LTE Release 9标准分析

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本文摘自《移动通信》2012年16期。作者：陈波

【摘要】文章首先介绍LTE Release 9版本的基本情况，然后详细分析了Rel 9新增功能、增强功能以及信令增强，并对Rel 9新增功能中紧急呼叫的两种应用场景进行验证，给出了实现验证的步骤及信令流程图。
　　【关键词】Rel 9 新增功能 紧急呼叫
　　1 引言
　　Rel 8版本的LTE形成了一个全新的无线通信系统，在此基础上，Rel 9版本保持对Rel 8的兼容性，并引入了终端定位技术、多媒体广播多播业务、增强的家庭基站、增强的下行波束赋形、增强的自组织网络、增强的语音回退、公共告警系统、自适应语音编码速率和紧急呼叫等新功能。同时对于协议的相关描述做了一些修改，这些修改均不影响信令和流程。目前国内运营商实验室测试，外场测试均以Rel 9版本为主，本文将重点介绍Rel 9相关新增及增强功能。
　　2 新增功能
　　（1）Rel 9支持基站的定位功能，包括控制面和用户面。物理层的协议对于定位增加了相关测量指标，S1AP和RRC协议增加了对于定位的支持。
　　S1AP协议增加了LPPa Signalling Transport信令，如图1所示：
　　RRC协议增加了Proximity indication这条信令，用于指示UE是否接近或者离开特定的CSG小区。
　　（2）Rel 9从物理层的协议到空口的协议都新增了多广多播的支持，在RRC协议中增加了SIB13用于多广多播，增加了MBSFNAreaConfiguration信令。
　　（3）紧急呼叫是Rel 9新增的重要功能，可从以下两个场景进行验证：
　　1）无SIM卡状态的紧急呼叫
　　采用以下步骤验证无SIM卡也能进行紧急呼叫：
　　◆将无SIM卡的UE放置无线环境尽可能好的位置；
　　◆UE发起紧急呼叫，发起原因为紧急呼叫相关的attach过程；
　　◆e—NodeB和EPC接收紧急呼叫，并为UE建立所需要的DRB。
　　无SIM卡状态的紧急呼叫信令流程如图2所示：
　　2）可抢占呼叫
　　采用以下步骤验证在小区饱和状态下，紧急呼叫可抢占其他用户的接入权限：
　　◆将UE放置无线环境尽可能好的位置，两个UE依次发起随机接入attach过程，并且接入成功；
　　◆第三个UE发起普通业务（FTP、HTTP）的随机接入，接入拒绝；
　　◆第三个UE发起紧急呼叫业务，接入成功，同时之前接入的两个UE的RRC连接将会被释放一个。
　　可抢占呼叫的信令流程同样如图2所示：
　　3 增强功能
　　（1）Rel 9增强了家庭基站的功能，使运营商能够提供更好的服务。主要包括：明确了家庭基站的架构，对安全性、基于SON的OAM、漫游以及射频特性等做了增强和描述。
　　（2）Rel 9使用PWS（公共警告系统）来扩展Rel 8的ETWS（海啸、地震）。扩展了S1AP协议的相关警告流程，Kill信令的目的是取消已经广播出去的警告消息。在RRC协议中增加了SIB12用来支持CMAS（商用移动电话警告服务）。
　　（3）自组织网络SON增加了负载均衡、移动性优化、RACH优化以及节能减排的需求。
　　SON决定4G网络性能，随着网络结构更加扁平化和分布式，应用场景和多媒体业务会更加丰富，无线通信网络的SON必将越来越重要。SON在整个网络部署需要多年来进行，运营商在部署网络过程中其实从网络运输到网络运营有多个切入点，如从射频调测、回程调测、网络优化、系统集成以及到后续网络运营过程和操作维护管理，这些理念都是在不同的时期需要不同的SON功能。自组织网络能灵活实现自配置、自优化和自操作等功能，这些功能对减少网络运维管理的人为干预非常有利，可大大降低LTE运营商的OPEX。在标准方面，SON未来要支持开放的接口及互联互通，使不同厂商的产品能够实现SON功能的互联。
　　SON已经成熟的技术包括：基站自启动、PCI自优化和邻区关系自优化等。PCI自优化提供包含各eNB PCI的地理信息图；系统提供PCI自优化开关选项；系统支持设备上报冲突/混淆处理以及运营商手动发起PCI冲突检测功能；所有冲突/混淆解决的结果都将在客户端给用户以最直观的提示；支持事件触发机制；支持记录并上报PCI冲突检测及解决的时间、解决前后一段时间该小区掉话率、切换失败率等网络性能变化及解决过程中所造成的用户掉话统计。邻区关系自优化提供包含网络拓扑信息的地理信息图，并可以在图上显示邻区关系；系统提供邻区关系自优化开关选项；支持设置自动邻区关系的黑名单；可对自动邻区关系添加或删除设置各种阈值参数；在自动建立邻区关系时能够发现PCI冲突/混淆，并能够自动解决PCI冲突/混淆且建立邻区关系；在受控模式下，系统对邻区调整后，能对网络性能初步定性的结果和影响作出分析，并根据分析结果决定是否进行再次调整；支持对于所有邻区进行优先级排序，当邻区个数超出邻区最大个数时，删除超出的低优先级邻区。
　　4 信令增强
　　（1）RRC增强的信令
　　RRC信令增加了对UE信息的查询，主要是查询RACH和无线链路检测的信息。
　　（2）X2AP增强的信令
　　1）增加了对Mobility Settings Change特性的支持，可以通过X2接口通知对端基站修改和本基站切换相关的参数。
　　2）增加了对Radio Link Failure Indication特性的支持，可以把本基站发生UE重建的一些信息告诉对端基站，如图3所示：
　　3）增加了对Handover Report特性的支持，可以通过X2接口告诉对端基站一些相关的移动性信息。
　　4）增加了对Cell Activation特性的支持，可以通过X2接口激活对端基站的小区，如图4所示。
　　5 结束语
　　整个Rel 9版本在2009年12月正式发布，完成了功能性冻结，ASN.1在2010年3月完成，之后主要进入维护和修正阶段。Rel 9重点针对Rel 8阶段没有完成和包含的特性，总体上定位在Rel—8版本的完善和增强。目前全球LTE商用网络基于Rel 8、Rel 9版本；LTE—A（Rel 10版本）尚停留在实验室验证阶段。
　　参考文献：
　　[1] Overview of 3GPP Release 9 V0.2.1[S]. 2011.