3G/4G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同優(yōu)化指標(biāo)體系研究

魏剛　中國聯(lián)通內(nèi)蒙古分公司網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中心高級工程師

3G/4G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同優(yōu)化指標(biāo)體系研究

魏剛中國聯(lián)通內(nèi)蒙古分公司網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中心高級工程師

中國聯(lián)通呼和浩特分公司在日常3G/4G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同優(yōu)化過程中針對3G/4G互操作主要指標(biāo)進(jìn)行了摸索及探討，梳理了互操作優(yōu)化流程，從多個維度進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)評估及優(yōu)化，建立了一套3G/4G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同優(yōu)化的指標(biāo)評估體系。可為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作開展積累經(jīng)驗(yàn)，提供指導(dǎo)方向。

電路域回落；快速返回；LTE重定向到WCDMA；WCDMA重定向到LTE

1　引言

5年2月27日工業(yè)和信息化部正式向中國電信、中國聯(lián)通發(fā)放了FDD網(wǎng)絡(luò)制式的4G經(jīng)營許可。至此，全球TD-LTE和FDD-LTE兩種4G網(wǎng)絡(luò)制式在我國全面鋪開，高速網(wǎng)絡(luò)時代隨之到來。4G牌照對每個運(yùn)營商來說都是機(jī)會與挑戰(zhàn)，因此在建網(wǎng)初期，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，建立良好的網(wǎng)絡(luò)口碑，是后續(xù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和前進(jìn)的動力。

2　3G/4G協(xié)同優(yōu)化思路

3G/4G協(xié)同優(yōu)化與兩網(wǎng)互操作動作直接相關(guān)，要想做好3G/4G協(xié)同優(yōu)化，需要了解互操作的主要動作，以下是筆者梳理的3G/4G互操作的幾個關(guān)鍵動作：

（1）4G用戶在語音通話時，回落到3G網(wǎng)絡(luò)（即CSFB的過程）。

（2）當(dāng)4GCSFB到3G的用戶通話結(jié)束后，返回3G（當(dāng)前大部分區(qū)域都是通過FASTRETURN機(jī)制讓4G用戶結(jié)束通話后快速返回4G網(wǎng)絡(luò)）。

（3）由于當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)不完善，部分弱覆蓋區(qū)域內(nèi)的4G用戶基于覆蓋原因返回3G網(wǎng)絡(luò)（即L2U）。

（4）針對第三種情況回落到3G網(wǎng)絡(luò)的4G用戶，在其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)仍在進(jìn)行過程中，4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋逐漸增強(qiáng)，又會觸發(fā)向4G網(wǎng)絡(luò)的切換（即U2L）。

以上幾項(xiàng)關(guān)鍵動作，不代表所有的3G/4G互操作內(nèi)容，但是由于都有相關(guān)的指標(biāo)可以表征存在的問題，因此作為本次3G/4G互操作評價(jià)體系的研究重點(diǎn)。下面就這4個維度進(jìn)行分析。

3　3G/4G協(xié)同優(yōu)化多維指標(biāo)體系專題研究

圖1　CSFB流程

3.1CSFB指標(biāo)體系專題研究

3.1.1CSFB理論研究

如圖1所示，CSFB流程簡述如下：

步驟1：4G終端向MME發(fā)起CSFB請求，MME收到請求后，進(jìn)行RRC釋放，并下發(fā)重定向到3G網(wǎng)絡(luò)的頻點(diǎn)（目前呼和浩特采用盲重定向策略）。

步驟2：終端根據(jù)RRC釋放消息中攜帶的頻點(diǎn)信息，在3G側(cè)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重選，完成3G小區(qū)接入。

步驟3：完成3G小區(qū)重選后，在3G側(cè)發(fā)起RRC請求（語音接入），最后完成語音RAB建立，CSFB流程結(jié)束。

因此，從上述流程來看，從終端發(fā)起CSFB請求，到在3G側(cè)完成語音建立，是評價(jià)CSFB是否成功的標(biāo)準(zhǔn)。基于上述分析，可以定義一個全程CSFB成功率的指標(biāo)（全程CSFB成功率=（3G側(cè)）基于CSFB原因的CS_RAB成功建立次數(shù)/（4G側(cè)）eNodeB收到的CSFB觸發(fā)次數(shù)），用它作為評價(jià)用戶CSFB感知的重要指標(biāo)。考慮到當(dāng)前CSFB采用盲重定向策略，4G終端CSFB回落的3G小區(qū)具有很大的隨機(jī)性，因此無法用點(diǎn)對點(diǎn)的小區(qū)指標(biāo)進(jìn)行評估。所以，該指標(biāo)在應(yīng)用過程中，建議按區(qū)域級或者網(wǎng)格級評估或者問題定位。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個區(qū)域CSFB成功率較低時，需要進(jìn)行深入分析，定位問題出現(xiàn)的原因，可以從以下4個指標(biāo)入手：

（1）4G_CSFB成功率=E-UTRAN向WCDMA執(zhí)行的CSFB重定向次數(shù)/eNodeB收到的CSFB觸發(fā)次數(shù)，該指標(biāo)為小區(qū)級指標(biāo)，如果該指標(biāo)過低，則表示4G網(wǎng)絡(luò)側(cè)CSFB存在問題。

（2）L2U_CSFB響應(yīng)率=E-UTRAN向WCDMA執(zhí)行的CSFB重定向次數(shù)（4G側(cè)）/RRC建立請求次數(shù)（CSFB原因）（3G），如果該指標(biāo)過低，則表示4G側(cè)下發(fā)的CSFB請求3G并未收到。

（3）3G_CSFB_RRC建立成功率=小區(qū)中RRC連接建立成功次數(shù)（CSFB）（3G側(cè)）/小區(qū)中RRC連接建立請求次數(shù)（CSFB）（3G側(cè)），如果該指標(biāo)過低，則表示CSFB用戶在3G網(wǎng)絡(luò)信令面建立存在問題。

（4）3G_CSFB_RAB建立成功率=小區(qū)中基于重定向方式的CSFB用戶發(fā)起的CS域RAB連接建立成功次數(shù)/小區(qū)中基于重定向方式的CSFB用戶發(fā)起的CS域RAB連接建立請求次數(shù)，如果該指標(biāo)過低，則表示CSFB用戶在3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)面建立存在問題。

基于上述的理論研究，可形成一套CSFB指標(biāo)監(jiān)控體系。

3.1.2CSFB指標(biāo)評估體系應(yīng)用及優(yōu)化

案例：呼和浩特金宇文苑區(qū)域有4G用戶反映打電話比較困難，但4G優(yōu)化工程師從后臺指標(biāo)統(tǒng)計(jì)來看，4G側(cè)CSFB指標(biāo)正常，核查無果，通過利用上述建立的CSFB指標(biāo)監(jiān)控體系，能很快發(fā)現(xiàn)問題（見圖2）。

在2015年11月6日16點(diǎn)之前，該區(qū)域的全程CSFB成功率都比較高，基本保持在95％以上，但是16—17點(diǎn)，該指標(biāo)驟降至76.24％，而問題環(huán)節(jié)主要出在3G側(cè)，3G側(cè)的RRC建立成功率與RAB建立成功率都下降明顯，經(jīng)核實(shí)是由于該區(qū)域一個站點(diǎn)突發(fā)故障，導(dǎo)致4GCSFB用戶通話困難，而前期優(yōu)化工程師只是憑經(jīng)驗(yàn)僅核查了4G側(cè)的CSFB指標(biāo)，因此無法定位問題。

圖2　問題示意圖

3.1.3CSFB指標(biāo)體系研究小結(jié)

CSFB用戶感知優(yōu)化是相對復(fù)雜的3G/4G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同優(yōu)化，涉及環(huán)節(jié)較多，可通過對4G到3G的CSFB流程的梳理，明確CSFB過程的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并找出相應(yīng)的能表征每個環(huán)節(jié)用戶感知的指標(biāo)，最終形成CSFB的指標(biāo)監(jiān)控體系，為今后的CSFB用戶感知優(yōu)化提供指導(dǎo)。

3.2FASTRETURN指標(biāo)體系專題研究

FASTRETURN是4G手機(jī)CSFB到3G網(wǎng)絡(luò)，在結(jié)束通話后，迅速返回4G網(wǎng)絡(luò)的一個功能，該功能對提升4G用戶體驗(yàn)，有較大幫助。因此，如何評價(jià)該機(jī)制的有效性，及時發(fā)現(xiàn)解決FR過程中存在的問題也是日常優(yōu)化的一個重要工作。

3.2.1FR理論研究

FR功能是基于3G網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)，由3G網(wǎng)絡(luò)返回4G的一個過程，通過3G指標(biāo)梳理，可定義一個指標(biāo)“FR功能生效率”，該指標(biāo)統(tǒng)計(jì)公式為：FR功能生效率=3G側(cè)發(fā)起的基于FR原因的RRC釋放次數(shù)/小區(qū)中基于重定向方式的CSFB用戶發(fā)起的CS域RAB連接建立成功次數(shù)。“3G側(cè)發(fā)起的基于FR原因的RRC釋放次數(shù)”統(tǒng)計(jì)測量點(diǎn)說明如下，“當(dāng)RNC收到CSFB用戶來自電路域核心網(wǎng)的IURELEASECOMMAND消息，判決觸發(fā)Fast Return，RNC會向UE發(fā)送RRC CONNECTION RELEASE消息，根據(jù)消息中攜帶的LTE頻點(diǎn)盲重定向到LTE”，此時，在UE當(dāng)前所屬SRNC的最優(yōu)小區(qū)中統(tǒng)計(jì)該指標(biāo)，因此該COUNTER可以作為FASTRETURN功能是否生效的一個判斷依據(jù)。

3.2.2FR指標(biāo)評估體系應(yīng)用及優(yōu)化

基于上述研究理論，對全網(wǎng)FR功能生效率進(jìn)行分析，找到疑似出現(xiàn)問題的區(qū)域，部分區(qū)域的FR功能生效率很差，個別區(qū)域甚至為0％（見圖3）。由于呼和浩特目前絕大部分區(qū)域均有打開FR功能，所以經(jīng)問題排查定位后，發(fā)現(xiàn)主要問題是由于部分RNCFR功能LICENSE下發(fā)后未生效所致，經(jīng)過與產(chǎn)品工程師溝通，該問題已經(jīng)得到解決。

3.2.3FR指標(biāo)體系研究小結(jié)

日常優(yōu)化過程中針對FR功能失效的原因進(jìn)行匯總，主要包括以下幾個方面；

（1）FR功能未正常開啟，包括小區(qū)級FR功能未開或者FR功能LICENSE未生效。

（2）跨RNC遷移場景（目前暫時只能改為IUR切換解決），暫不支持FR功能（華為RAN8.1后續(xù)版本可解決）。

（3）終端概率性在RRC請求消息中攜帶“pre-redirection”信元，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)側(cè)誤判終端不是由4G網(wǎng)絡(luò)回落，使FR功能無法生效。

（4）CSFB通話期間出現(xiàn)異常事件，比如掉話或者從3G切換到2G。

上述原因中除了第一種原因外，其他3種原因都是屬于個案或者小概率事件，因此在日常優(yōu)化方面應(yīng)重視對區(qū)域級FR功能失效或者個別FR功能生效率極低小區(qū)的排查。當(dāng)然還應(yīng)重視的一點(diǎn)，F(xiàn)R功能不是都要打開的，基于盲重定向的FR有可能在4G弱覆蓋區(qū)域造成用戶脫網(wǎng)，具體分析見L2U的研究分析。

3.3L2U指標(biāo)體系專題研究

3.3.1L2U理論研究

在開展L2U理論研究前，首先需要再對FR功能進(jìn)行說明，F(xiàn)R功能讓CSFB用戶在業(yè)務(wù)結(jié)束后能快速從3G返回4G，但是由于它采用“盲重定向”方式，因此可能在4G覆蓋很差的區(qū)域也會讓用戶返回4G，從而導(dǎo)致用戶脫網(wǎng)，這就是網(wǎng)絡(luò)“踏空”的問題。因此，需要在CSFB用戶體驗(yàn)與部分用戶存在脫網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)之間做出權(quán)衡，這也是3G/4G協(xié)同優(yōu)化的一個重要課題。

圖3　FR失效率

基于上述考量，對4G指標(biāo)體系進(jìn)行梳理，引入相關(guān)評估指標(biāo)：基于覆蓋原因重定向到3G（L2U）占比=基于覆蓋原因重定向到3G次數(shù)/總的重定向3G的次數(shù)。（在參數(shù)設(shè)置正常情況下）該指標(biāo)如果過高，意味著處于4G弱覆蓋區(qū)域的用戶比較多，用戶脫網(wǎng)概率較高。反之，則代表該區(qū)域基于CSFB功能回落4G用戶多，間接說明FR功能對用戶體驗(yàn)將很重要。

3.3.2L2U指標(biāo)評估體系應(yīng)用及優(yōu)化

采用上述優(yōu)化思路，對全網(wǎng)以微網(wǎng)格方式進(jìn)行評估，整理全網(wǎng)疑似4G弱覆蓋的區(qū)域。從整體效果來看，疑似弱覆蓋區(qū)域都集中在郊縣或者市區(qū)邊緣。全網(wǎng)基于覆蓋L2U占比32.4％，其中，基于覆蓋L2U占比>80％且次數(shù)>200以上的小區(qū)共102個，郊縣小區(qū)78個，占比76％，以上小區(qū)都建議先關(guān)閉FR。而且，從站點(diǎn)分布場景來看，其中較多小區(qū)都屬于鐵路小區(qū)，鐵路小區(qū)未做4G覆蓋，如果打開FR功能，將很容易導(dǎo)致鐵路小區(qū)用戶脫網(wǎng)，因此關(guān)閉FR功能比較合理。

案例：在進(jìn)行L2U優(yōu)化過程中，發(fā)現(xiàn)個別小區(qū)的基于覆蓋的L2U占比極高，如“呼和浩特錦江大飯店SDR”。

經(jīng)過分析確認(rèn)是由于在早期進(jìn)行優(yōu)化時，發(fā)現(xiàn)該站點(diǎn)為4G室分孤島站，A2門限設(shè)置過低容易出現(xiàn)4G信號差時未及時切換到3G的情況，因此A2門限設(shè)置為-105，從而導(dǎo)致基于覆蓋的L2U占比較高。通過此案例表明，該指標(biāo)也能作為參數(shù)合理性核查的一個手段。

3.3.3L2U指標(biāo)評估體系研究小結(jié)

L2U指標(biāo)評估體系研究對于了解4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋具有指導(dǎo)意義，同時通過該指標(biāo)評估可以合理設(shè)置FR功能，盡量減少用戶“踏空”問題的出現(xiàn)。由于該COUNTER與參數(shù)設(shè)置有直接關(guān)系（特別是A2門限設(shè)置較高的小區(qū)），因此針對“基于覆蓋重定向到WCDMA”占比特別高的小區(qū)優(yōu)化時應(yīng)特別注意，需要先排除參數(shù)設(shè)置問題，再進(jìn)行弱覆蓋分析。

3.4U2L指標(biāo)體系專題研究

3.4.1U2L理論研究

U2L功能是針對基于覆蓋原因由4G網(wǎng)絡(luò)回落到3G的用戶，在4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋增強(qiáng)后，重新發(fā)起向4G網(wǎng)絡(luò)切換的一個機(jī)制。測試信令顯示，當(dāng)終端在U2L的過程中，會發(fā)起測量控制，如果4G信號達(dá)到觸發(fā)門限（目前一般設(shè)置為-116dbm），則終端就返回4G。

基于上述理論，梳理相關(guān)表征指標(biāo)，引入指標(biāo)：U2L測量控制超時率=針對LTE的異系統(tǒng)測量超時次數(shù)/針對LTE的異系統(tǒng)測量控制下發(fā)次數(shù)，RNC給UE下發(fā)測量控制消息時，如果是因?yàn)闇y量LTE異系統(tǒng)而下發(fā)，則統(tǒng)計(jì)“小區(qū)中針對LTE的異系統(tǒng)測量控制下發(fā)次數(shù)”，如果4G信號達(dá)到觸發(fā)門限，則終端就返回4G；否則統(tǒng)計(jì)為“針對LTE的異系統(tǒng)測量超時次數(shù)”。因此，如果“測量控制超時次數(shù)占測量控制下發(fā)次數(shù)的比例過高（即U2L成功率低），那么也可以說明該區(qū)域的4G信號可能不好。

3.4.2U2L指標(biāo)評估體系應(yīng)用與優(yōu)化

根據(jù)上述優(yōu)化思路，對開通U2L功能的區(qū)域進(jìn)行評估。從整體上看測量控制超時率差的區(qū)域也與覆蓋有直接關(guān)系，站點(diǎn)密集區(qū)域的測量控制超時率基本都在30％以內(nèi)，邊緣區(qū)域較差。

目前，呼和浩特全網(wǎng)均打開U2L功能，全網(wǎng)的測量控制超時率大約為17.59％，測量控制超時率>30％且一天次數(shù)>5次共92個站點(diǎn)；由于后期4GMR評估功能的引入，中國聯(lián)通內(nèi)蒙古分公司將U2L測量控制超時率較高區(qū)域結(jié)合4GMR進(jìn)行地理化顯示分布，發(fā)現(xiàn)二者匹配程度較高，證明U2L的評估指標(biāo)能夠較為準(zhǔn)確定位網(wǎng)絡(luò)弱覆蓋區(qū)域。

3.4.3U2L指標(biāo)評估體系研究小結(jié)

U2L測量控制超時率結(jié)合4GMR地理化顯示分布，能夠更加準(zhǔn)確地判斷弱覆蓋區(qū)域，在現(xiàn)階段優(yōu)化中主要還是起到對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的評估作用，為后期4G工程精準(zhǔn)規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐。但目前U2L評估存在瓶頸，主要是由于U2L觸發(fā)條件要求相對苛刻，首先要求用戶在4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時，由于覆蓋原因回落3G，并且在3G側(cè)業(yè)務(wù)未結(jié)束時，才會觸發(fā)U2L的測量。從現(xiàn)網(wǎng)來看，目前符合這種現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)采樣點(diǎn)還比較少。

4　結(jié)束語

綜上所述，可從CSFB、FASTRETURN、U2L、L2U 4個維度進(jìn)行3G/4G互操作研究，梳理相關(guān)流程，探尋能表征用戶感知的指標(biāo)體系，并在日常優(yōu)化中加以應(yīng)用，取得了一定的優(yōu)化成果，同時也為今后的3G/4G協(xié)同優(yōu)化積累了經(jīng)驗(yàn)。

［1］曾召華.LTE基礎(chǔ)原理與關(guān)鍵技術(shù)［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2010，5.

［2］方曉農(nóng).LTE CSFB網(wǎng)絡(luò)部署研究［J］.電信快報(bào)，2014（12）：9-12.

［3］李岳夢.LTE CSFB語音方案與性能分析［J］.電信網(wǎng)技術(shù)，2013（07）：84-88.

［4］郭寶，張陽.基于時延的CSFB端到端質(zhì)量優(yōu)化［J］.移動通信，2014（16）：21-25.

2016-08-30）