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东莞LTE切换专题分析报告

1、概述
在无线网络系统中，终端在不同小区间移动，为了保持业务的连续性，网络需要实时监测UE并控制在适当时刻命令UE做跨小区切换。本文主要结合东莞移动LTE现网系统内切换指标情况，根据现网数据统计分析，重点介绍了LTE系统内切换流程，切换类型、分析优化、及典型案例等。
2、切换的含义和流程
LTE系统的整个切换过程完全由网络侧（eNB）控制，所以UE周期性上报相关的无线质量信息给eNB来判断，当eNB收到测量或切换事件上报时，会下发切换命名给UE,UE收到切换命令后，中断与源小区的交互，按切换命令切换到新的目标小区，并通过信令交互通知目标小区，以完成切换过程。切换过程就是终端在移动过程中与网络连接交互发生变化的过程。
2.1 切换门限
为了控制切换信令的准确性和及时性，网络通过一些参数来控制切换，同频切换采用A3事件来触发切换， 即目标小区信号质量高于本小区一个门限且维持一段时间就会触发,当终端满足Mn+Ofn+Ocn-Hys＞Ms+Ofs+Ocs+Off且维持Time to Trigger个时段后上报测量报告。
Mn：邻小区测量值
Ofn：邻小区频率偏移
Ocn：邻小区偏置
Hys：迟滞值
Ms：服务小区测量值
Ofs：服务小区频率偏移
Ocs：服务小区偏置
Off：偏置值

异频切换采用A1，A2来触发异频测量，A3，A4，A5来进行切换判决触发。现网采用A3,A4算法来判决切换触发。A1门限为停止测量门限，即UE测量到的服务小区RSRP值如果大于该门限，则UE停止异频测量;A2门限为开启测量门限，即UE测量到的服务小区RSRP值如果小于该门限，则UE开启异频测量；A4门限为切换判决门限，即UE测量到的异频邻区RSRP值如果大于该门限，则UE开始向该异频邻区切换。触发条件：
Mn+Ofn+Ocn-Hys>Thresh
LTE系统内切换一般分为切换准备、切换执行、切换完成三步。
切换准备：UE根据预定的测量，向源eNB上报测量报告，源eNB根据报告及RRM信息决定UE是否需要切换。当需要切换时，源eNB向目标eNB发送切换请求，目标eNB根据收到的QoS信息执行接纳控制，并返回至ACK。
切换执行：源eNB向UE发送切换指令，UE接到后进行切换并同步到目标eNB，网络对同步进行响应，当UE成功接入目标eNB后，向目标eNB发送切换确认消息。
切换完成：MME向S-GW发送用户面更新请求，用户面切换下行路径到目标侧，目标eNB通知源eNB释放原先占用的资源。切换过程完成。
2.2 切换类型
切换可分为eNB站内切换，X2口切换以及S1口切换，以下分别进行介绍：
2.2.1、eNodB内切换

由于切换源小区和目标小区都在一个站点内，所以基站在内部进行判决，并且不需要向核心网申请更换数据传输路径，UE按照切换信息在新的小区接入，向eNB发送RRC CONNECTION RECONFIGURATION COMPLETE消息，表示切换完成，正常切入到新小区。

2.2.2、X2口切换

X2口切换是指两个eNB之间切换，MME不变。源小区在接收到测量报告后先通过X2口向目标小区发送切换申请，得到目标小区反馈后,向终端发送切换命令，并向目标测发送带有数据包缓存、数据包缓存号等信息的SN Status Transfer消息， UE向目标小区发起接入，目标小区会向核心网发送路径更换请求，目的是通知核心网将终端的业务转移到目标小区，最后目标小区向源小区发送释放命令，X2切换完成。

2.2.3、S1口切换
S1口切换是指没有X2口或X2口故障且非站内切换的有邻区关系的小区之间切换，基本流程和X2口一致，但所有的站间交互信令都是通过核心网S1口转发。

当源eNB进行S1切换时。源eNB向MME发送Handover Request消息,MME发送Handover Request消息给目标eNB，在目标eNB为UE分配好所有必须的SAE承载资源后，目标eNodeB向MME发送
Handover Request Acknowledge消息。UE接收到RRC Connection Reconfiguration后在目标eNB建立完成。当UE切换入目标小区后，目标eNB向MME发送HANDOVER NOTIFY消息，指示S1接口此次切换流程成功完成。
3、切换优化
3.1、切换成功率
切换成功率=(切换成功次数-小区通过重建回源小区成功次数）/切换出尝试次数*100

3.2、切换优化常见问题
3.2.1、漏配邻区
漏配邻区一般可通过无线参数表结合测试数据检查，或者可以在后台直接通过信令跟踪确认收到测量报告后源小区是否向目标小区发生切换请求来确认。
分析漏配邻区，正常的流程终端在发送测量报告后基站会很快发送切换命令，但如果有漏配邻区，源小区就无法得知目标小区的基站信息，无法正常完成切换流程，故无法发送切换命令消息，此时由于终端仍在行进中，源小区信号越来越差，满足A3事件小区逐渐增加，触发新的测量报告，直到有邻接关系的小区出现，基站才能正常发送切换命令。

但如果上报的测量报告基站还未响应就失步则会发起重建流程，终端上报掉话事件。

漏配邻区处理方法：添加邻区
3.2.2、无线环境引起的切换异常
无线环境引起的切换异常，主要有目标侧上行干扰，接入困难导致切换失败，再就是无线环境复杂，无主导小区及越区覆盖，导致RSRP较好但SINR较差，也是影响切换的主要原因。
首先系统内干扰，OFDM的各子信道之间是正交的，这种特点决定了小区内干扰可以通过正交性加以克服。但如果由于载波频率和相位的偏移等因素造成子信道间的干扰。例如：双模站点GPS异常导致与周围站点时钟不同步受到干扰，当输出的参考信号相位会产生漂移，造成基站跟踪此参考相位后会与其他正常基站相位出现偏差，进而对周边基站产生干扰，从而引起接入、切换不成功。系统内干扰还包括模三干扰，同频干扰等。
其次系统间干扰，目前，TD-LTE可以使用的频段包括1880~1920MHz（F频段）、2320~2370MHz（E频段）以及2570~2620MHz（D频段），系统间干扰有以下几种：
1. 邻频干扰：如果不同的系统工作在相邻的频率，由于发射机的邻道泄漏和接收机邻道选择性的性能的限制，就会发生邻道干扰。
2. 杂散干扰：由于发射机中的功放、混频器和滤波器等器件的非线性，会在工作频带以外很宽的范围内产生辐射信号分量, 包括热噪声、谐波、寄生辐射、频率转换产物和互调产物等。当这些发射机产生的干扰信号落在被干扰系统接收机的工作带内时，抬高了接收机的噪底，从而减低了收灵敏度。
3. 互调干扰：主要是由接收机的非线性引起的，后果也是抬高底噪，降低接收灵敏度。种类包括多干扰源形成的互调、发射分量与干扰源形成的互调和交调干扰。
4. 阻塞干扰：阻塞干扰并不是落在被干扰系统接收带内的，但由于干扰信号过强，超出了接收机的线性范围，导致接收机饱和而无法工作。为了防止接收机过载，收信号的功率一定要低于它的1dB压缩点。
再就是无主导小区，频繁乒乓切换切换失败。如果在同一区域里两基站信号强度剧烈变化，UE就会在两个基站间来回切换，产生所谓的“乒乓效应”，调整两个小区的小区偏移量或控制其中一个小区的覆盖（调整接入参数、调整天馈、降低功率等），保证该区域有主覆盖小区。
3.2.3、硬件故障
由于目标站点故障，导致无法正常切换
3.3.3、非网络原因切换异常
非网络原因切换异常，主要指设备问题导致，版本不支持或人为问题，一般较少出现。
4、东莞现网切换指标分析
4.1 现网指标分析
提取10月12日至19日全网切换成功率进行分析，切换成功率趋势较平稳99.21%左右，同频切换平均99.28%左右，异频切换平均99.07%左右。

取切换成功率小于80%，切换失败数大于200小区为TOP小区进行分析，全网共43个小区。TOP小区的切换失败次数和回源次数占比较大

全网切换成功率
去除TOP小区切换成功率
TOP小区切换成功率
99.21
99.29
70.49

指标
小区数
切换尝试次数
切换成功次数
切换失败次数
回源次数
全网
20449
522629507
518503667
5320966
1195126
TOP小区
43
729507
514195
308966
93654
占比（%）
0.21
0.14
0.10
5.81
7.84
对TOP小区原因分析，主要为目标小区存在干扰导致，干扰影响占53%，其次是覆盖类，占29%，参数定义错误占10%，故障和其他各占4%.

4.2 部分切换TOP小区分析
4.2.1、东莞康怡路D-HLH-2切换分析
问题描述：
东莞康怡路D-HLH-2切换成功一直在50%左右，同频切换正常，主要是异频切换导致。近两周趋势如下：

分析过程
查该小区无告警，无干扰等，检查邻区关系，都有配置同异频邻区，且参数配置正常。

取两两小区切换指标，观察主要是切换到东莞第三工业区F-HLH-2,东莞第三工业区F-HLH-3,东莞荔横管理区F-HLH-3重建回源小区的切换次数较多导致。

NASTAR小区性能分析，由管理信息可看出：测量时目标小区的RSRP较好，但切换时ULRSRP较弱，导致切换执行取消。切换取消的原因为：
X2_RADIO_NETWORK_LAYER_CAUSE:HO_TARGET_NOT_ALLOWED

RSRP强度如下，邻小区的RSRP衰落较严重

查看地理位置，源小区东莞康怡路D-HLH-2和目标小区东莞第三工业区F-HLH-2相隔较近，邻区设置合理。

查看测量报告，测量到的邻区信号除东莞第三工业区F-HLH-2,东莞第三工业区F-HLH-3外，其他都较弱，查看信令，测量到的邻区RSRP较弱，eNB向UE多次发送重建信息，初步怀疑漏配邻区导致。

问题结论
由于漏配邻区，终端一致上报测量的报告，但无适合的邻区切换，导致源小区信号较弱，上报的测量报告基站还未响应就失步则会发起重建流程，经检查并补定义与与东莞浮岗马落洋F-HLH-2,东莞荔横F-HLH-1,东莞荔横F-HLH-3,东莞荔枝墩管理区F-HLH-3,东莞荔枝墩管理区D-HLH-3,东莞浮岗马落洋D-HLH-2的邻区关系

处理结果
补定邻区后，东莞康怡路D-HLH-2的切换成功率90%以上

4.2.2、东莞黎村春子岭F-HLH-1切换分析
问题描述：
东莞黎村春子岭F-HLH-1切换成功率不达标，一直在45%左右，查周围无异频站点，主要为同频切换影响

时间
切换成功率(%)
同频切换成功率(%)
异频切换成功率(%)
10/13/2014
43.71%
43.71%
/0
10/14/2014
46.71%
46.71%
/0
10/15/2014
42.22%
42.22%
/0
10/16/2014
48.96%
48.96%
/0
10/17/2014
47.19%
47.19%
/0
10/18/2014
53.38%
53.38%
/0
10/19/2014
56.12%
56.12%
/0

分析过程
查源小区无告警,无干扰等情况，查询两两小区切换指标，主要是切换导致东莞黎村F-HLH-1准备失败全部失败，

NASTAR分析由于协议原因而导致准备失败，而且释放时ULRSRP较弱（-139dbm）

检查服务小区东莞黎村春子岭F-HLH-1定义目标小区（东莞黎村F-HLH-1）外部参数正常，而且目标小区状态为去激活

查目标小区东莞黎村F-HLH-1属于工程站点，一致属于去激活状态

服务小区东莞黎村春子岭F-HLH-1，该小区地处东莞市谢岗镇边界，与惠州市相邻，方向角=100，刚好朝向惠州地区，且距离目标小区2.8km，初步怀疑惠州地区有站点PCI与目标小区一致。经查询惠州市站点惠州沥林-HLH-1与惠州叠石龙F-HLH-1的PCI为372，与目标小区相同，地理位置如下：

问题结论
由于该站点地处与外市交界处，当终端在服务小区下发的测量控制进行测量，将满足上报条件的小区上报给服务小区，测量报告不一定是邻区配置里的邻区。当前网络中采用的是a3事件，即目标小区信号强度高于本小区一个门限且维持一段时间就会触发上报给服务小区，服务小区在邻区里搜索是否有配置该PCI和频点邻区，如有就会发起切换，由于服务小区所配置的邻区去激活状态，导致切换准备失败。

处理结果
删除东莞黎村春子岭F-HLH-1与小区东莞黎村F-HLH-1的邻区关系，观察指标，切换成功率上升。

4.2.3、东莞樟木头新都会酒店E-HLW-1切换分析
问题描述：
东莞樟木头新都会酒店E-HLW-1切换成功率较差，取两周指标观察最高才0.6%，大部分切换成功率0%，接入正常。

分析过程
查站点设备型号为DRRU3152-e，一个小区带4个RRU设备覆盖樟木头新都会酒店室内，RRU设备正常，无告警，无干扰等情况

查询两两小区切换指标，东莞樟木头新都会酒店E-HLW-1只向东莞翠园街D-HLH-2发起切换，尝试切换次数432次，失败262次，回源170次，数据显现无法正常切换到目标小区东莞翠园街D-HLH-2。对其他邻区无切换尝试次数。

本地小区名称
目标基站标识
目标小区名称
特定两小区间切换出尝试次数
两两小区切换出准备失败
特定两小区间切换出成功次数
特定两小区间切换出执行次数
两两小区切换出执行失败
特定两小区间通过重建回源小区的切换出执行成功次数
东莞樟木头新都会酒店E-HLW-1
674384
东莞翠园街D-HLH-2
432
94
170
338
168
170
检查所定义邻区参数，外部小区参数与邻区参数一致，同异频邻区定义正常。

地理位置观察，源小区站点周围站点较多，且为学校周边状态正常，但所在位置为松山湖开发区，而该源小区实际为樟木头站点。怀疑经纬度错误。

重新核查规划及开站数据，东莞樟木头新都会酒店E-HLW的经纬度错误导致
基站名（集团规范）
经度
纬度
备注
镇区
东莞樟木头新都会酒店E-HLW
113.85702
22.894758
错误
松山湖
东莞樟木头新都会酒店E-HLW
114.0641
22.90774
正确
樟木头

问题结论
由以上分析，东莞樟木头新都会酒店E-HLW-1由于经纬度错误，定义邻区不合理导致无法切换。
当UE测量到附近出现更好小区时并向eNB发测量报告，测量主要以PCI和下行频点为依据，eNB根据切换算法，如满足切换就会向邻区发起切换请求，实际位置附近刚好有个小区PCI和频点与发生切换的东莞翠园街D-HLH-2相同导致发起切换，由于基站标识和小区标识不一致导致切换失败
镇区
小区
PCI
下行频点
基站标识
状态
松山湖区
东莞翠园街D-HLH-2
26
38100
674384
激活
樟木头
东莞连屋围D-HLH-3
26
38100
674484
激活
处理结果
删除原来不合理邻区，重新定义正确邻区后，指标恢复，切换成功率99%以上

4.2.4、东莞何屋兴盈路D-HLH-1切换成功率低分析
问题描述
东莞何屋兴盈路D-HLH-1异頻切换成功率偏低，维持在97%左右：
日期
小区名称
同频切换成功率L(%)
异频切换成功率L(%)
切换成功率L(%)
2014-10-29
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
99.81%
97.34%
98.44%
2014-10-30
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
99.79%
93.45%
96.79%
2014-10-31
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
99.80%
98.00%
98.84%
2014-11-01
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
99.79%
97.91%
98.79%
2014-11-02
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
99.65%
97.19%
98.19%
2014-11-03
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
99.90%
97.09%
98.49%
2014-11-04
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
99.94%
96.70%
98.03%
且为S1口切换准备失败：
日期
小区名称
S1切换尝试总次数L
S1切换准备失败次数L
S1切换成功率L
2014-10-29
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
51
51
0
2014-10-30
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
112
112
0
2014-10-31
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
34
34
0
2014-11-01
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
34
34
0
2014-11-02
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
57
57
0
2014-11-03
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
61
61
0
2014-11-04
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
75
75
0

原因分析
在NASTAR上定制专题，深入分析：

异頻切换占比96.67%：

切换信令如下：

源ENODEB向MME发起S1切换请求，MME响应超时，准备失败，造成S1口切换失败。
提取两两小区切换对：
本地小区名称
目标小区名称
特定两小区间切换出尝试次数
两两小区切换出准备失败
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
东莞西河振兴街F-HLH-2
75
75
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
东莞四甲F-HLH-2
2
0
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
东莞裕隆街D-HLH-3
121
0
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
东莞何屋兴盈路D-HLH-3
233
0
两两小区切换准备失败目标小区未东莞西河振兴街F-HLH-2。
查询目标小区状态：经查在网管上没有该小区信息，在工参中查找该小区发现是规划站点，还未建站.
查询东莞何屋兴盈路D-HLH-1外部小区信息，发现外部小区有同频同PCI小区存在：

查询东莞何屋兴盈路D-HLH-1异頻邻区信息，发现有邻区东莞西河振兴街F-HLH-2，没有邻区东莞石碣鹅村F-HLH-1。
结论
东莞何屋兴盈路D-HLH-1的异頻邻区中东莞西河振兴街F-HLH-2（邻区）与邻区东莞石碣鹅村F-HLH-1(非邻区)，同频同PCI。而邻区东莞西河振兴街F-HLH-2未建立，东莞何屋兴盈路D-HLH-1在测量时测量到东莞石碣鹅村F-HLH-1(非邻区)的信号，但是是向东莞西河振兴街F-HLH-2（邻区）发送切换请求，导致切换失败。
图层信息如下：

处理方法
删除邻区东莞西河振兴街F-HLH-2，添加邻区东莞石碣鹅村F-HLH-1
优化结果
时间
小区名称
异频切换成功率L(%)
切换成功率L(%)
2014-11-05 05:00
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
53.33%
61.11%
2014-11-05 06:00
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
60.00%
70.00%
2014-11-05 07:00
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
80.00%
90.32%
2014-11-05 08:00
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
93.23%
95.63%
2014-11-05 09:00
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
98.53%
99.08%
2014-11-05 10:00
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
100.00%
100.00%
2014-11-05 11:00
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
100.00%
100.00%
2014-11-05 12:00
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
100.00%
99.52%
2014-11-05 13:00
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
100.00%
100.00%
2014-11-05 14:00
东莞何屋兴盈路D-HLH-1
100.00%
98.88%

4.2.5 东莞川槎工业区D-HLH-3切换分析
问题描述
东莞川槎工业区D-HLH-3切换成功率一直偏低（低于95%）且是因为同频切换成功率低引起，异頻切换成功率正常。
日期
小区名称
同频切换成功率L(%)
异频切换成功率L(%)
切换成功率L(%)
10/01/2014
东莞川槎工业区D-HLH-3
91.62%
99.64%
96.32%
10/02/2014
东莞川槎工业区D-HLH-3
90.16%
99.74%
95.44%
10/03/2014
东莞川槎工业区D-HLH-3
89.46%
99.52%
94.76%
10/04/2014
东莞川槎工业区D-HLH-3
90.53%
99.45%
94.96%
10/05/2014
东莞川槎工业区D-HLH-3
88.91%
99.39%
94.11%
10/06/2014
东莞川槎工业区D-HLH-3
89.57%
99.49%
94.56%
10/07/2014
东莞川槎工业区D-HLH-3
88.65%
99.37%
93.76%
10/08/2014
东莞川槎工业区D-HLH-3
88.88%
99.40%
93.80%
10/09/2014
东莞川槎工业区D-HLH-3
82.25%
99.40%
91.11%
趋势图如下：

分析过程
在NASTAR上创建小区性能问题分析，发现同频切换失败主要是无线层与对方无应答造成的且是在准备阶段失败。

进行深入分析，发现目标小区为东莞麻涌公安局D-HLH-2,进行切换时源小区向目标小区第一次进行X2口的切换请求，准备失败后（失败原因是无线层原因）进行S1口的切换请求，准备再次失败（原因是无应答）。

而此时下行覆盖正常

切换时的UL_RSRP分别为-117.40与-125.35dbm有上行弱覆盖现象。对该小区进行TA覆盖数据进行采集：

该小区TA分布不合理，覆盖比较远。查看源小区与目标小区的图层信息：

对终端UE接收功率进行采样点分析：

有6%的采样点其终端发射功率达到了最大值。
问题结论
源小区覆盖区域无其他小区覆盖。在切往东莞麻涌公安局F-HLH-2时，两小区距离较远，地理环境原因造成了上下行不平衡（下行正常，上行弱覆盖）导致切换失败。
解决办法
更改切换带，将切换带向目标小区偏移（偏移过程中如果有合适小区，源小区会尝试向其他小区切换）
将邻区东莞麻涌公安局D-HLH-2的小区偏移量(分贝)由0修改为-8.
处理效果
10月9日17：00对参数进行修改，观察小区小时级指标，切换成功率得到较大提升：
时间
小区名称
同频切换成功率L(%)
异频切换成功率L(%)
切换成功率L(%)
10/09/2014 11:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
77.38%
99.73%
89.36%
10/09/2014 12:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
78.79%
100.00%
86.84%
10/09/2014 13:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
73.34%
98.84%
82.63%
10/09/2014 14:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
76.10%
99.24%
85.16%
10/09/2014 15:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
72.15%
99.76%
84.72%
10/09/2014 16:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
82.53%
100.00%
91.82%
10/09/2014 17:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
97.96%
100.00%
99.35%
10/09/2014 18:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
97.23%
98.49%
98.05%
10/09/2014 19:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
96.04%
100.00%
98.61%
10/09/2014 20:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
98.67%
99.74%
99.35%
10/09/2014 21:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
94.29%
97.05%
96.11%
10/09/2014 22:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
97.65%
98.93%
98.63%
10/09/2014 23:00
东莞川槎工业区D-HLH-3
100.00%
98.83%
99.23%
趋势图如下：

5、总结
经过近一个月的分析处理，对切换TOP小区的处理，及部分目标小区高干扰小区进行参数调整等优化，全网切换成功率有显著提升，异频切换成功上升较明显

切换TOP小区切换成功率由75%左右上升至90%，指标趋势图如下：

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