TD-LTE網絡基于AoA+TA功能的接入控制應用

2016-01-04 11:21:36秦嗣仲

電信工程技術與標準化 2015年2期

秦嗣仲

（中國移動通信集團遼寧有限公司丹東分公司，丹東 118000）

秦嗣仲

（中國移動通信集團遼寧有限公司丹東分公司，丹東 118000）

摘要本文論述了在TD-LTE網絡中遇見的新問題，即邊境優化問題。中國移動TD-LTE網絡建設與朝鮮隔江而建，參考丹東邊境GSM網絡的方法，結合TD-LTE網絡自身特點，TD-LTE網絡采用宏站小區覆蓋朝鮮新義州沿江區域，令宏站小區采用基于位置的接納控制算法（如AoA+TA方法等），通過UE距離站點的遠近限制朝鮮用戶接入TD-LTE網絡進行業務。

關鍵詞TD-LTE網絡；邊境優化；基于AoA+TA的接入控制

丹東市與朝鮮的新義州市隔鴨綠江相望。鴨綠江的江面大約幾百米寬，由于無線電磁信號在水面上的傳播距離相比其它場景較遠，因此丹東市的TD-LTE信號在新義州市部分區域有信號覆蓋。

目前，丹東GSM/TD-SCDMA經過多年長時間的處理，通過GSM/TD-SCDMA的TA技術（距離限制），利用丹東江邊較高的GSM/TD-SCDMA網絡站址覆蓋朝鮮區域，讓用戶接入這些站點后無法承載網絡業務，應用此方法，朝鮮跨境用戶中，98%以上無法接入沿江算法小區。由于目前中國移動TD-LTE網絡開始商用，根據朝鮮方面要求，中國越過朝鮮邊境在新義州江邊覆蓋的TD-LTE信號需要滿足如下要求：無法進行短消息業務和無法進行PS業務。涉及邊境優化及外交層面的問題，比較棘手，朝鮮沿江區域不可以使用中國境內TD-LTE網絡的研究課題被提上日程。本文重點介紹丹東邊境區域TD-LTE接入控制無線算法AoA（Angle of Arrival）+TA及其驗證效果等。

1　AoA+TA算法研究

為解決丹東鴨綠江區域的越境覆蓋問題，可采用在TD-LTE網絡中基于AoA+TA（基于時間提前量和來波方向進行定位的方法）的位置測量的業務接入控制算法，來達到邊境優化的目的。其中：基于位置的AoA值表示的是用戶UE到基站的入射角，從正北沿逆時針方向計算。基于位置的距離門限值TA：此參數表示的是用戶UE到基站的距離。

AoA+TA算法并不要求必須在attach信令過程完成前就要對用戶位置做出判斷及是否允許接入的判斷，只要保證TD-LTE用戶在判斷是否合法完成前不允許進行TD-LTE業務即可?；蛘哒f可以允許用戶先完成attach信令，然后再進行位置測量和判斷，但此過程中不能進行業務傳輸。

2　原理說明

AoA+TA的定位方法通常只用于基于網絡的定位，主要原因是AoA只能由基站測量得到，TA TYPE1和TA TYPE2也是由基站計算或者測量得到，即所有與該定位方法相關的測量量都是基站提供的。這些測量量均可以由基站提供給E-SMLC（定位服務器），所以支持基于網絡的定位就可以達到定位的目的了。因此也帶來了該方法的一個優勢，即對不支持定位業務的終端，也可以通過該方法對其進行定位。

2.1 定位預備流程

為了進行AoA+TA的定位計算，E-SMLC的O&M(運行維護臺)可以預先配置每個小區的地理位置信息。

對于每個能夠獲取位置信息的eNB，可以預先配置其每個cell或天線的位置信息（分布天線場景），或預先配置用于獲取天線位置信息的必要參數等。

允許預先配置每個eNB的定位能力，如是否支持LPPa協議棧，TA TYPE1或TA TYPE2的測量上報，以及AoA的測量上報。

2.2 終端定位流程

TD-LTE系統已經明確采用AoA+TA方法作為控制面定位方案之一。按照定位觸發的實體可以分為UE觸發定位（MO）和網絡側的定位客戶端觸發（MT）。下面根據不同的觸發方式給出相應的流程。由于TA分為TA TYPE 1和TA TYPE 2兩種類型，其測量方式不同，在下面的描述中將針對MO的情況下以TA TYPE 1為典型場景，對MT的情況以TA TYPE 2為典型場景給出相應的流程。注意，實際上不管是MO還是MT，TA的兩種類型都是可以支持的。

2.2.1 MO，TA TYPE 1+AoA

MO，TA TYPE 1+AoA的流程圖如圖1所示。

步驟0：若UE處于idle狀態，則UE建立NAS信令連接，對于已處于連接狀態的UE，此步驟可以忽略。

步驟1：UE向MME發送定位請求，此消息使用LCS （Location Services）消息，LCS消息內容為REGISTER (Faculity (LCS-MOLR Arg))，在LCS-MOLR消息中，MOLR-Type設置為locationEstimate，表示UE請求自己的位置信息。

步驟2：MME對LCS消息進行處理，在SLs接口上向E-SMLC發送定位請求，其中Location Type設置為Geographic Location，從而將控制權交給E-SMLC，此時對于E-SMLC來說，生成了一個LPPSession ID。

圖1　定位流程圖（MO.TA TYPE1+AOA)

步驟3、4：E-SMLC根據Location Type知道當前要為UE計算定位結果，首先查詢UE的定位能力，看其支持哪幾種定位方法，在此流程中終端將指示支持UE Rx-Tx Time Difference的上報。

步驟5：E-SMLC根據終端能力以及準備期間獲得的基站能力，即基站可以支持TA TYPE 1和AoA的測量，決定采用TA TYPE 1+AoA的定位方法。

步驟6、7： E-SMLC通過LPPa協議發起面向用戶的E-CID測量初始化過程（測量對象將是TA TYPE 1、AoA）。

步驟8、9：服務eNB接收到E-SMLC的命令后，將觸發UE進行UE Rx-Tx Time Difference的測量；終端上報相應的測量結果。

步驟10：基站同時啟動基站內部的測量，并將UE上報的測量結果和基站測到的UE信號到達偏差結合計算出TA。

步驟11：服務eNB在E-CID測量報告消息中將攜帶E - C G I、T A、AoA等測量結果通過LPPa協議傳送給E-SMLC。注：如果服務eNB中存儲有服務小區的位置信息，將在E-CID測量報告消息中攜帶接入點位置信息。

步驟12：E-SMLC根據上述測量信息，進行UE的位置估算。注：如果E-CID測量報告消息中沒有攜帶服務小區的位置信息，將通過O&M獲取相應的信息。

步驟13：E-SMLC將定位結果通過SLs消息Location Response發給MME。至此E- SMLC和MME之間的當前Session結束。

步驟14：MME將定位結果生成LCS消息，LCS消息內容為Register (Faculity (LCS-MOLR Res))，發給UE。

步驟15：UE向MME發送LCS消息Release Complete，終止LCS的定位過程。隨后MME根據情況可以釋放NAS信令連接。

2.2.2 MT，TA TYPE 2+AoA

MT，TA TYPE 2+AoA的流程圖如圖2所示。

步驟0：GMLC請求MME提供定位結果。

步驟1：若UE處于idle狀態，則MME觸發UE建立NAS信令連接，對于已處于連接狀態的UE，此步驟可以忽略。

圖2　定位流程圖（MT.TA TYPE2+AoA)

步驟3、4：E-SMLC根據Location Type知道當前要為UE計算定位結果，首先查詢UE的定位能力，看其支持哪幾種定位方法，在此流程中終端將指示不支持UE Rx-Tx Time Difference的上報。如果MME通知E-SMLC該終端不支持LPP協議，則步驟3和4可以省略。

步驟5：E-SMLC根據終端能力以及準備期間獲得的基站能力，即基站可以支持TA TYPE 2和AoA的測量，決定采用TA TYPE 2+AoA的定位方法。

步驟6，7： E-SMLC通過LPPa協議發起面向用戶的E-CID測量初始化過程（測量對象將是TA TYPE 1、AoA）。

步驟8：基站為該用戶分配專用的preamble觸發專用隨機接入過程。

步驟9：基站同時啟動基站內部的測量，測量UE 的preamble信號獲得TA，測量UE的上行信號得到AoA?；疽部梢栽谝欢〞r間內重復執行步驟9，對測量結果進行平滑，提高測量精度，這取決于基站的實現。

步驟10：服務eNB在E-CID測量報告消息中將攜帶E-CGI、TA、AoA等測量結果通過LPPa協議傳送給E-SMLC。注：如果服務eNB中存儲有服務小區的位置信息，將在E-CID測量報告消息中攜帶接入點位置信息。

步驟11：E-SMLC根據上述測量信息，進行UE的位置估算。注：如果E-CID測量報告消息中沒有攜帶服務小區的位置信息，將通過O&M獲取相應的信息。

步驟12：E-SMLC將定位結果通過SLs消息Location Response發給MME。至此E-SMLC和MME之間的當前Session結束。

步驟13：MME將定位結果通過SLg接口消息Provide Subscriber Location Response發給GMLC。至此MME和GMLC之間的通信結束。隨后MME根據情況可以釋放NAS信令連接。

3　開啟基于位置接納算法測試結果

增加基于位置接納算法后，需要升級TD-LTE基站版本，目前AoA+TA算法版本為專項版本（目前只能通過LMT軟件在Endeb側修改參數）。在確?，F有版本功能基礎上新增的一項功能算法，后續會合并到商用版中應用。目前測試業務主要是PS業務驗證工作，升級驗證測試如下。

3.1 升級后TD-LTE業務速率驗證

升級后單站上行吞吐量測試情況（升級前為6436.781 kbit/s，升級后為6527.037 kbit/s，無明顯差異）。

升級后單站下行吞吐量測試情況（升級前為36877.190 kbit/s，升級后為37447.482 kbit/s，升級前后變化很小）。

3.2 升級后TD-LTE PS業務驗證

現場環境：2G/3G/4G，TA距離限制500 m，終端在距離基站500 m以內范圍（4G合法小區）。

流程：華為D2終端先駐留在4G上，由于所處位置在基站500 m以內，屬于4G合法小區，終端可進行數據業務。

現場環境：2G/3G/4G，TA距離設置500 m，終端在距離基站500 m以外范圍（4G為非法小區）。

流程：華為D2終端先駐留在4G上，由于所處位置為超過基站距離500 m，屬于4G非法小區，無法進行數據業務。3.3 接入驗證

通過進行不同場景下接入特性的驗證，輸出TA值，AoA值及PS業務限制功能匯總數據如表1、2、3所示。

4　結論

通過業務驗證，使用路測終端驗證AoA以及TA

Admission control application based on the AoA+TA

QIN Si-zhong

(China Mobile Group Liaoning Co., Ltd. Dandong Branch, Dandong 118000, China)

Abstract This article discusses the new problems encountered in the TD-LTE network, ie the boundary optimization problem. The TD-LTE network site of China Mobile is built nearby Yalu River in Dandong. The reference Dandong border GSM network, combined with TD-LTE network's own characteristics, and TD-LTE network are coverage of the macro station district reached Sinuiju, North Korea along the region, using the location to accept control algorithm (such as the AOA + TA method, etc.), through the UE distance macro station district the proximity of the site limit the Korean users access the TD-LTE network to conduct business.

Keywords TD-LTE network; border optimization; admission control based on the AoA+TA

參考文獻

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