ＴＤ－ＳＣＤＭＡ中的小區更新及優化策略

【摘要】文章概要介紹了TD-SCDMA網絡中的小區更新原因、小區更新目的、小區更新的信令流程和相關定時器的作用，詳細討論了大唐移動公司的網絡優化中，小區更新在TD-SCDMA系統中的作用及優化策略。

【關鍵詞】小區更新 無線鏈路 失敗 移動性管理

1 引言

在通用移動通信系統（UMTS，Universal Mobile Telecommunication System）網絡中，移動性管理的功能包括：位置區更新、路由區更新、小區更新、URA（Universal Terrestrial Radio Access Network RegistrationArea，通用陸地無線接入網注冊區）更新。移動性管理的絕大部分功能由UE（User Equipment，用戶設備）的非接入層和核心網來執行，另外一部分功能是由UTRAN中的RRC（Radio Resource Control 無線資源控制）子層來執行，因此對等的終端接入層的RRC子層也必須具備相關的移動性管理功能。小區更新過程和URA更新過程就是RRC子層處理移動性管理的兩個重要過程。

URA是UTRAN內部區域的劃分，適用于UE處于RRC連接狀態的情形，一個URA包含了一個或多個Cell(小區)，具體由網絡規劃決定，定義URA是為了更加有效地利用無線資源。一是從網絡側考慮：通過定義URA，可以使部分移動性管理功能由UTRAN來協作完成，這樣通過UTRAN的配合就能更加有效地尋呼到某個UE。二是從UE側考慮：UE的RRC連接有五種狀態（CELL_DCH，CELL_FACH，CELL_PCH，URA_PCH，IDLE）。如果UE上有業務，那么此時UE應處于CELL_DCH或者CELL_FACH狀態；如果UE上沒有業務進行，但UE上將要有業務發生的可能性比較大，那么UE可以長時間處在CELL_PCH或者URA_PCH狀態；如果UE上目前沒有業務正在進行，而且UE將要發生業務的可能性非常小，那么UE應處在IDLE狀態。之所以要區別CELL_PCH和URA_PCH兩個不同的連接狀態，是從節省無線資源的角度考慮的。如果UE處在CELL_PCH狀態，但其頻繁在小區中切換，那么UE要頻繁進行小區更新；而如果引入了URA_PCH狀態，這樣小區間的更新將被URA更新取代，UE可以在URA Id發生變化的時候（跨越多個cell）再進行URA更新，而不必頻繁地小區更新。

URA更新過程和小區更新過程的信令流程基本相似，區別在于觸發更新的范圍不一樣，不做詳細介紹。本文主要研究TD-SCDMA網絡中，UE的RRC子層觸發的小區更新過程。

2小區更新概述

2.1 小區更新的目的

小區更新過程有以下幾個主要目的[1]：

（1） 通知UTRAN，處于CELL_PCH或CELL_FACH狀態的UE重新進入了服務區；

（2） 通知UTRAN，UE的AM RLC(確認模式 無線鏈路控制)實體發生了不可恢復的RLC錯誤；

（3） 周期性小區更新可作為CELL_PCH或CELL_FACH狀態下的UE監管機制；

（4） 通知UTRAN，處于CELL_PCH或CELL_FACH狀態下的UE發生小區重選后所在的小區；

（5） 用于處于CELL_DCH狀態下的UE發生無線鏈路故障時的處理；

（6） 用于UE發送UE CAPABILITY INFORMATION（UE能力信息）消息失敗時的處理；

（7） 通知UTRAN，處于CELL_PCH狀態下的UE收到尋呼或需要發送上行數據，需要將其狀態轉移到CELL_FACH狀態；

2.2 小區更新的原因

小區更新過程由UE發起，當UE滿足下面某一種條件時，可發起小區更新過程。如果某幾種小區更新觸發條件同時發生，則按照下述次序，優先以前面的原因進行小區更新[2]。

（1） 上行數據傳送

（2） 尋呼響應

（3） 無線鏈路失敗

（4） 重新進入服務區

（5） RLC不可恢復錯誤

（6） 小區重選

（7） 周期性小區更新

上述的七種原因，在當前的網絡中，出現情況較多的是兩種: 無線鏈路失敗； RLC不可恢復錯誤。為什么是這樣的情況呢?這與UE的狀態有關，如果UE處于連接模式,UE通常保持在CELL_DCH狀態。UE處于CELL_FACH狀態，是較短暫的狀態，一旦UE做業務時，無論是CS域的還是PS域的，網絡側通常給UE分配專用資源，UE就處于CELL_DCH狀態。另外，當分組調度算法開關關閉時，UE不會處于CELL_PCH或URA_PCH狀態，即使PS調度算法開關打開，只有當上行和下行的業務量都為0時，UE的狀態才可能躍遷至CELL_PCH或URA_PCH狀態。

無線鏈路失敗、RLC不可恢復錯誤這兩種原因引起的小區更新，很多情況下是由于無線環境質量太差引起，是TD-SCDMA網絡優化人員高度關注的方面。

2.3 小區更新流程及定時器介紹

根據“小區更新證實”信息內容不同，小區更新流程也不同[1]，舉例如下：

如果消息中包含“物理信道信元”且不包含“無線承載信元”和“傳輸信道信元”，UE將回應“物理信道重配完成”消息。

小區更新中常見定時器和計數器如下：

（1） T302參數描述：UE在發送“小區更新/URA更新”消息后啟動此定時器， 接收到“小區更新證實/URA更新證實”消息后停止； 如果T302超時且UE重發計數器V302<=N302，UE將重發“小區更新/URA更新”消息， 否則UE轉入空閑模式。

（2） N302參數描述：重發“小區更新/URA更新”消息的最大次數。

（3） UE移動信息確認消息定時器：啟動: MM（移動性管理）模塊向UE發送對等層消息（小區更新確認/URA更新確認）后， 啟動該定時器；停止: 定時器內，收到UE的響應消息，停止該定時器；超時: 超時釋放UE。

關于T304、N304、T305、T307、T316、T317，本文不再詳細描述,參見[2]。

3小區更新在TD-SCDMA網絡中的作用和優化策略

3.1 小區更新在TD-SCDMA網絡中的作用

小區更新可以稱為TD-SCDMA網絡中的挽救機制，合理利用TD-SCDMA中的小區更新，能夠提升網絡指標，如接通率、掉話率等。由大唐移動公司承建的RAN網絡,前期在優化過程中發現網絡掉話率、接通率指標都比較差，通過分析路測日志和網絡側的信令流程，發現有相當一部分是由于下行失步引起無線鏈路失敗或RLC不可恢復錯誤而產生的小區更新，但是小區更新成功率較低，這樣對掉話率和客戶感受度都有很大的影響。

通過大唐移動公司的網絡優化人員的攻關，總結出小區更新在TD-SCDMA網絡中的重要作用。首先應盡量減少小區更新的次數，其次提高小區更新的成功率，進而改善接通率、掉話率等指標。

3.2 小區更新在TD-SCDMA網絡中的優化策略

（1）優化策略之一：盡量減少小區更新的次數

在大唐移動公司的TD-SCDMA網絡優化中，發現無線鏈路失敗或RLC不可恢復錯誤而產生的小區更新，存在兩種場景：一是切換不成功觸發小區更新的情況，占比例較大；二是無線鏈路惡化引起小區更新，這種情況通過改善無線環境解決，本文不進行詳述。

對于切換不成功觸發小區更新的情況，詳述如下：

UE上報“測量報告”后，未收到“物理信道重配”消息，經過15秒后，UE重新搜到更好的小區，UE上報小區更新，并且小區更新成功。從RNC（Radio Network Controller 無線網絡控制器）側信令看，RNC沒有收到“測量報告”，后經過一段時間，收到小區更新。

雖然小區更新成功，但要分析為什么切換未能成功，大致從以下幾方面關注：

（1） 可能是無主覆蓋問題：導致滿足“測量報告”上報時間太晚，網絡側未接收到。

（2） 可能是漏配鄰區問題：更好的鄰區漏配，致使滿足“測量報告”上報時間太晚。

（3） 可能是滿足“測量報告”上報的網絡側參數配置不合適：參數配置不當，使滿足“測量報告”上報時間太晚。

具體屬于哪種原因需要結合網絡側配置參數和無線環境逐一排查，本文不做主要論述。

在網絡優化中，對于觸發小區更新前的信令流程尤其關注，盡量減少小區更新出現的次數。

（2）優化策略之二：提高小區更新的成功率

對于小區更新失敗導致的掉話，首先要明確小區更新的觸發原因，UE的下行失步是什么原因導致的，對于無線環境很差情況下發生下行SIR（信噪比）很差并最終失步，應從無線環境角度去解決；對于無線環境很好情況下發生下行SIR很差并最終失步，可以嘗試從系統內干擾去挖掘問題；對于一個小區出現的問題，要推廣到對全網該類問題的核查。

小區更新優化案例一：

現象：

UE向RNC發送“小區更新”消息后，UE將啟動T302定時器， 時間為10秒，當收到“小區更新證實”消息后停止。 在T302時間內可以有N302次（默認3次）重發“小區更新”的機會，如果T302超時且已經重發最大次數，UE仍然未收到“小區更新證實”消息，UE轉入空閑模式。

當T302到期后且N302已重傳完畢，但UE仍然未收到“小區更新證實”消息的異常事件，可能存在原因及解決思路 ：

◆Uu（UTRAN與UE之間的接口）口顯示UE已成功發“小區更新消息”，但由于開環同步存在問題，RNC側沒有收到“小區更新證實”，未進行處理。可以通過網絡側的信令進行判斷。

◆Uu口顯示UE已成功發送“小區更新”消息，RNC側已經收到，但是小區更新中小區更新的原因不是上述七種原因之一，RNC無法識別。可以通過小區更新消息所帶內容查詢。

◆Uu口顯示UE已成功發送“小區更新”消息，RNC側已經收到，并下發了“小區更新證實”消息，但是由于弱覆蓋、內部干擾或外部干擾等其它原因導致下行失步，UE未能接收。可以通過路測數據對UE的無線覆蓋和干擾進行分析。

◆Uu口顯示UE已成功發送“小區更新”消息，RNC側已經收到，并下發了“小區更新證實”消息，該消息通過FACH（前向接入信道）進行傳送。但是可能由于到達時間點過早，基站的FP（幀協議）層認為下行出窗而扔掉，導致UE無法收到。通過信令跟蹤接口消息判斷解決。

小區更新優化案例二：

現象：

◆Uu口看見UE向RNC發送“小區更新”消息，并且收到了RNC下發的“小區更新證實”消息，之后RNC側將啟動移動信息確認消息定時器，收到UE的響應消息，停止該定時器，超時釋放UE。

◆當UE已收到“小區更新證實”消息，但RNC側在移動信息確認消息定時器超時后仍然未收到UE回復的“物理信道重配完成”消息，可能存在原因及解決思路 ：

◆在UE收到RNC下發的“小區更新證實”消息后，進行同步時由于覆蓋弱或存在干擾沒有同步上，導致UE沒有向RNC回復“物理信道重配完成”消息。可以通過路測數據對UE的無線覆蓋和干擾進行分析。

小區更新優化案例三：

現象：

Uu口看見UE向RNC發送“小區更新”消息，收到了RNC下發的“小區更新證實”消息，且UE也向RNC回復“物理信道重配完成”消息，但隨后Uu口顯示UE沒有繼續進行通信而是回到空閑狀態接收系統消息。

可能存在原因及解決思路：

◆由于無線覆蓋弱或上行存在干擾使得上行失步，導致RNC側沒有收到。可以通過路測數據對UE的無線覆蓋和干擾進行分析。

◆由于配給基站的上行目標信噪比太小，導致UE發射功率不夠高，“物理信道重配完成”消息無法到達RNC側，可以通過查詢網絡側參數進行核查。

4 結束語

本文主要討論小區更新在TD-SCDMA網絡中的重要作用及優化策略。大唐移動公司的網絡優化人員通過現場的摸索，總結出兩個策略：盡量減少小區更新的次數；提高小區更新的成功率，將對TD-SCDMA的網絡優化起到重要的指導作用。如何更好地利用小區更新機制，改善接通率、掉話率等網絡性能指標，相信隨著TD-SCDMA網絡的不斷成熟，必將獲得新的突破。

【作者簡介】

周立媛：畢業于北京交通大學通信與信息系統專業，現任大唐移動通信設備有限公司高級工程師，主要從事TD-SCDMA無線網絡維護、網絡優化等工作，對RAN側無線網絡優化有較深入的研究。