建    马上生效  *

参数名称（中/英）  应用数据库/快配表
对应字段名称  分类属性  取值范围  负责人
监测到事件发生的时刻到事件上报的时刻之间的时间差  byTrigTime  A2  enum(0, 40, 64, 80, 100, 128, 160, 256, 320, 480, 512, 640, 1024, 1280, 2560, 5120)ms  王孝华
Time to Trigger  徐林
参数简单描述  定义用途  该参数指示了事件上报判决时测量量满足上报标准需要持续的时间。
  &nbs