终端大会极大话务下4G终端行为研究及实践江苏

1、终端大会极大话务下4G终端行为研究及实践南京电信无线维护中心 田宁 钱文玲 江苏无线网优中心 张志华 柳书摘要：在大话务场景下，终端互操作问题已成为活动保障的关键成败因素，由于终端海量互操作导致大型活动用户体验下降、尤其是语音业务拥塞的案例屡见不鲜。随着4G时代到来，2G/3G/4G协同组网下终端行为更加复杂，目前业界尚缺乏对4G终端行为，尤其是对互操作行为的基于从理论到实践全流程的深入研究分析。本论文取材于2015年南京天翼终端交易大会的成功经验，从前期场景搭建（4G终端行为分析、引导的策略研究，尤其是对T302定时器等关键参数设置的研究），到终端大会期间的规模应用全流程进行了深入详实的阐述

2、，相关结论经验将对今后业界类似大型活动保障的策略部署具有很高的参考价值。关键词：4G终端互操作、RRC Connection Reject、T302定时器、2015天翼终端交易大会1、问题概述结合前期多次大话务保障经验及分析，当4G资源瓶颈达到时、可能会由终端行为触发3G的海量互操作，进一步引起3G至2G的互操作，最终导致2G语音业务感知严重劣化，甚至无法保障正常的通话需求。目前，我们需要对终端行为进行深入研究和控制，以期使用户更多的驻留在4G业务上，不影响2G语音业务的感知。从源头深入分析，当4G资源瓶颈到时，4G互操作到3G主要有以下两种原因：Ø RRC层拒绝：RRC层最大连接尝

3、试次数达到后，以T302（范围2至16秒，现网一般配置2秒）间隔发起尝试，RRC Connection Request回复RRC Connection Reject拒绝达一定次数，未成功则互操作到3G。该次数设置与终端芯片相关，须搭建场景进行精确验证分析。对此，南京公司在高负荷场景进行大量测试验证，具体见第二部分的场景验证。图 1 RRC连接请求被拒绝Ø NAS层拒绝：RRC连接成功后，NAS层附着失败（如漫游用户权限、TAC配置错误、OCS计费资源不足等）两次，就会导致4G切去3G；图 2附着失败在密集话务场景下，为尽量将用户驻留在4G网络避免互操作，必须在实践中确认以下问题：&#

4、216; 4G终端互操作到3G网络前，可接受的极限RRC Connection Reject次数；Ø 终端在RRC Connection Reject后，下一次发起RRC Connection Request时间间隔是否严格按T302定时器定义执行；Ø 终端在未达到极限次数前，是否一直驻留在4G网络，不会向3G网络进行同步或开销消息读取；Ø SVLTE终端在互操作到3G网络后，且3G网络资源瓶颈到出现拒绝情况时，是否优先搜索4G网络，或进一步互操作到2G。2、场景搭建进一步精确分析搭建场景目的有两个：第一个是需要结合4G网络资源配置特点，模拟单小区大量同步用户下出

5、现RRC Connection Reject拒绝情况；第二个是精确分析出现该拒绝后，终端连续尝试直至切3G网络的极限次数。对此，南京公司在在江宁南航金城学院搭建场景进行专题验证分析。2.1 环境模拟对于4G同步用户而言，需在反向PUCCH定期反馈CSI及前向调度数据确认等信息，该资源分配及调度直接决定了单小区下吸纳4G用户的能力，PUCCH RB资源不足后，eNB对于新接入的用户的RRC连接请求回应RRC Connection Reject，可在此环境下研究4G终端在RRC拒绝后的互操作行为。深入研究华为设备4G资源配置方式后，具体实现：Ø 关闭PUCCH资源动态调整策略，确保系统不

6、会动态增加PUCCH的RB资源；将小区ACK/SR半静态码道数改为0, 此时4G用户无法接入小区，回复RRC Connection Reject；Ø 修改T302定时器时长由2秒改到16秒，该定时器修改后，当UE发起的RRC Connection Request被拒绝后，再次发送RRC连接建立请求需要等待的时间从2秒变为16秒，理论上，用户从4G下切3G的时间会变得更长，用户在4G网络上的黏性变大。Ø 将单载频3G连接用户数设置为最小，模拟3G资源受限的场景。2.2 场景验证2.2.1 第一阶段验证10点关闭PUCCH资源动态调整策略，并将小区ACK/SR半静态码道数改为0

7、后，4G用户无法接入小区，4G激活用户降为0。参数修改2分钟后3G激活用户出现明显增长，激活用户数增加大概在10%20%之间，分别如下两图所示：图 3 4G激活用户数图 4参数修改2分钟后3G激活用户数参数修改6分钟后：10点06分之前激活用户数5560个左右（下图红框处），在10点06分后3G激活用户有明显的峰值波动至70用户左右，激活用户数较之前增长17%左右（下图蓝框部分），该部分用户数增长推测与手机内置counter计数满后终端从4G互操作至3G；之后从10点10分开始用户数基本稳定在65用户左右（下图绿框部分），用户数有少量减少推测与DO网络接入能力受限有关。图 5参数修改6分钟后3

8、G激活用户数从修改参数前后对比可以看出，3G用户数增长30%以上，从原先每扇区激活用户50人左右增长到6570人，但激活用户的明显增长分为两个阶段，第一阶段在参数修改后12分钟内，第二阶段在67分钟期间。因此，推测终端在RRC连接被拒绝后的行为大致可分为2类：第一类终端内置counter次数较少，在4G网RRC连接被拒后发起重新连接尝试次数较少后即不再尝试，转而搜索3G网；第二类终端内置counter次数较多（此类终端与现场抓包终端表现一致，抓包终端内置counter为212次），故在counter计数满时时间已经过去67分钟。现场测试终端QCAT信令分析第一次被RRC Connection

9、Reject在03:14:57：图 6第一次被RRC Connection Reject最后1次被RRC Connection Reject在03:21:52：图 7最后1次被RRC Connection Reject第1条DO系统参数消息出现在03:21:55，意味着终端在4G上被反复RRC Connection Reject了近7分钟才下切3G：图 8第1条DO系统参数消息此次抓包验证，确认：Ø 对高通芯片，终端RRC拒绝212次后会互操作至3G，期间不会搜索3G网络；Ø 如T302设置为2秒，则按第一点，终端在4G资源瓶颈到后，仍可以在212*2=424秒（7分钟）驻

10、留在4G网络。因此即使在4G网络极高负荷下，依然可以通过增大该Timer（协议规定最大16秒），有效增加4G网络对终端的黏性，因此对T302增大后的效果再进行抓包验证。2.2.2 第二阶段验证对比10点参数修改内容，本次参数修改仅增加了T302定时器时长，按照之前推测，终端尝试发起RRC连接被拒后下切3G的时间间隔应该延长了8倍左右，即，第一次用户峰值增长应出现在11点5412点01分左右。从实时跟踪结果看，激活用户数波动发生在12点前后，激活用户数从之前的20个左右增加到30个（如下图红框内所示），基本可以证实有部分终端在参数修改后15分钟左右发生了4G下切3G的行为。图 9参数修改16分钟

11、后3G激活用户数第二次用户峰值增长参考第一次的经验，应该是约7分钟 *8=56分钟左右以后，即12点40左右，但现场12点15分以后受用户行为影响（教学区下课），扇区3G激活用户数急剧下降，直至13点10分参数导回前未能观察到第二个3G激活用户增长峰值。现场测试终端QCAT信令分析第一次被RRC Connection Reject在03:44:01：图 10第一次被RRC Connection Reject1小时24分后（直到05:08:54），终端驻留在4G网络，结合实践确认修改T302定时器至16秒后效果明显，4G资源瓶颈到时对新接入终端的黏性得到了极大的增加。图 11最后一次被RRC C

12、onnection Reject经两阶段环境搭建抓包分析后，可确定高通芯片组SVLTE终端在4G资源瓶颈到时的行为，及T302优化后对4G网络黏性的增加效果。在第三阶段，进一步确认SVLTE终端在互操作到3G网络后，且3G网络资源瓶颈到出现拒绝情况时，是否优先搜索4G网络，或进一步互操作到2G。2.2.3 第三阶段验证现场测试终端QCAT信令分析12点50分55秒最后一次4G的RRC Connection Reject，12点56分40秒终端在3G网上接入一次并收到网络侧的ConnectionDeny，6秒后即12点56分46秒终端重新在4G网上同步PSS、SSS并进行RRC接入尝试，6秒之间

13、没有在3G网上再次进行接入，从而不会因此而引起3G且2G海量互操作。图 12 3G业务被拒后返回4G业务可以验证，3G业务资源瓶颈时，SVLTE终端也会即时搜索4G网络、同步PSS及SSS，读取小区MIB/SIB消息，进一步互操作至2G网络、劣化语音业务体验的概率相对较小。3、实践及应用结合场景验证，在2015天翼终端交易大会4G极大负荷下，为保障2G语音业务的正常使用及感知，对4G参数进行如下调整：Ø 打开PUCCH资源动态调整策略，系统动态增加PUCCH的RB资源；Ø 修改T302定时器时长由2秒改到16秒，使用户从4G下切3G的时间会变得更长，用户在4G网络上的黏性变

14、大。7月3日至7月5日终端大会期间，全天2G/3G/4G无线网络运行正常，未出现任何网络服务能力下降的问题。实时跟踪统计，极限4G峰值出现在7月3日，最大在线用户数达到4375个（其中缓存中有数据的1600个），具体情况如下：业务室外连廊登陆厅6/7号馆合计语音最大实时用户数32285645249953G最大实时用户数690110140200029404G 最大在线用户数310290430334543754G 缓存中有数据的最大用户数14713216411571600取负荷最高的67号馆进行分析，从后台实时监控和指标来看，6号馆单小区4G峰值用户数为497个，7号馆4G峰值用户数为465个，在

15、负荷如此高的情况下，2G语音RSSI在-82dBm左右，语音业务可以正常接入，呼建成功率良好，现场测试感知良好，MOS值维持在3.3左右的较好水平。分类4G小区内的最大用户数2G建立成功率2G掉话率2G话务量6号馆49799.86%0.08%421.9957号馆46599.66%0.13%546.761图 13 RSSI实时跟踪由此可以看出，该种参数策略在极大话务场景下，能够有效的使用户尽量驻留在4G网上，不会产生由于互操作影响2G业务的使用的问题，有效保障了基本语音业务用户体验。4、经验总结从前期多次大话务保障经验得知，当4G达到资源瓶颈时，由终端行为触发会导至3G的海量互操作，导致2G语音业务严重劣化。本论文对终端行为进行深入研究和控制，以期用户更多的停留在4G业务上，不影响2G语音业务感知。首先，江苏公司在江宁南航金城学院搭建场景进行专题验证分析：结合4G网络资源配置，搭建场景模拟单小区大量同步用户下出现RRC Connection Rej