项目5-LTE接入问题优化

1、LTE无线网络优化移动通信系p模块模块1 LTE1 LTE概述概述p模块模块2 LTE2 LTE基本原理及关键技术基本原理及关键技术p模块模块3 LTE3 LTE基本信令流程基本信令流程p模块模块4 LTE4 LTE覆盖问题优化覆盖问题优化p模块模块5 5 接入问题优化接入问题优化p模块模块6 6 小区选择和重选问题优化小区选择和重选问题优化p模块模块7 7 切换问题优化切换问题优化p模块模块8 8 功率控制问题优化功率控制问题优化课程目标课程目标内容提要任务1 UE开机流程与随机接入任务2 LTE初始接入流程任务3 LTE接入问题分类任务4 LTE接入问题案例分析任务1 UE开机流程与随机接

2、入 UE开机流程 随机接入流程手机开机过程手机开机过程 PLMN选择和小区选择 P-SCH、S-SCH和PBCH所处位置和系统带宽无关，从而使UE可在系统带宽未知情况下完成小区搜索。 手机开机过程 PLMN选择和小区选择 PLMN Selection Location Registration PLMNs available PLMNselected Location Registration response Registration Area changes Indication to userManual ModeAutomatic modeService requests NAS Co

3、ntrol Radio measurements Cell Selection and Reselection 手机开机过程 PLMN选择 UE会根据自身能力在E-UTRAN频段中扫描所有的载频信道，以寻找可用的PLMN。UE将搜索最强小区，读取其系统信息来确定这个小区所归属的PLMN。如果在最强小区上读到了一个或多个PLMN，UE将把所找到的满足一定质量门限PLMN作为高质量PLMN报给NAS；能获取到PLMN ID，但是不满足质量门限的PLMN将和测量值一起上报给NAS层。 PLMN的选择结果由NAS层给出。 一旦选定了PLMN，就可以进行小区选择过程了。 手机开机过程 小区搜索目的 检测

4、小区的物理层小区ID（Physical Cell-ID） 完成下行时间/频率同步 下行CP模式检测：normal或extended模式 检测eNodeB所用的发射天线端口数 读取PBCH（即MIB） 获取SFN、下行系统带宽和PHICH配置信息 手机开机过程 小区选择分为：初始小区选择和存储信息小区选择 Initial Cell Selection无需E-UTRAN载频对应射频信道的先验知识，UE会根据能力扫描在E-UTRAN的频带内扫描所有射频信道，在每个载频上UE需要搜索一个最好小区，一旦找到一个合适小区，就选择这个小区。 Stored Information Cell Selection

5、需要根据UE通过以前的测量控制信元或者检测到小区储存起来的载频信息,为指导进行小区选择。如果找到合适小区，就选择这个小区；否则还是要发起Initial Cell Selection。 手机开机过程 小区搜索过程 手机开机过程 广播消息读取 MIB（Master Information Block），在PBCH中承载 PBCH每10 ms无线帧出现一次，位于Slot#1前4个OFDM符号中央6个RB UE首先需要读取PBCH来获取接收其它系统消息的必要信息（SFN、下行系统带宽、PHICH配置） SIB（System Information Block） 包含SIB1SIB11，均映射到PDSC

6、H SIB1，重复周期是80 ms（位于SFN mod 8 = 0边界），每重复周期内传输4次（位于SFN mod 2 = 0无线帧） SIB1携带了其它SIB的调度信息（SI序号、窗长、周期），基于这些调度信息来读取其它SIB 每个SI包含一个或多个SIB，并可在SI窗内重复发送 UE通过HARQ重传合并（不带ACK/NACK反馈）提高系统消息接收性能 任务1 UE开机流程与随机接入 UE开机流程 随机接入流程UE随机接入过程 随机接入过程特点 TDD/FDD共有； 和小区大小无关的处理过程； 分为竞争接入和非竞争接入； UE和eNB请求/应答方式完成； 随机接入过程的目的 请求初始接入；

7、从空闲状态向连接状态转换； 支持eNodeB之间的切换过程； 取得/恢复上行同步； 向eNodeB请求UE ID； 向eNodeB发出上行发送的资源请求。UE随机接入过程 随机接入过程触发 在RRC_IDLE 状态时，发起的初始接入； 在RRC_CONNECTED 状态时，发起的连接重建立处理； 小区切换过程中的随机接入； 在RRC_CONNECTED状态时，下行数据到达发起的随机接入；如上行失步 在RRC_CONNECTED状态时，上行数据到达发起的随机接入；如上行失步 或 无SR使用的PUCCH资源（SR达到最大传输次数）UE随机接入过程 随机接入过程分类 基于竞争的接入: 手机在广播的前

8、导集合中随机选取一个前导码 使用Preamble Group A/B 当两个手机选取同一个前导码时，竞争发生 适用于所有的随机接入场合 基于非竞争的接入: 手机所用的前导码是由基站分配的 随机接入过程通过三步完成 仅适用于场合3和4第四步用来解决冲突无须解决冲突UE随机接入过程 Preamble分类 Preamble ID个数：可配，最多64个（063） Preamble A: 059; Preamble B: 459; Dedicated Preamble（剩下的ID）。 PRACH频域位置： 起始RB Number由高层（L3）后台配置。60ULRBNnRAPRBoffsetUE随机接入过

9、程 基于竞争的随机接入过程UE随机接入过程 MSG1：随机接入前导发送 根据MSG3消息块大小和路损情况决定在Preamble Group A/B中随机选择一个Preamble码在PRACH信道上发送。 根据eNodeB指示的根ZC序列号、循环移位配置、是否采用restricted set（仅FDD）、以及前导序列号，进行ZC序列的选择和循环移位的计算。 根据eNodeB在广播消息中指示的PRACH期望接收功率、前导格式和前导发送计数，进行PRACH开环发射功率计算和power ramping过程 eNB：根据接收的前导测量手UE与基站距离；产生定时调整量UE随机接入过程 MSG2：随机接入响

10、应（RAR） 在PDSCH上发送 位置由PDCCH指示，No HARQ 内容 被响应的前导标识； 定时调整量； Temporary C-RNTI； Msg3的资源分配； UE：发完前导后在一个时间窗内等待RA response，如果在时间窗内没有等到属于此UE的响应，认为本次接入失败，则退回第一步进行一次新的前导发送尝试；否则，进入step3。UE随机接入过程 MSG3发送 根据eNodeB指示的相关功控参数、路损估计、PUSCH发送所占RB数等等，计算Msg 3的开环发射功率。 根据随机接入响应授权，按指定的资源和格式在PUSCH上进行Msg 3发送，Msg 3采用上行HARQ。 消息内容：

11、 初始接入： RRC Connection Request, 使用CCCH；至少传输NAS UE ID，但是没有NAS消息。 RRC连接重建立：RRC Connection Re-establishment Request, 使用CCCH；没有任何NAS消息。 切换：RRC Handover Confirm, 通过DCCH；传输UE的C-RNTI。 其他情况至少传输UE的C-RNTI (上行数据到和下行数据到)UE随机接入过程 MSG4：竞争解决 冲突检测，在PDCCH上发送C-RNTI， 或在DL-SCH上发送UE 竞争解决ID 给UE； HARQ； 内容包括 NAS层UE ID； 分配资源

12、情况等； UE： 检测到自己NAS层ID的UE发送ACK将temporary C-RNTI升级成C-RNTI，上行同步过程结束，等待基站调度，发送上行数据。 没有检测到自己NAS层ID的UE知道发生了冲突，一段时间后重新发起上行同步过程。UE随机接入过程 基于非竞争的随机接入过程UE随机接入过程 基于非竞争的随机接入过程 1) eNB 通过下行专用信令给UE指派非冲突的随机接入前缀（non-contention Random Access Preamble ）这个前缀不在BCH上广播的集合中。UE随机接入过程 基于非竞争的随机接入过程 2)UE在RACH上发送指派的随机接入前缀。 3) eNB

13、的MAC层产生随机接入响应，并在DL-SCH上发送，随机接入过程结束。任务2 LTE初始接入流程 初始接入信令流程 随机接入信令IE查看 LTE中的随机接入分为基于竞争的随机接入和无竞争的随机接入两种形式。初始的随机接入过程,是一种基于竞争的接入过程,可以分为四个步骤： (1): 前导序列传输 (2): 随机接入响应 (3): MSG3发送(RRC Connection Request)。 (4): 冲突解决消息初始接入信令流程 LTE中,每个小区有64个随机接入的前导序列,分别被用于基于竞争的随机接入(如初始接入)和非竞争的随机接入(如切换时的接入)。其中,用于竞争的随机接入的前导序列的数目

14、个数为numberofRA-Preambles,在SIB2系统消息中广播。 用于竞争的随机前导序列, 又被分为GroupA和GroupB两组。第一步：随机接入前导序列传输 当eNB检测到UE发送的前导序列，就会在DL-SCH上发送一个响应，包含：检测到的前导序列的索引号、用于上行同步的时间调整信息、初始的上行资源分配(用于发送随后的MSG3),以及一个临时C-RNTI,此临时的C-RNT将在步骤四(冲突解决)中决定是否转换为永久的C-RNTI。UE需要在PDCCH上使用RA-RNTI (Random Access RNTI)来监听RAR消息。第二步：随机接入响应（RAR） RA-RNTI=1+

15、t_id+10*f_id。 其中： t_id，发送前导的PRACH的第一个subframe索引号(0=t_id10)； f_id，在这subframe里的PRACH索引，也就是频域位置索引，(0=f-id=6),不过对于FDD系统来说，只有一个频域位置，因此f_id永远为零。 RA-RNTI与UE发送前导序列的时频位置一一对应。UE和eNodeB可以分别计算出前导序列对应的RA-RNTI值。第二步：随机接入响应（RAR） UE接收到RAR消息,获得上行的时间同步和上行资源。但此时并不能确定RAR消息是发送给UE自己而不是发送给其他的UE的。由于UE的前导序列是从公共资源中随机选取的,因此,存在

16、着不同的UE在相同的时间-频率资源上发送相同的接入前导序列的可能性,这样,他们就会通过相同的RA-RNTI接收到同样的RAR。而且,UE也无从知道是否有其他的UE在使用相同的资源进行随机接入。为此UE需要通过随后的MSG3和MSG4消息,来解决这样的随机接入冲突。 第三步：MSG3发送（RRC Connection Request） MSG3是第一条基于上行调度,通过HARQ (Hybrid Automatic Repeat request), 在PUSCH上传输的消息。其最大重传次数由maxHARQ-Msg3TX定义。在初始的随机接入中,MSG3中传输的是 RRCConnectionRequ

17、est。如果不同的UE接收到相同的RAR消息,那么他们就会获得相同的上行资源,同时发送Msg3消息,为了区分不同的UE,在MSG3中会携带一个UE特定的ID,用于区分不同的UE。第三步：MSG3发送（RRC Connection Request） 如果在mac-ContentionResolutionTimer时间内,UE接收到eNodeB返回的ContentionResolution消息,并且其中携带的UE ID与自己在Msg3中上报给eNodeB的相符,那么UE就认为自己赢得了此次的随机接入冲突,随机接入成功。 并将在RAR消息中得到的临时C-RNTI置为自己的C-RNTI。否则的话,UE

18、认为此次接入失败,并按照上面所述的规则进行随机接入的重传过程。值得注意的是,冲突解决消息MSG4,也是基于HARQ的。只有赢得冲突的UE才发送ACK值,失去冲突或无法解码Msg4 的UE不发送任何反馈消息。第三步：冲突解决消息初始接入信令流程图初始接入信令流程图任务2 LTE初始接入流程 初始接入信令流程 随机接入信令IE查看随机接入信令IE查看RACH所需的信息在SIB2的公共无线资源配制信息（radio Resource Config Common）发送，如图图 SIB2 rach_Config随机接入信令IE查看图 SIB2 Prach_Config随机接入信令IE查看CNT中msg1截

19、图UE获取PRACH相关配置后，发起随机接入，在MSG1消息里可以检验UE是否按照系统消息携带的参数进行随机接入，如图所示：任务3 LTE接入问题分类 随机接入问题分析 E-RAB建立问题随机接入问题分析 随机接入分为基于冲突的随机接入和基于非冲突的随机接入两个流程，其区别为针对两种流程其选择随机接入前缀的方式。前者为UE从基于冲突的随机接入前缀中依照一定算法随机选择一个随机前缀；后者是基站侧通过下行专用信令给UE指派非冲突的随机接入前缀。初始接入采用基于竞争的随机接入，切换采用非竞争的随机接入。基于竞争的随机接入UEeNBRandom Access Preamble（MSG1）1Random

20、 Access Response（MSG2）2Scheduled Transmission（MSG3）3Contention Resolution（MSG4）4基于 竞争的随机接入 从前台UE侧角度分析随机接入失败发生的阶段： （1）MSG1发送后是否收到MSG2； （2）MSG3是否发送成功； （3）MSG4是否正确接收。MSG1发送后是否收到MSG2MSG3是否发送成功MSG4是否正确接收 任务3 LTE接入问题分类 随机接入问题分析 E-RAB建立问题E-RAB相关概念 一个E-RAB（E-UTRAN Radio Access Bearer）是指一个S1承载和空中接口上的数据无线承载DR

21、B的串联（在TS 36。300定义）。当E-RAB建立之后，E-RAB和NAS层的EPS承载之间是一对一的映射关系。E-RAB建立流程E-RAB建立问题及分析 小区RRC建立失败：资源分配失败而导致RRC连接建立失败的次数；重点关注top资源是否足够，包括top用户数，传输、PRB等；UE无应答而导致RRC连接建立失败的次数；关注质差、干扰、无线环境等；小区发送RRC Connection Reject消息次数；关注传输问题、是否拥塞、干扰；因为SRS资源分配失败而导致RRC连接建立失败的次数；重点关注SRS带宽、配置指示、配置方式、SRS ACK/NACK设置是否合理等；因为PUCCH资源分

22、配失败而导致RRC连接建立失败的次数；关注PUCCH信道相关参数设置是否合理，CQI RB数配置是否合理等；流控导致的RRC Connection Request 消息丢弃次数；关注拥塞，业务流控相关参数是否设置正确等；流控导致的发送RRC Connection Reject消息次数；关注拥塞，业务流控相关参数是否设置正确等；E-RAB建立问题及分析 小区E-RAB建立失败：因未收到UE响应而导致E-RAB建立失败的次数；处理建议：需排查覆盖，干扰，质差，ENODEB参数设置错误，终端及用户行为异常等原因；核心网问题导致E-RAB建立失败次数；处理建议：需跟踪信令，排查核心网问题（EPC参数设

23、置,TAC码设置的一致性，对用户开卡限制，硬件故障方面排查）；传输层问题导致E-RAB建立失败次数；处理建议：需查询传输是否有故障，高误码，闪断，传输侧参数设置问题；无线层问题导致E-RAB建立失败次数；处理建议：处理建议：需排查覆盖，干扰，质差，ENODEB参数设置错误，终端及用户行为异常等原因；无线资源不足导致E-RAB建立失败次数；处理建议：排查TOP小区资源是否足够，是否故障引起，若存在资源不足问题，可考虑参数调整，流量均衡（小区选择，重选和切换类参数）。任务4 LTE接入问题案例分析 MSG1多次重发未响应 MSG4冲突检测定时器超时MSG1多次重发未响应1、问题现象短呼测试中出现U

24、E发出attach req和RRC Connection Request后未收到RRC Connection Setup，造成呼叫未接通。查看路测信令，如图所示，在小区PCI 11，8次msg1发送未收到MSG2，检查后台告警此时无GPS失锁告警。MSG1多次重发未响应2. 问题分析与解决下行RSRP为-91dBm，接收电平良好，MSG1发送了8次，均未收到MSG2。通过降低“eNode B对PRACH的绝对前缀检测门限”，提高PRACH信号的检查概率，提升MSG1正确解调的概率。参数：eNode B对PRACH的绝对前缀检测门限PRACH Absolute Preamble Threshold for Enode B Detecting Preamble取值范围：1-65535单位：线性值缺省值：2000将“eNode B对PRACH的绝对前缀检测门限”从2000改为50，修改后进行短呼测试，RRC Connect Success为100%。在小区PCI 11，从MSG1发送的间隔上观察，再未出现MSG1重发无响应的现象。任务4 LTE接入问题案例分析 MSG1多次重发未响应 MSG4冲突检测定时器超时MSG4冲突检测定时器超时1、问题现象10月中旬对FT区域进行50%模拟加载下的短呼性能摸底测试，路测发现前台偶尔收不到MSG4，导致接通失败。核对NodeB侧信令