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

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

中國(guó)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(guò)程中針對(duì)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(gè)維度進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)評(píng)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(píng)估體系。可為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作開(kāi)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(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通發(fā)放了FDD網(wǎng)絡(luò)制式的4G經(jīng)營(yíng)許可。至此，全球TD-LTE和FDD-LTE兩種4G網(wǎng)絡(luò)制式在我國(guó)全面鋪開(kāi)，高速網(wǎng)絡(luò)時(shí)代隨之到來(lái)。4G牌照對(duì)每個(gè)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)都是機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)，因此在建網(wǎng)初期，為用戶(hù)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(dòng)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(dòng)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?jiǎng)幼鳎韵率枪P者梳理的3G/4G互操作的幾個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作：

（1）4G用戶(hù)在語(yǔ)音通話(huà)時(shí)，回落到3G網(wǎng)絡(luò)（即CSFB的過(guò)程）。

（2）當(dāng)4GCSFB到3G的用戶(hù)通話(huà)結(jié)束后，返回3G（當(dāng)前大部分區(qū)域都是通過(guò)FASTRETURN機(jī)制讓4G用戶(hù)結(jié)束通話(huà)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(hù)基于覆蓋原因返回3G網(wǎng)絡(luò)（即L2U）。

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

以上幾項(xiàng)關(guān)鍵動(dòng)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(wèn)題，因此作為本次3G/4G互操作評(píng)價(jià)體系的研究重點(diǎn)。下面就這4個(gè)維度進(jìn)行分析。

3　3G/4G協(xié)同優(yōu)化多維指標(biāo)體系專(zhuān)題研究

圖1　CSFB流程

3.1CSFB指標(biāo)體系專(zhuān)題研究

3.1.1CSFB理論研究

如圖1所示，CSFB流程簡(jiǎn)述如下：

步驟1：4G終端向MME發(fā)起CSFB請(qǐng)求，MME收到請(qǐng)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(qǐng)求（語(yǔ)音接入），最后完成語(yǔ)音RAB建立，CSFB流程結(jié)束。

因此，從上述流程來(lái)看，從終端發(fā)起CSFB請(qǐng)求，到在3G側(cè)完成語(yǔ)音建立，是評(píng)價(jià)CSFB是否成功的標(biāo)準(zhǔn)?；谏鲜龇治?，可以定義一個(gè)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(píng)價(jià)用戶(hù)CSFB感知的重要指標(biāo)?？紤]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(wú)法用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的小區(qū)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。所以，該指標(biāo)在應(yīng)用過(guò)程中，建議按區(qū)域級(jí)或者網(wǎng)格級(jí)評(píng)估或者問(wèn)題定位。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)區(qū)域CSFB成功率較低時(shí)，需要進(jìn)行深入分析，定位問(wèn)題出現(xiàn)的原因，可以從以下4個(gè)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(jí)指標(biāo)，如果該指標(biāo)過(guò)低，則表示4G網(wǎng)絡(luò)側(cè)CSFB存在問(wèn)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(qǐng)求次數(shù)（CSFB原因）（3G），如果該指標(biāo)過(guò)低，則表示4G側(cè)下發(fā)的CSFB請(qǐng)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(qǐng)求次數(shù)（CSFB）（3G側(cè)），如果該指標(biāo)過(guò)低，則表示CSFB用戶(hù)在3G網(wǎng)絡(luò)信令面建立存在問(wèn)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(hù)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(hù)發(fā)起的CS域RAB連接建立請(qǐng)求次數(shù)，如果該指標(biāo)過(guò)低，則表示CSFB用戶(hù)在3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)面建立存在問(wèn)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(píng)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(hù)反映打電話(huà)比較困難，但4G優(yōu)化工程師從后臺(tái)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)來(lái)看，4G側(cè)CSFB指標(biāo)正常，核查無(wú)果，通過(guò)利用上述建立的CSFB指標(biāo)監(jiān)控體系，能很快發(fā)現(xiàn)問(wèn)題（見(jiàn)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(wèn)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(gè)站點(diǎn)突發(fā)故障，導(dǎo)致4GCSFB用戶(hù)通話(huà)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(wú)法定位問(wèn)題。

圖2　問(wèn)題示意圖

3.1.3CSFB指標(biāo)體系研究小結(jié)

CSFB用戶(hù)感知優(yōu)化是相對(duì)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(guò)對(duì)4G到3G的CSFB流程的梳理，明確CSFB過(guò)程的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并找出相應(yīng)的能表征每個(gè)環(huán)節(jié)用戶(hù)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(hù)感知優(yōu)化提供指導(dǎo)。

3.2FASTRETURN指標(biāo)體系專(zhuān)題研究

FASTRETURN是4G手機(jī)CSFB到3G網(wǎng)絡(luò)，在結(jié)束通話(huà)后，迅速返回4G網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)功能，該功能對(duì)提升4G用戶(hù)體驗(yàn)，有較大幫助。因此，如何評(píng)價(jià)該機(jī)制的有效性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決FR過(guò)程中存在的問(wèn)題也是日常優(yōu)化的一個(gè)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(gè)過(guò)程，通過(guò)3G指標(biāo)梳理，可定義一個(gè)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(hù)發(fā)起的CS域RAB連接建立成功次數(shù)?！?G側(cè)發(fā)起的基于FR原因的RRC釋放次數(shù)”統(tǒng)計(jì)測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明如下，“當(dāng)RNC收到CSFB用戶(hù)來(lái)自電路域核心網(wǎng)的IURELEASECOMMAND消息，判決觸發(fā)Fast Return，RNC會(huì)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(shí)，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(gè)判斷依據(jù)。

3.2.2FR指標(biāo)評(píng)估體系應(yīng)用及優(yōu)化

基于上述研究理論，對(duì)全網(wǎng)FR功能生效率進(jìn)行分析，找到疑似出現(xiàn)問(wèn)題的區(qū)域，部分區(qū)域的FR功能生效率很差，個(gè)別區(qū)域甚至為0％（見(jiàn)圖3）。由于呼和浩特目前絕大部分區(qū)域均有打開(kāi)FR功能，所以經(jīng)問(wèn)題排查定位后，發(fā)現(xiàn)主要問(wèn)題是由于部分RNCFR功能LICENSE下發(fā)后未生效所致，經(jīng)過(guò)與產(chǎn)品工程師溝通，該問(wèn)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(guò)程中針對(duì)FR功能失效的原因進(jìn)行匯總，主要包括以下幾個(gè)方面；

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

（2）跨RNC遷移場(chǎng)景（目前暫時(shí)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(qǐng)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(wú)法生效。

（4）CSFB通話(huà)期間出現(xiàn)異常事件，比如掉話(huà)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(gè)案或者小概率事件，因此在日常優(yōu)化方面應(yīng)重視對(duì)區(qū)域級(jí)FR功能失效或者個(gè)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(kāi)的，基于盲重定向的FR有可能在4G弱覆蓋區(qū)域造成用戶(hù)脫網(wǎng)，具體分析見(jiàn)L2U的研究分析。

3.3L2U指標(biāo)體系專(zhuān)題研究

3.3.1L2U理論研究

在開(kāi)展L2U理論研究前，首先需要再對(duì)FR功能進(jìn)行說(shuō)明，F(xiàn)R功能讓CSFB用戶(hù)在業(yè)務(wù)結(jié)束后能快速?gòu)?G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(huì)讓用戶(hù)返回4G，從而導(dǎo)致用戶(hù)脫網(wǎng)，這就是網(wǎng)絡(luò)“踏空”的問(wèn)題。因此，需要在CSFB用戶(hù)體驗(yàn)與部分用戶(hù)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(gè)重要課題。

圖3　FR失效率

基于上述考量，對(duì)4G指標(biāo)體系進(jìn)行梳理，引入相關(guān)評(píng)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(guò)高，意味著處于4G弱覆蓋區(qū)域的用戶(hù)比較多，用戶(hù)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(hù)多，間接說(shuō)明FR功能對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)將很重要。

3.3.2L2U指標(biāo)評(píng)估體系應(yīng)用及優(yōu)化

采用上述優(yōu)化思路，對(duì)全網(wǎng)以微網(wǎng)格方式進(jìn)行評(píng)估，整理全網(wǎng)疑似4G弱覆蓋的區(qū)域。從整體效果來(lái)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(gè)，郊縣小區(qū)78個(gè)，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(chǎng)景來(lái)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(kāi)FR功能，將很容易導(dǎo)致鐵路小區(qū)用戶(hù)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(guò)程中，發(fā)現(xiàn)個(gè)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(guò)分析確認(rèn)是由于在早期進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，發(fā)現(xiàn)該站點(diǎn)為4G室分孤島站，A2門(mén)限設(shè)置過(guò)低容易出現(xiàn)4G信號(hào)差時(shí)未及時(shí)切換到3G的情況，因此A2門(mén)限設(shè)置為-105，從而導(dǎo)致基于覆蓋的L2U占比較高。通過(guò)此案例表明，該指標(biāo)也能作為參數(shù)合理性核查的一個(gè)手段。

3.3.3L2U指標(biāo)評(píng)估體系研究小結(jié)

L2U指標(biāo)評(píng)估體系研究對(duì)于了解4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋具有指導(dǎo)意義，同時(shí)通過(guò)該指標(biāo)評(píng)估可以合理設(shè)置FR功能，盡量減少用戶(hù)“踏空”問(wèn)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(mén)限設(shè)置較高的小區(qū)），因此針對(duì)“基于覆蓋重定向到WCDMA”占比特別高的小區(qū)優(yōu)化時(shí)應(yīng)特別注意，需要先排除參數(shù)設(shè)置問(wèn)題，再進(jìn)行弱覆蓋分析。

3.4U2L指標(biāo)體系專(zhuān)題研究

3.4.1U2L理論研究

U2L功能是針對(duì)基于覆蓋原因由4G網(wǎng)絡(luò)回落到3G的用戶(hù)，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(gè)機(jī)制。測(cè)試信令顯示，當(dāng)終端在U2L的過(guò)程中，會(huì)發(fā)起測(cè)量控制，如果4G信號(hào)達(dá)到觸發(fā)門(mén)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(cè)量控制超時(shí)率=針對(duì)LTE的異系統(tǒng)測(cè)量超時(shí)次數(shù)/針對(duì)LTE的異系統(tǒng)測(cè)量控制下發(fā)次數(shù)，RNC給UE下發(fā)測(cè)量控制消息時(shí)，如果是因?yàn)闇y(cè)量LTE異系統(tǒng)而下發(fā)，則統(tǒng)計(jì)“小區(qū)中針對(duì)LTE的異系統(tǒng)測(cè)量控制下發(fā)次數(shù)”，如果4G信號(hào)達(dá)到觸發(fā)門(mén)限，則終端就返回4G；否則統(tǒng)計(jì)為“針對(duì)LTE的異系統(tǒng)測(cè)量超時(shí)次數(shù)”。因此，如果“測(cè)量控制超時(shí)次數(shù)占測(cè)量控制下發(fā)次數(shù)的比例過(guò)高（即U2L成功率低），那么也可以說(shuō)明該區(qū)域的4G信號(hào)可能不好。

3.4.2U2L指標(biāo)評(píng)估體系應(yīng)用與優(yōu)化

根據(jù)上述優(yōu)化思路，對(duì)開(kāi)通U2L功能的區(qū)域進(jìn)行評(píng)估。從整體上看測(cè)量控制超時(shí)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(cè)量控制超時(shí)率基本都在30％以?xún)?nèi)，邊緣區(qū)域較差。

目前，呼和浩特全網(wǎng)均打開(kāi)U2L功能，全網(wǎng)的測(cè)量控制超時(shí)率大約為17.59％，測(cè)量控制超時(shí)率>30％且一天次數(shù)>5次共92個(gè)站點(diǎn)；由于后期4GMR評(píng)估功能的引入，中國(guó)聯(lián)通內(nèi)蒙古分公司將U2L測(cè)量控制超時(shí)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(píng)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(píng)估體系研究小結(jié)

U2L測(cè)量控制超時(shí)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(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的評(píng)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(píng)估存在瓶頸，主要是由于U2L觸發(fā)條件要求相對(duì)苛刻，首先要求用戶(hù)在4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)，由于覆蓋原因回落3G，并且在3G側(cè)業(yè)務(wù)未結(jié)束時(shí)，才會(huì)觸發(fā)U2L的測(cè)量。從現(xiàn)網(wǎng)來(lái)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(yǔ)

綜上所述，可從CSFB、FASTRETURN、U2L、L2U 4個(gè)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(hù)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(shí)也為今后的3G/4G協(xié)同優(yōu)化積累了經(jīng)驗(yàn)。

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2016-08-30）