基于MSG1 重发的TD-LTE 切换时延优化方法

文/范才坤 孙兵

如何保证移动终端在切换状态下的网络性能，是移动通信网络优化的重点。本文研究了MSG1重发导致的TD-LTE 切换时延的问题。介绍TD-LTE 系统中切换的基本知识和分类，重点阐述了切换时延计算方法和问题分析思路，结合案例提出一种切换时延的优化方法。

摘 要

【关键词】TD-LTE MSG1 切换 时延

TD-LTE 是第四代移动通信的主流技术之一，系统在设计之初便在提高数据速率、降低传输时延、提高系统性能、降低系统复杂度等方面进行了严格的定义。作为TD-SCDMA 演进技术的TD-LTE 系统，可以采用快速硬切换方法实现不同频段之间以及各系统间的切换，从而更好地实现地域覆盖和无缝切换。但TDLTE是长期演进系统, 许多功能需要在长期运行中完善。未来的无线网络必将是多种制式并存的异构分布网络, 融合异构无线接入网，为用户提供超短切换时延，实现无缝切换服务是TD-LTE 切换技术的重大挑战。

1 TD-LTE切换概述

1.1 切换分类

根据网络拓扑结构不通, 切换可分为eNB站内切换，X2 口切换以及S1 口切换，下边分别进行介绍。

（1）站内切换。站内切换过程比较简单，由于切换源和目标都在一个小区，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。

（2）X2 口切换。用于建立X2 口连接的邻区间切换，在接到测量报告后需要先通过X2 口向目标小区发送切换申请，得到目标小区反馈后才会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SNStatus Transfer 消息，待UE 在目标小区接入后，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，X2 切换优先级大于S1 切换。

（3）S1 口切换。S1 口发生在没有X2 口且非站内切换的有邻区关系的小区之间，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，时延比X2 口略大。

1.2 切换流程

（1）Measurement Control 测量控制：一般在初始接入或上一次切换命令中的重配消息里携带。

（2）Measurement Report 测量报告： 终端根据当前小区的测量控制信息，将符合切换门限的小区进行上报。

（3）HO Request：源小区在收到测量报告后向目标小区申请资源及配置信息。

（4）HO Request Ack：目标小区将终端的接纳信息以及其它配置信息反馈给源小区。

（5）RRC Connection Reconfiguration：将目标小区的接纳信息及配置信息发给终端，告知终端目标小区已准备好终端接入，重配消息里包含目标小区的测量控制。

（6）SN Status Transfer：源小区将终端业务的缓存数据移至目标小区。

（7）MSG1(Random Access Preamble)：终端收到重配消息（切换命令）后使用重配消息里的接入信息进行接入。（8）RAR（Random Access Response）：MSG2 目标小区接入响应，收到此命令后可认为接入完成了，然后终端在RRC 层上发重配完成消息。

（9）RRC Connect Reconfigurationcomplete（HO Confirm）：上报重配完成消息，切换完成。

（10）Release Resource： 当终端成功接入后，目标小区通知源小区删除终端的上下文信息。

2 切换时延分析思路

根据终端侧的信令流程分解UE 切换过程为三个阶段：（1）RRC 重配到RRC 重配完成。（2）RRC 重配完成到MSG1。（3）MSG1 到MSG2。如果MSG1 发送到收到MSG2 时延>14ms, 需要进一步分析MSG1问题, 思路如下:UE 发出MSG1 后未收到MSG2, 等待超时后，UE 按照Prach 发送周期对MSG1 进行重发, 导致时延增加。若收不到MSG2 的PDCCH，可分别对上行和下行进行分析。上行：（1）结合后台MTS 的PRACH信道收包情况，确认上行是否收到MSG1。（2）检查MTS 上行通道的接收功率是否>-99dBm，若持续超过-99dBm，解决上行干扰问题，比如是否存在GPS 交叉时隙干扰。（3）PRACH相关参数调整：提高PRACH 期望接收功率，增大PRACH 的功率攀升步长，降低PRACH绝对前缀的检测门限。下行：（1）UE 侧收不到以RA_RNTI 加扰的PDCCH，检查下行RSRP 是否>-119dBm，SINR>-3dB，下行覆盖问题通过调整工程参数、RS 功率、PCI 等改善。（2）PDCCH 相关参数调整：比如增大公共空间CCE 聚合度初始值. 初始值越高, 越容易解调。

3 切换时延案例分析

某商用网存在切换时延问题，通过统计LOG 发现切换时延较长的切换点中MSG1 重发次数也相应增加，统计结果如图2 所示：经分析信令流程，该问题由于Preamble漏检概率较高导致。该现象为 MSG1 发送多次后UE 才可以接收到MSG2。从Traceme 中查看均为等待MSG2 超时重新发起MSG1；从PHYLog 查看没有检测到MSG2 的DCI 信息。由于该问题是Preamble 漏检所致，可通过修改PRACH 检测门限解决：修改值从2000改到50，修改后结果，如表1 所示：从统计数值看，控制面时延从50.6ms 降低到35.1ms，MSG1 重发问题基本得到解决。

4 结束语

目前TD-LTE 的时延问题主要在MSG1的重发，分析和定位方法主要来自测试数据的统计和详细LOG 的分析，运用EXCEL 分段筛选出需要分析切换关键信令，计算出每段的时延情况。由于Preamble 漏检概率较高导致的切换时延，可通过将参数PRACH 门限从2000 修改到50 解决。文章研究了TD-LTE 中的切换时延的分析方法，针对TD-LTE 系统切换分类以及相应流程进行了详细论述，对TD-LTE 系统降低切换时延需求提出了一种解决方法。

作者单位

中国移动通信集团设计院有限公司广东分公司广东省广州市 510623