WCDMA频繁位置更新登记的分析和优化

位置区边界两侧，UE从一侧的小区重选到另一侧的小区时，新小区中广播的LAI与UIM卡中存在的LAI不一致，UE就会发起位置更新登记。位置更新登记是移动性管理的重要内容，包括GSM和WCDMA在内的任何移动通信系统都不能脱离位置区管理。

但是实际测试中，我们注意到与GSM网络边界区位置频繁更新情况比较少见不同，WCDMA网络经常会在位置区边界发生频繁位置更新，有时候一连几次甚至十几次位置更新。下图是某地联通WCDMA网络某区和某县之间LAC边界在宋家附近村庄频繁位置更新的情况，图1A是路测轨迹在google earth上的影像图，图1B是路测轨迹，其中手形图标为位置更新登记标志。红色基站从属于RNC***8（LAC****5），蓝色基站从属于RNC***9（LAC****6）。在图中所示东西向900米的路程，5分钟的时间里，共发生了20次位置更新。

    

    

众所周知边界区位置更新登记发生时，从UE重选到新LAC中的小区到完成位置更新登记有一个4-5秒的寻呼死区时间，在此期间如果UE做被叫，网络下发寻呼，UE是收不到的（原因是网络在老LAC中发寻呼，而UE已经在新LAC中的小区下），影响被叫的接通率。而WCDMA在边界区如此频繁的位置更新必定对这些区域内的用户被叫接通率造成很大影响，我们必须对此充分重视。

二 WCDMA LAC区边界频繁位置更新分析

为了进一步揭示WCDMA在LAC边界的频繁位置更新的成因，下面我们先来看一个案例。这个案例在某地市区东面城郊结合部（如图2所示），涉及三个WCDMA基站，分别是华油客运公司、海辰宾馆和新立前胡，三站基本信息见下表。

    

    

    

此例中在东西向1050米，南北向300米的来回测试中，共发生23次位置更新登记。分析发现这些位置更新登记可分为两类：一类是UE空闲模式下，重选到其他LAC的小区，而后发生位置更新登记；另一类是UE在发生位置更新登记时，当RRC连接建立后，UE上报1A事件，有其他LAC的小区被加入到激活集中，而位置更新登记完成释放RRC后，UE直接驻留到那个被加到激活集中的其他LAC的小区，而后紧接着再做位置更新登记。

为清晰描述，我们选择图3所示区域中连续的三次位置更新登记进行阐述。后续路测图中电话黄圈图标为起呼标志，手形图标为位置更新完成标志。

    

（1）测试车由东往西行进，起先UE驻留在海辰宾馆S2（PSC49，LAC****5），图4所示。

    

（2）UE重选到新立前胡S3（PSC366，LAC****6），发起接入请求，进行第一次位置更新登记，如图5所示。这次位置更新的目的是将UE的位置区由****5变更为****6。

    

（3）第一次位置更新时，UE上报1A事件，发生软切换，将海辰宾馆S2（PSC49，LAC****5）、S3（PSC50，LAC****5）先后加入到激活导频集，并且期间还上报了1D事件，最佳导频发生变化，有新立前胡S3变为海辰宾馆S2，如图6B所示。

    

    

（4）位置更新结束，UE驻留到海辰宾馆S2（PSC49，LAC****5）而不是位置更新前的新立前胡S3（PSC366，LAC****6），如图7所示。

    

（5）经过不到一秒钟，UE判断出现在驻留小区的LAC（****5）与刚才做完更新后存入UIM卡的LAC信息（****6）不一致，再次在海辰宾馆S2发起位置更新，如图8所示。

    

    

（6）第二次位置更新完成，UE驻留小区没有变换，仍在海辰宾馆S2（PSC49，LAC****5），如图9所示。

    

（7）信号的涨落使UE很快又重选到新立前胡S3（PSC366，LAC****6），如图10所示。

    

（8）于是发生第三次位置更新登记，如图11所示。

    

    

（9）第三次位置更新登记完成后UE驻留在新立前胡S3，直到再次重选到华油客运公司S2（PSC336，LAC****5）后，又做位置更新登记，如图12所示。

    

从上面的分析中我们得知，处于空闲模式的UE在位置区边界不仅会因在属于不同LAC的小区之间重选进行位置更新，还会在位置更新等短暂进入连接模式时发生软切换而引发再次的位置更新登记。与GSM系统相比，WCDMA在LAC边界上位置更新登记的控制要复杂一些，网络优化时应该根据这两种情况分别进行优化控制。

三 相关参数分析

为什么GSM系统在位置区边界发生乒乓重选而导致频繁位置更新登记的情况比较少见，而WCDMA系统比较普遍呢？下面我们从重选机制和相关控制参数角度进行分析。

（1）GSM的小区重选控制

GSM系统的选择和重选通过C1/C2控制。

C1=Rxlev Average - rxlev_access_min - Max.（ms_txpwr_max_cch- Max RF power of ms，0

其中：

RxlevAverage为MS测得的小区平均接收电平；

rxlev_access_min为小区最小接入电平，参数设置；ms_txpwr_max_cch为MS在RACH信道上允许发射的最大功率；

ms_txpwr_max_cch为MS在RACH信道上允许发射的最大功率；

Max RFpower of ms为MS的最大发射功率

如果C2参数不广播，按照C1规则重选，重选原则：(1)C1>0；(2)选C1最大的小区。

C2=C1 +cell_reselect_offset - temporary_offset*H （for penalty time < 31）；

C2=C1 -cell_reselect_offset （forpenalty time = 31）

其中：

H=0,当penalty time - T < 0

H=1,当penalty time - T > 0 /span>

T为邻小区进入MS测量报告前6个小区的时间长度

如果C2参数在BCCH上广播，则MS按C2规则重选，重选原则：选C2最大的小区。

但是在GSM系统中为了防止空闲模式的手机在位置区边界两侧小区之间频繁重选，设置了cell_reselect_hysteresis参数。如果MS原驻留小区和邻区属于不同的LAC区，那么只有满足：C1 邻> C1 驻 + cell_reselect_hysteresis

或C2 邻 > C2 驻 + cell_reselect_hysteresis

MS才能选择这个属于另外LAC的邻区去驻留并引起位置更新登记（同一LAC中两个小区之间的重选不需计入CRH因素）。在GSM系统中CRH参数一般设成4-8dB，这样来回的回差会大到8-16dB，由于GSM RSSI的波动不会像WCDMA Ec/Io那么剧烈，所以这样的设置可以有效抑制位置区两边小区的频繁重选。

（2）GSM SDCCH切换控制

在GSM系统中，起呼阶段占用SDCCH完成鉴权、加密、呼叫建立等过程，位置更新登记也在SDCCH上完成。SDCCH的切换控制有两套方式：一套是SDCCH切换允许开关；另一套是占用SDCCH后多少时间内不允许切换。

在实际使用中，一般允许SDCCH切换，但占用SDCCH后一段时间内不允许切换，等到链路稳定后才允许切换。

GSM的测量切换机制，依赖于周期性的测量报告。GSM规定每480ms上报一次，切换需要若干个测量报告才能完成判决，因此从上报第一个测量报告到可能发生切换的时间至少大于切换判决算法运算时间。一般情况下位置更新登记、呼叫建立等发起的连接，由于在SDCCH上的时间很短，只有3-4秒，按照GSM的测量判决机制很少有SDCCH切换情况发生。当然收发较长内容短信时，由于在SDCCH上停留时间较长，可能会有SDCCH切换。所以以前我们没有碰到过GSM在进行位置更新登记时由于切回原来LAC的小区，而引发接连位置更新登记的情况。

（3）WCDMA的小区重选控制

对于使用普遍的非分层结构小区来说，WCDMA的小区重选机制是先计算Sx，Sx满足一定规则时，计算R值，按照R值进行排队重选。

Squal ＝ Qqualmeas －Qqualmin

Srelev ＝ Qrxlevmeas－Qrxlevmin－Pcompensation

.Squal：小区选择质量值(db)

.Srxlev：小区选择RX level value(db)

.Qqualmeas：被测小区质量值，用CPICHEc/No表示

.Qrxlevmeas：被测小区RX level value，用CPICH RSCP(dbm)表示(FDD小区)

.Qqualmin：小区中必需的最小质量值(db)

.Qrxlevmin：小区中必需的RX level(dbm)

.Pcompensation：max（UE_TXPWR_MAX_RACH－P_MAX，0）

.UE_TXPWR_MAX_RACH：在RACH上接入小区时UE可用的最大TX功率级(dbm)

.P_MAX：UE的最大RF输出功率(dbm)

重选时，先根据下列规则UE判断是否需要进行测量

*若Sx > Sintrasearch，UE不需进行频内测量

若Sx <= Sintrasearch，UE进行频内测量

若Sintrasearch未在服务小区中发送，UE进行频内测量

*若Sx > Sintersearch，UE不需进行频间测量

若Sx <= Sintersearch，UE进行频间测量

若Sintersearch未在服务小区中发送，UE进行频间测量

*若Sx > SsearchRATm，UE不需在不同无线技术之间的小区上进行测量

若Sx <= SsearchRATm ，UE在RATm小区上进行测量

若SsearchRATm未在服务小区中发送，UE在RATm小区上进行测量

对于WCDMA FDD系统使用Squal作为Sx。 当UE判决需要进行测量时，对原驻留小区和邻小区分别计算：

Rs ＝ Qmeas,s + Qhysts

Rn ＝ Qmeas,n－Qoffsets,n

.Rs：驻留小区的R值

.Rn：邻区的R值

.Qmeas：小区信号测量值，FDD小区采用CPICH Ec/No或CPICH RSCP

.Qoffset1s,n：两个小区间的偏移量，它用于小区选择和重选测量量设定为CPICH RSCP时

.Qoffset2s,n：两个小区间的偏移量，它用于小区选择和重选测量量设定为CPICH Ec/No时

.Qhyst1s：迟滞值，它用于小区选择和重选测量量设定为CPICH RSCP时

.Qhyst2s：迟滞值，它用于小区选择和重选测量量设定为CPICH Ec/No时

.Treselection：小区重选计算周期

重选时UE将所有符合小区选择S标准的小区按R值进行排队，最好的小区具有最高R值；如果在Treselection的时间间隔内邻区的排队都在驻留小区之前，并且UE已在当前服务小区驻留超过1s，UE将重选到这个邻区。

通过WCDMA的重选机制，我们可以看到，控制WCDMA网内小区重选的参数主要有Qqualmin、Qhyst2s、Qoffset2s,n（WCDMAFDD系统一般采用CPICH Ec/No为测量量，所以真正起作用的是Qhyst2s、Qoffset2s,n）及同频异频测量控制开关和门限。这里并没有GSM中CRH这样专门为限制不同位置区的小区之间重选而设的参数。

目前某地联通网内Qqualmin、Qhyst2s、Qoffset2s,n三个参数统一设为-18dB、2dB和0dB，而SintrasearchPre参数设为0，即Sintrasearch未在服务小区中发送，UE始终进行频内测量。这样只要邻小区的Ec/No比原驻留小区高2dB以上，就可以重选到邻小区，而不管这个邻小区和原驻留小区是同一个LAC还是不同的LAC。这样的设置会容许位置区边界两边小区的频繁重选，而引发频繁位置更新登记。为了限制特定小区之间的频繁重选我们可以采用在这些邻区之间相互设置Qoffset2s,n为若干dB的方法，减少它们之间的重选频率，从而减少位置更新登记。

（4）WCDMA RRC连接建立后的切换控制

目前WCDMA网络只要RRC连接建立，UE上发初始直传后，就会收到系统下发的同频测量控制命令，启动同频测量。同频测量启动后就有1A事件的上报及后续1B/1C/1D事件的上报，这样就有可能发生软切换。目前没有机制限制在RRC连接建立后到RB连接建立之前这段时间UE的切换。因此对于在做位置更新时又切回原来LAC的小区这样情况目前还没有什么好的控制办法，还有待设备厂家开发不允许在RB建立之前切换或RRC建立后若干时间内不允许切换的控制机制。

 

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