移動性魯棒性最佳化

魯棒是Robust的音譯，也就是健壯和強壯的意思。

本詞條以LTE為例介紹LTE技術中的移動性魯棒性最佳化。

基本介紹

• 中文名：移動性魯棒性最佳化
• 外文名：Mobilityrobustoptimization
• 套用學科：通信

套用場景

在當前的2G/3G系統中，手動設定切換參數是十分費時的工作。通常，在完成網路初期部署後，由於成本太高，切換參數往往不進行更新。在某些情況下，單個eNB下的無線資源管理（RadioResourceManagement，RRM）可以發現問題並調整移動性參數，然而仍然有一些問題是其無法解決的。而不正確的切換參數設定會給用戶體驗帶來負面影響，浪費網路資源，還會造成桌球切換、切換失敗和無線鏈路失敗（RadioLinkFailure，RLF）。

為了解決上述問題，3GPP在LTE系統的SON技術中引入了MRO功能。MRO的主要目標是減少切換相關的RLF發生。其主要思路是先檢測到相關問題，然後根據問題的分析提供解決方案並進行最佳化。

MRO的主要目標是減少與切換相關的RLF的次數，提高網路資源的使用效率。非最優的切換參數配置，即使沒有導致RLF，也會導致業務性能的嚴重惡化，影響用戶體驗。例如，切換遲滯（HandoverHysteresis）的錯誤設定雖然不會導致RLF，但會導致桌球效應或者延遲接入到非最優小區。MRO的另一目標是減少由於不必要切換或漏切換產生的網路資源低效使用。

MRO基於性能指標的反饋來調整切換門限，同時自適應調整小區參數以適應該門限。在3GPPRel-9規範中，連線失敗後RRC重建成功時，UE會傳送RLF報告。

不論MRO的實現方式是集中式的還是分散式的，運營商都會利用集中式OAM控制來開啟/關閉以及配置相關算法的設定。

由於切換失敗的類型較多，因此MRO的套用場景與切換失敗的分類有關。導致與切換有關的性能下降的事件通常可以歸類為以下幾種。

系統內切換觸發過晚。

系統內切換觸發過早。

系統內切換到錯誤小區。

系統間過晚切換。

系統間不必要切換（過早切換）。

技術方案

功能架構

移動性魯棒性最佳化功能的算法位於eNB中的SON實體，運營商可以利用自身對現有網路的了解，並基於他們的網路管理政策略，調整相應的輸入參數。

移動性魯棒性最佳化功能的總體需求如下。

可以通過eNB中的SON實體自動配置相關的移動魯棒性參數。

OAM應可以配置參數的有效範圍。

通過切換參數的特定最佳化算法，eNB可以在OAM配置的範圍內選取參數的取值。

OAM還可以設定以下參數，用於控制移動性魯棒性最佳化。

切換觸發的最大偏差值：該參數定義了能允許的切換觸發的最大絕對偏差值，默認值是由OAM定義的參數值（切換觸發是小區特定的偏置值，與小區發起切換準備過程的門限值有關）。

切換觸發更改的最小時間間隔：該參數定義了移動性魯棒性最佳化功能允許的兩次切換觸發更改的最小時間間隔，以保證算法的穩定性和收斂性。

此外，為了支持過晚切換和過早切換的檢測，OAM系統需要配置Tstore_UE_cntxt這一參數。

根據上述移動性魯棒性最佳化功能的總體需求，其功能架構如圖1所示。

圖1 移動性魯棒性最佳化的功能架構

圖1中的邏輯功能模組的定義如下。

切換參數最佳化監控功能：該功能用於監控切換參數最佳化，例如監控相關性能指標的計數或預警。

切換參數最佳化策略控制功能：該功能用於設定切換參數最佳化策略。

切換參數最佳化算法：該功能用於調整某些特定的切換參數，在協定及標準中並不會定義最佳化算法。

切換問題檢測

移動性魯棒性最佳化功能主要關注以下幾種切換問題場景的檢測：過早切換、過晚切換和切換到錯誤小區。

以下輸入可以用來識別不同的切換問題場景：

事件獲取和分析。

UE測量。

性能檢測（PerformanceMeasurement）。

在事件獲取和分析中，eNodeB可以獲得切換事件信息和UE上下文，例如之前的切換信息（UE歷史信息）和切換失敗詳情（比如切換失敗發生的小區和UE重新建立連線的小區）。

UE測量在UE測量報告中傳送，可以指示發生了過早切換還是過晚切換。

從小區的角度而言，在源小區和（或）目標小區收集到的切換相關的性能檢測有助於對切換問題的識別。因為切換參數的錯誤設定也會影響到小區，所以在參數錯誤設定導致的切換問題方面，性能檢測可以為其提供有效信息。

切換失敗的檢測有不同的解決方案，一般有以下兩種：

失敗檢測在RRC重建嘗試後。

失敗檢測在RRC連線建立後。

上述解決方案的不同之處主要在於eNodeB之間互動相關信令的時間不同。

以下將對不同的切換問題場景進行描述，在每種切換錯誤場景中分析對比兩種解決方案，並說明如何檢測問題場景。

（1）系統內切換觸發過晚檢測

如果UE的移動速度比切換參數設定中所允許的更快，切換被觸發時源小區的信號強度已經過低，將會導致RLF。

過晚切換的特徵如下。

①在切換前或切換過程中，RLF發生在源小區。

②終端重建到源小區之外的小區。

在無線鏈路失敗後，UE提供RLF信息給失敗後重連到的小區。該小區通過X2接口轉發RLF訊息給發生RLF的小區。接收到RLF訊息的小區分析訊息，如果需要，分析的結果在切換報告內通過X2接口轉發給需要校正的小區。

在圖2所示的過晚切換的例子中，失敗發生在從eNB1（A）到eNB2（C）的切換中。UE重連到eNB2（C），RLF訊息轉發給eNB1。eNB1分析數據，如果確定調整eNB1（A）的門限（與eNB2（C）的鄰區關係有關）可以解決該問題，則不需要傳送切換報告給其他小區。RLF指示（RLFIndication）和切換報告（HandoverReport）是X2訊息，因此只與eNB間（inter-eNB）的情況有關。對於同一基站的不同小區，不需要通過X2接口傳送上述訊息。

圖2 過晚切換的場景示意圖

如果切換失敗檢測在RRC重建嘗試之後，當UE在源小區eNB1（A）發生失敗後，嘗試重建到eNB2（B）（eNB1不同於eNB2），eNB2向eNB1發出RLF指示訊息。

（2）系統內切換觸發過早檢測

過早切換的觸發場景是指終端進入到由於服務小區覆蓋範圍內有其他小區覆蓋造成的覆蓋孤島。在密集城區這是一種典型場景，這種“割裂（fragmented）”的小區覆蓋與無線傳播環境有關。

過早切換的特徵如下。

①在到目標小區的切換觸發後很短時間內，發生RLF。切換是否完全成功，取決於目標小區的空口信令。

②終端重建到源小區。

在圖3所示的過早切換的例子中，eNB2（C）可以為UE提供連續的覆蓋。然而由於eNB1（A）的覆蓋更強，UE將會發起向eNB1（A）的切換請求。當UE在此覆蓋範圍內出現，UE發生RLF並重新連線到eNB2（C）。因為eNB1（A）是實際發生UE掉話的小區，所以eNB2傳送RLF指示給eNB1。eNB1（A）分析RLF指示，計算從UE發起連線到被釋放的時長。如果該時長短於Tstore_UE_cntxt，表明UE不應切換到eNB1（A）。eNB1向eNB2傳送切換報告，eNB2（C）和eNB1（A）的鄰區關係將被調整，這樣UE就不會切換到eNB1內。

圖3 過早切換的場景示意圖

在失敗不是發生在切換過程中的情況下，如果目標小區eNB2（B）所屬的eNB2不同於源小區eNB1（A）所屬的eNB1，在eNB2收到來自eNB1的RLF指示時並且eNB2在最近的Tstore_UE_cntxt內曾對於切入完成的同一UE向eNB1發過UECONTEXTRELEASE訊息，則eNB2向eNB1傳送切換報告以指示過早切換。

（3）系統內切換到錯誤小區檢測

當小區鄰區關係參數配置不當時，切換很可能被指向一個錯誤小區。

切換到錯誤小區的特徵是如下。

①在到目標小區的切換觸發後很短時間內，發生RLF。切換是否完全成功，取決於目標小區的空口信令。

②終端重建到除源小區和目標小區之外的其他小區。

值得注意的是，初始切換是否成功將會影響信令流程。重連的小區將會傳送RLF訊息給UE連線失敗的小區。如果切換成功，RLF指示被傳送到原來的目標小區。如果切換失敗，RLF指示被傳送到源小區。在上述任意一種情況下，源小區最後都會接收到RLF或切換報告訊息，並採取必要的校正措施。

注意該事件也可能是快速切換的情況——終端快速且成功地從小區A切換到小區B再到小區C。快速切換可被認為是小區A到小區B的過早切換或者小區A到小區C的過晚切換。

在該種場景下，可通過調整小區獨立偏置（CellIndividualOffset，CIO）參數來解決上述問題。CIO是與測量報告有關的鄰區偏置，它會改變能否將測量報告傳送給eNB。

在TTT（Time-To-Trigger）時長內，準則保持有效後，測量被傳送給eNB。因此，TTT有時也會被作為MRO的調整參數。

在圖4中，到eNB2（B）的切換成功，但之後連線很快失敗，這表明eNB2（B）並不是適合的切換小區。當UE重連到eNB3（C）時，RLF指示由eNB3（C）傳送到eNB2（B）。eNB2分析RLF訊息，如果UE連線在eNB2（B）的時長短於Tstore_UE_cntxt，表明eNB2（B）不是合適的切換小區。之後，eNB2傳送切換報告到eNB1。eNB1（A）需要校正鄰區關係，在切換順序上將eNB3（C）排在eNB2（B）前。

圖4 切換到錯誤小區（RLF發生在切換後）

圖5所示是RLF發生在切換之前的情況。在這種情況下，RLF發生時，UE到eNB2（B）初始切換嘗試沒有完成。在UE重連到eNB3（C）後，RLF指示直接被傳送到eNB1（A），因為該小區是UE掉話的小區。此時，eNB1（A）即是分析RLF訊息的小區，又是需要進行校正的小區，因此不需要傳送切換報告給其他基站。

圖5 切換到錯誤小區（RLF發生在切換前）

（4）系統間不必要（過早）切換檢測

系統間的移動性魯棒性最佳化的主要目標之一是檢測網路資源無法最優使用的情況。其中的一種場景是E-UTRAN的系統間操作，可能會發生從E-UTRAN切換到其他系統的不必要切換，該切換問題的定義如下。

UE從E-UTRAN切換到其他系統（如GERAN或UTRAN），而此時E-UTRAN系統的覆蓋質量仍可以滿足UE的服務要求。因此這種切換被視作系統間不必要切換或者系統間過早切換（未發生連線失敗）。

在系統間切換過程中，如果服務小區（E-UTRAN）的門限值設定過高，當其他系統的信號強度足夠好時，切換到其他系統（GERAN或UTRAN）就會被不必要地觸發，這將會導致系統資源使用效率降低。這種情況下，如果降低小區的門限值，UE仍可以在源系統（E-UTRAN）中。

為了能夠檢測到向其他系統的不必要切換問題，在切換準備過程中，當從E-UTRAN到其他系統的系統間切換髮生時，eNodeB可以選擇在切換請求訊息中增加覆蓋和質量情況信息。其他系統中的基站，收到增加的覆蓋和質量情況信息後，可能會通知切換到GERAN或UTRAN系統的UE在一段時間內持續檢測源系統（E-UTRAN）的信號，並傳送周期性的或單一的測量報告給GERAN或UTRAN。當由源系統（E-UTRAN）指示的時長結束後，其他系統（GERAN或UTRAN）中的基站會對在系統間切換過程中接收到的含有覆蓋/質量情況信息的測量報告進行評估，並決定是否需要傳送系統間不必要切換報告給源系統（E-UTRAN）的基站。系統間不必要切換報告應包括以下信息。

切換類型（LTE向UTRAN，LTE向GERAN）。

檢測到的切換錯誤類型（向其他系統的不必要切換）。

切換中源小區的ECGI。

目標小區的小區ID。

無線質量（切換後的UE首次傳送的測量報告中）超過了在切換準備過程中增加的覆蓋和質量情況信息指示的門限的小區列表。

系統間不必要切換報告只在如下情況下傳送：在測量期間接收到的所有的UE測量報告中，源系統小區中的任一小區超過了無線覆蓋和（或）質量門限（RSRP和/或RSRQ的無線門限）。如果測量報告中沒有包含E-UTRAN小區，或者指示的時長被新的系統間出切換中斷，將不會傳送切換報告。

源系統（E-UTRAN）的基站根據接收到的報告，可以決定是否或者如何調整參數（例如系統間切換的觸發門限）。

（5）系統間過晚切換檢測

UE從一個系統切換到另一個系統導致的系統間延時切換將導致RLF，還將有可能導致掉話。系統間過晚切換的檢測和報告有兩種方案。

第一種可選方案是在發生RLF後，UE立刻重連到某小區，UE向該小區上報RLF指示訊息。在這種情況下，在RLF發生前UE連線的小區和RLF指示訊息上報的小區不是同一個系統。這需要在系統間增加新的訊息，用來傳遞信息給UE切換前連線的小區，其原因是該小區是需要調整切換參數的小區。

另一種可選方案是當UE返回到經歷RLF的系統後傳送RLF報告，不要求是同一小區。在這種情況下，不需要在兩個不同的系統間傳遞訊息。

切換參數最佳化方法

（1）最佳化流程

切換參數最佳化功能是用來提升切換性能的一個或一組算法。來自每個小區的性能指標數據被收集並分析，用來將切換失敗和其原因對應起來，切換失敗的原因可能是配置不當或參數未被最佳化。配置的調整可以用來改善全網的整體切換性能。

網路參數的調整必須要謹慎，並且遵循一定步驟。假設一定範圍內的鄰區性能較差，超過了運營商制定的門限，例如目標KPI指標沒有達到，可能的操作流程由以下幾個步驟組成。

①在足夠長的時間內監控網路，以獲取所有小區的準確的性能基準，要考慮到傳輸負載、傳輸類型、全天時長等。監控時間可能是數天或數周，這取決於小區內的用戶流量。

②切換算法的輸出會建議更改某些系統參數，這種改變要能夠提高整網的切換成功率。之後，這些更改或其中的一部分更改被傳送給網路。

③監控網路足夠長的時間，以便能夠精確比較當前網路性能與步驟①提到的基準性能。

④記錄嘗試的更改，重複步驟直到達到目標KPI門限。

⑤將“最終”的輸出結果更新到集中資料庫。

值得注意的是，某些技術需要快速的性能監控和分散式的MRO實現方案。得如，LTE利用X2接口信息允許非集中式的MRO算法，其時間周期將比上述流程的更短。

（2）調整參數

切換參數最佳化功能的目的是通過最佳化表8-1和表8-2列出的切換參數來解決問題檢測中提到的問題場景。相關協定中不會規定最佳化算法。算法需要調整一些特定的切換參數，這些參數是由eNodeB中的RRM實體中的切換參數選項來規定的。

表8-1 同頻和異頻切換時可能最佳化的切換參數

事件	概述	可調參數
A3	鄰區偏置優於服務小區	Ofn，Ofs，Ocn，Ocs，Hys，Off，timeToTrigger
A4	鄰區高於門限值	Ofn，Ocn，Hys，Thresh，Off，timeToTrigger
A5	服務小區低於門限值1且 相鄰小區高於門限值2	Ofn，Ocn，Hys，Thresh1，Thresh2，Off，timeToTrigger

表8-2 異系統切換時可能最佳化的切換參數

事件	概述	可調參數
B1	異系統鄰區高於門限值	Ofn，Hys，Thresh，timeToTrigger
B2	服務小區低於門限值1且 異系統鄰區高於門限值2	Ofn，Hys，Thresh1，Thresh2，timeToTrigger

X2信令流程及訊息

（1）RLF指示訊息流程

RLF指示訊息（RLFINDICATION）是在不同的eNodeB下的鄰小區之間互動的，從重建立嘗試發生的或者接收到RLF報告的eNodeB發起，傳送給連線失敗之前UE附著的eNodeB。

eNB2傳送RLF指示訊息給eNB1的條件是eNB2在重建立嘗試後或者收到來自UE的RLF報告，eNB2認為UE可能之前在eNB1下的小區發生連線失敗。

（2）切換報告訊息流程

圖7 切換報告訊息流程

eNB向另一個eNB傳送切換報告（HANDOVERREPORT）訊息。eNB1傳送該信令給eNB2表明在從eNB2的小區到eNB1的小區切換成功後，發生無線鏈路失敗，UE在eNB2的原小區（過早切換）發起RRC重建立，或在另一個小區（切換到錯誤小區）發起RRC重建立。

（3）相關訊息內容

①RLF指示。RLF指示內容包括以下部分。

FailureCellID：RLF發生處的小區PCI。

ReestablishmentCellID：無線鏈路重建立發起的小區PCI和ECGI。

C-RNTI：指在小區中無線鏈路失敗的終端。

shortMAC-I（可選的）：通過使用安全配置的源小區和無線鏈路重建小區的標識計算出的MAC-I（至少16bit）。

②切換報告。切換報告（HANDOVERREPORT）包括以下部分。

檢測到的切換錯誤類別（過早切換，切換到錯誤小區）。

切換過程中的源和目標小區的ECGI。

無線鏈路重建小區的ECGI（在切換到錯誤小區的情況下）。

切換原因（在切換準備時由源發出）。

③UE發出的RLF報告。UE發出的RLF報告包括以下信息。

ECGI（1）：UE所在最後一個服務小區（發生RLF失敗時）的E-CGI或者切換目標小區的E-CGI（切換失敗時）；當E-CGI不能獲取時，傳送小區PCI和頻帶信息。

ECGI（2）：第一次RRC重建立所發生的小區的E-CGI。

ECGI（3）：最後一次發起切換嘗試的UE所在服務小區的ECGI。

從最後一次切換髮起到連線失敗之間的時間長度。

指示信息：表明連線失敗的原因是RLF或者切換失敗。

無線測量量。

OAM需求及配置

需求及目標

在功能架構一節已經對移動性魯棒性最佳化功能的總體需求和部分OAM需求進行了描述，下面將進一步完善OAM需求部分。

（1）切換參數最佳化功能應能檢測過早切換、過晚切換和切換到錯誤小區。

（2）切換參數最佳化功能應能檢測由於不必要切換導致的網路資源使用效率降低。

（3）切換參數最佳化功能應能滿足切換最佳化功能的目標需求。

（4）切換參數最佳化功能應該能夠反映減少切換失敗的次數和由於切換導致的網路資源使用效率降低的折中。

（5）IRP管理器能夠關閉和開啟切換參數最佳化功能。

對於LTE系統內，可使用表8-3中的一個或多個指標來評估負載均衡的性能，並且可以配置性能評估指標的目標值，也可為每個指標設定不同的權重。

表8-3 切換參數最佳化的性能評估指標

指標名稱	定義	相關目標
切換事件次數	包括成功的切換和所有 可識別的切換失敗	切換失敗率
切換失敗次數	包括所有失敗的情況	切換失敗率

（續）

指標名稱	定義	相關目標
過早切換失敗的次數	過早切換失敗的情況	切換失敗率
過晚切換失敗的次數	過晚切換失敗的情況	切換失敗率
切換到錯誤小區失敗的次數	切換到錯誤小區	切換失敗率

當運營商設定的其他性能指標的目標值已經達到時，將繼續最小化不必要切換的性能指標。該性能指標不需要設定目標值。

切換失敗率的定義及取值範圍見表8-4。

表8-4 切換失敗率的定義及取值範圍

名稱	定義	取值範圍
切換失敗率	切換失敗的次數/總的切換次數 如果實際比例低於目標值，表明達到該目標	0～100%

性能測定

IRP管理（IRPManager）可以收集來自源小區和（或）目標小區的與切換相關的性能測定，有助於在小區的層面檢測切換問題。以下輸入可以用於識別標準中提到的問題場景。

切換成功後的一定間隔內RLF事件發生的次數。

與切換失敗相關的性能測定在表8-3中列出。

性能測定是和出切換有關的。進一步的，可以通過小區關係獲取。

註：性能評估的監控會使用已有的PMIRP。

小結

SON的切換參數最佳化功能是用來提升切換性能的一個或一組算法。來自每個小區的性能數據被收集並分析，用來將切換失敗和其原因對應起來。切換失敗的原因可能是配置不當或參數未被最佳化。配置的調整可以用來改善全網的整體切換性能。

網路參數的調整必須要謹慎並且遵循一定步驟。假設一定範圍內的鄰區性能較差，超過了運營商制定的門限，例如目標KPI指標沒有達到，可能的操作流程由以下幾個步驟組成。

（1）在足夠長的時間內監控網路以獲取所有小區的準確的性能基準，要考慮到傳輸負載、傳輸類型、全天時長等。監控時間可能是數天或數周，這取決於小區內的用戶流量。

（2）切換算法的輸出會建議更改某些系統參數，這種改變要能夠提高整網的切換成功率。之後，這些更改或其中的一部分更改被傳送給網路。

（3）監控網路足夠長的時間，以便能夠精確比較當前網路性能與步驟（1）提到的基準性能。

（4）記錄嘗試的更改，重複步驟直到達到目標KPI門限。

（5）將“最終”的輸出結果更新到集中資料庫。

步驟（2）中可能更改的小區或小區鄰區參數包括：觸發門限、觸發時間、桌球控制遲滯值、鄰區關係列表、速度相關參數、天線電調角以及空閒態參數（以避免從空閒態轉換到激活態後的立即切換觸發）。

值得注意的是，某些技術需要快速的性能監控和分散式的MRO實現方案。例如，LTE利用X2接口信息允許非集中式的MRO算法，其時間周期將比上述流程的更短。