異頻切換對邊緣速率的影響研究

覃道滿，陳楚雄

（中國聯(lián)通廣州市分公司，廣東 廣州 510630）

1 LTE多頻段組網(wǎng)

隨著LTE業(yè)務量的快速增長，為了適應不斷增長的容量需求，LTE網(wǎng)絡逐漸從單頻網(wǎng)逐漸發(fā)展為多頻段組網(wǎng)，主要包括900 M、1800 M和2100 M三個頻段，1800頻段為覆蓋層，900頻段和 2100頻段為容量層。覆蓋場景包括：城中村、校園、會展、體育館、車站和機場等。經(jīng)過多年不斷擴容，現(xiàn)網(wǎng)異頻頻點已有 5個，從制式上來看，75.86%是L1800小區(qū)，20.68%是L2100小區(qū)，2.49%是L900 M小區(qū)。從分布上看，異頻小區(qū)插花比較嚴重，且大多不是連續(xù)覆蓋。

由于異頻小區(qū)的非連續(xù)覆蓋以及異頻頻點的增多，異頻切換比例影響越來越大。異頻切換對邊緣速率影響主要來自三個方面：一是達到 A2門限后啟GAP測量，在啟 GAP測量期間上行 /下行要停止調(diào)度，測試期間速率掉底，影響用戶感知速率；二是異頻切換門限設置不合理時，可能導致提早啟 GAP測量影響小區(qū)速率，切換過晚可能導致鄰區(qū)覆蓋較好而用戶還駐留在服務小區(qū)；三是無異頻覆蓋的區(qū)域，小區(qū)異頻切換開關(guān)打開時，只要電平滿足 A2門限就會觸發(fā)異頻切換測量，會產(chǎn)生大量無效的異頻 A2測量就直接影響用戶感知。

研究目標：啟GAP測量次數(shù)、無效測量和無效切換參數(shù)配置。

2 原理介紹

2.1 異頻 GAP測量

滿足A2門限后，UE將啟GAP測量異頻小區(qū)，測量期間，UE速率掉底為 0，對上下行的影響分析如下：

在下行：異頻測量期間 UE不能發(fā)送 HARQ反饋，eNodeB側(cè)會停止進入 GAP測量之前 4次下行調(diào)度，4次調(diào)度共占用 4 ms時間。另外 UE在6 ms GAP測量期間不會接收數(shù)據(jù)，eNodeB側(cè)同樣停止調(diào)度，前后共有10 ms時間不調(diào)度。GAP模式0，測量周期為40 ms，啟GAP測量對下行速率有 25%的影響。GAP模式1，測量周期為 80 ms，啟GAP測量對下行速率的影響為 12.5%。

在上行：一般經(jīng)過初次重傳后通過調(diào)整編碼方式即可以保證數(shù)據(jù)正確傳輸，因此 GAP測量也需要避開初次重傳。如圖 1和圖2所示，eNodeB側(cè)在啟動 GAP測量前 12 ms即停止上行調(diào)度以防止有可能發(fā)生的GAP測量對初次重傳的影響，另外 UE在6 ms GAP測量期間不會接收數(shù)據(jù)，總共影響 18 ms。如果采用GAP模式0，測量周期為 40 ms，啟 GAP測量對上行速率有 45%的影響；如果為 GAP模式1，測量周期為80 ms，啟GAP測量對上行速率影響為 22.5%。

圖1 GAP測量時間

圖2 測量GAP的結(jié)構(gòu)

2.2 基于A4的A2門限策略

在A4門限不變的情況下，A2門限的設置會產(chǎn)生以下三種情況：

圖3 不合理A2門限切換結(jié)果

A2門限設置過小，沒有及時切換，不能及時占用最優(yōu)小區(qū)； A2門限設置過大，會產(chǎn)生不必要的切換，或連鎖切換，兩者都會影響用戶速率。理想的情況是，測量即切換且不產(chǎn)生乒乓切換。

2.3 基于A3的A2門限策略

A4是切換的絕對門限，A3是相對門限，A3方式與A4相比，A3方式更容易切換，兩者的切換過程對比如圖 4所示。

圖4 A2+A3與A2+A4切換策略對比

2.4 同心圓盲切換

共站同心圓覆蓋，開啟基于頻率優(yōu)先級的異頻切換，用戶在接入（切入、重選）小區(qū)中心電平好的場景觸發(fā)異頻切換到高優(yōu)先級小區(qū)，低優(yōu)先級小區(qū)向高優(yōu)先級小區(qū)切換可以采用基于覆蓋的盲切換，低優(yōu)先級小區(qū)之間采用常規(guī)切換策略。

圖5 共站同覆蓋同心圓場景

3 優(yōu)化方案探討

3.1 GAP測量周期優(yōu)化

從原理可知，采用GAP模式0，測量周期為40 ms，開啟GAP測量對上行速率有 45%的影響，對下行速率有25%的影響。采用GAP模式 1，測量周期為80 ms，啟GAP測量對下行速率的影響下降為1.5%，對上行速率影響下降為 22.5%，對上下行的改善幅度為 50%。

3.2 基于A4策略的A2門限優(yōu)化

保持A4門限不變，僅調(diào)整A2門限來優(yōu)化最優(yōu)速率門限。識別切換過早場景，降低A2門限，降低GAP啟測量門限，減少測量次數(shù)與比例。

圖6 A2+A4切換過程

針對切換過晚場景，通過提高 A2門限，提早切換到目標鄰區(qū)獲得最佳的體驗速率。

圖7 A2+A4切換過程2

根據(jù)小區(qū)所有切換次數(shù)綜合取最優(yōu)的門限，盡量減少測量對用戶的影響。根據(jù)不同小區(qū)的 RSRP和速率建模，按照切換前后速率相當?shù)那闆r下評估切換前后的RSRP差值，通過調(diào)整這個切換點的差值，使得切換前后的速率因啟 GAP測量損失最小，并且識別切換點的電平和 A2的設置，防止 A2設置過大提前啟 GAP測量。

3.3 基于A3的A2門限策略優(yōu)化

對于異頻交替插花組網(wǎng)的場景，如異頻小區(qū)不共站交替覆蓋，或者因干擾原因使用 L2100設備替換有干擾的 L1800設備，異頻切換次數(shù)較多，可以用A2+A3策略代替 A2+A4策略。

3.4 異頻切換開關(guān)優(yōu)化

針對一個統(tǒng)計周期內(nèi)（如半個月）無異頻切換請求次數(shù)的小區(qū)，關(guān)閉異頻切換開關(guān)時，無異頻切換開關(guān)時，可降低異頻 A2門限至重定向到異系統(tǒng)的門限。

3.5 基于頻率優(yōu)先級的同心圓切換

隨著網(wǎng)絡不斷演進出現(xiàn)了多頻組網(wǎng)場景，可分為覆蓋層和容量層，由于異頻測量影響速率，針對此類覆蓋場景，可以打開容量層向覆蓋層基于覆蓋的盲切換。覆蓋層中心區(qū)域向容量層開啟基于頻率優(yōu)先級的盲切換進行話務分擔，從而規(guī)避異頻啟 gap測量帶來的影響。

基于頻率優(yōu)先級的盲切換起動門限由 A1控制（一般基于覆蓋的切換是由 A2控制），由 A2控制控制停止切換。

4 優(yōu)化方案對網(wǎng)絡質(zhì)量的影響

4.1 調(diào)整GAP測量周期

GAP測量周期從 40 ms修改為80 ms后，上下行用戶感知速率提升 5%，上下行低速率比例小幅度改善。接通率、掉話率和切換成功率等常規(guī)指標保持穩(wěn)定。

對于用戶感知速率，遠點增益在 10.57%。由于GAP測量一般在覆蓋差點才起效，因此可以通過話統(tǒng)看路損大于 110的用戶感知速率變化更直觀。路損區(qū)間的吞吐量或吞吐率測量（PL.Traffic.Thruput.Cell）公式：

路損大于110以上的用戶感知速率=[（L.Thrp.bits.UE.UL.PL5+….+L.Thrp.bits.UE.UL.PL14）-（L.Thrp.bits.UE.UL.SmallPkt.PL5+…L.Thrp.bits.UE.UL.SmallPkt.PL14）]/（ L.Thrp.Time.UE.UL.RmvSmallPkt.PL5+…L.Thr p.Time.UE.UL.RmvSmallPkt.PL14）

4.2 基于A3的A2門限策略優(yōu)化

對于異頻交替組網(wǎng)的場景，異頻切換次數(shù)較多，為了評估性能最優(yōu)，采用 A3和A4做一組對比。以修改A3后依據(jù)路測切換前后的速率平滑，前后速率GAP差值綜合最小為目標。通過計算小區(qū)每次異頻切換前后的點平映射成的速率差判斷切換過晚問題，綜合評估 A2起測到切換的點平差評估提前 GAP測量比例，從而給出最佳的 A2門限設置建議。評估過程：小區(qū)頻譜效率一致的場景建議采用 A3，頻譜效率差異較大的場景建議采用 A4。

4.2.1 基于A2+A4的異頻切換的優(yōu)化

步驟1：選擇 5個切換前后速率 GAP較大的TOP區(qū)。

步驟2：修改 A2門限到評估的最優(yōu)值。

步驟3：在最優(yōu)值前后± 3dB，±6dB調(diào)整采集黑盒學習的樣本點。

4.2.2 基于A2+A3的異頻切換的優(yōu)化

步驟1：將A4門限改為A3，評估方案修改后速率差異。

步驟2：修改 A2門限到評估的最優(yōu)值。

步驟3：在最優(yōu)值前后± 5dB調(diào)整用于采集黑盒學習的樣本點。效果：

（1）A3優(yōu)化和 A4策略的 A2調(diào)整對掉話率，接入成功率等均有提升，掉話率明顯改善。

（2）異頻切換成功率略有下降，但異頻切換次數(shù)減少。基于 A3的A2門限優(yōu)化減少 46%，基于 A4的A2門限優(yōu)化減少 45%，同時減少了異頻乒乓切換次數(shù)，提升明顯。

（3）上下行平均速率均有提升，但增益幅度小于波動值，提升不明顯。

（4）邊緣速率提升增益大于波動值，基于 A3的A2門限優(yōu)化提升尤為明顯。下行低于 10 M比例提升4.9%，低于5 M比例提升 6.12%。基于 A4的 A2門限優(yōu)化提升不明顯，下行低于 5 M比例提升0.37%。

（5）綜合評估，基于 A3的A2門限優(yōu)化 +微調(diào)優(yōu)化后結(jié)果增益最優(yōu)，常用 KPI增益大于基于 A4的 A2門限優(yōu)化方案。

4.3 基于頻率優(yōu)先級的異頻切換

現(xiàn)網(wǎng)有 L1800和L2100同覆蓋場景，滿足開通基于頻率優(yōu)先級的切換條件，將滿足條件的 4個站打開基于頻率優(yōu)先級開關(guān)。

（1）總體上 4G流量占比較修改前提升 2個百分點，常規(guī)指標正常。

（2）4G流量內(nèi) L2100流量占比及用戶數(shù)均有較大幅度提升，基于頻率優(yōu)先級異頻切換效果明顯。

表1 打開基于頻率優(yōu)先級切換后業(yè)務量

在某區(qū)域策略整體推廣后，異頻流量提升明顯，流量占比提升 35%，L1800小區(qū)用戶數(shù)及 PRB利用率下降，異頻小區(qū)用戶數(shù)和 PRB利用率明顯上升。需要注意的是，在共站同覆蓋的異頻小區(qū)，異頻盲切換對相同覆蓋的要求較高，可能導致回落到異系統(tǒng)。若工參準確性較差，使用盲切換功能風險較大。

4.4 異頻切換開關(guān)優(yōu)化

對于異頻插花組網(wǎng)，由于小區(qū)異頻切換開關(guān)都是默認打開，存在部分小區(qū)長期沒有異頻切換請求但仍有異頻 GAP測量。如 A2門限默認設置為 A值，這意味著只要電平低于 A值就會觸發(fā)異頻 GAP測量，這直接影響用戶感知速率。針對該問題，在確定的周期內(nèi)統(tǒng)計異頻切換請求次數(shù)，若沒有異頻切換請求則關(guān)閉小區(qū)級異頻切換開關(guān)。

切換開關(guān)關(guān)閉后，統(tǒng)計關(guān)閉區(qū)域小區(qū)指標，無線接通率、掉話率和同頻切換成功率等常規(guī)指標保持穩(wěn)定，日總流量增加 5%，上行吞吐率增長10.8%，下行吞吐率增長 5.01%，下行吞吐率大于 20 Mb/s比例降低 1%，上行吞吐率低于 256 kb/s占比降低1.12%。

5 結(jié)束語

異頻切換起GAP測量會影響現(xiàn)網(wǎng)用戶感知，在插花組網(wǎng)的情況下，如何優(yōu)化異頻切換參數(shù)設置，減少測量次數(shù)和切換次數(shù)，是提升邊緣速率的手段之一。本文通過分析切換影響速率的各種因素，從測量周期、切換門限、切換參數(shù)設置等維度進行分析探討，并總結(jié)了速率提升的工作思路和實踐成效，對日益重載的LTE網(wǎng)絡優(yōu)化及NSA組網(wǎng)下錨點切換策略優(yōu)化具有一定指導意義。綜合前文所述，有以下建議：一是對于中低速場景GAP1模式的異頻起GAP影響較小，建議非高速場景開啟，高速場景由于信號變化快，建議繼續(xù)使用GAP0模式。二是在異頻插花干擾場景，參數(shù)設置差異化導致異頻切換比例較高，這種場景下A2+A3切換策略增益較高。三是注意A1門限的設置，與A2門限的差值保持在合理范圍內(nèi)，及時停止測量。四是重視越區(qū)覆蓋問題，針對覆蓋過遠的小區(qū)，建議開啟基于距離的切換。