基于用户感知的WCDMA网络位置更新优化

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付费下载自CNKI论文期刊网。发表于《电信工程技术与标准化》2012年05期。

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【作者】 韩永涛；

【机构】 中国联通福建分公司网优中心；

【摘要】 本文从提升用户感知的角度出发,通过开展WCDMA网络位置更新优化,减少用户位置更新次数,达到延长手机待机时间、减少网络空口信令负荷、提高网络接通率的目的。

【关键词】 用户感知； 位置更新； 网络接通率；

在移动网络优化中，我们经常关注位置更新成功率，通过分析位置更新失败的原因来提高位置更新成功率。目前大部分移动网络的位置更新成功率都比较高，位置更新失败不是本文讨论的话题，本文的出发点是通过合理减少用户位置更新次数、缩短位置更新时间，达到延长手机待机时间、减少网络空口信令负荷、提高网络接通率的目的，从而提升用户感知。

1 位置更新的概念

WCDMA网络中位置更新（Location Updating）是移动网络一种必然的不可避免现象，其目的是使UE（User Equipment）总与网络保持联系，便于UE在网络覆盖范围内的任何一个地方都能接入到相应网络内；或者说网络能随时知道UE所在的位置，以使网络可随时寻呼到UE。位置区的标识LAI将在每个小区广播信道上的系统消息中发送。当UE由一个位置区移动到另一个位置区时，必须在新的位置区进行登记，也就是说一旦UE出于某种需要或发现其存储器中的LAI与接收到当前小区的LAl号发生了变化，就必须通知网络来更改它所存储的UE的位置信息。这个过程就是位置更新（Location Updating）。根据UE发送的位置更新请求消息（Location Updating Request）中Location Updating Type参数取值，位置更新可分为3种：普通位置更新(Normal Updating)、IMSI附着(IMSI Attach)和周期性位置更新(Periodic Updating)。

1.1 普通位置更新

UE在开机或移动过程中，收到的位置区标识LAI与UE中存储的位置区标识不一致时，UE发起位置更新请求，通知网络更新该UE的位置区标识。

1.2 IMSI附着

IMSI附着和分离过程就是在MSC/VLR中用户记录上附加一个二进制标志，IMSI的附着过程就是置标志为允许接入，而IMSI的分离过程就是置标志为不可接入。若UE开机后发现它所存储的LAI号与当前的LAI号一致，则进行IMSI附着过程，它的程序过程同IntraVLR Location Update基本一样，唯一不同的是，在Location Updating Request的报文中注明位置更新的种类是IMSI附着，它的初始化报文含有UE的IMSI号码；当若UE开机后发现它所存储的LAI号与当前的LAI号不一致，则执行正常位置更新过程。

1.3 周期性位置更新

当UE开着机而移动到网络覆盖区以外的地方（即盲区），此时由于UE无法向网络作出指示，网络因无法知道UE目前的状态，而仍会认为该UE还处于附着的状态；第二种情况是当UE在向网络发送“IMSI分离”消息时，如果此时无线路径的上行链路存在着一定的干扰导致链路的质量很差，那么网络就有可能不能正确的译码该消息，这就意味着系统仍认为UE处于附着的状态；第三种情况是当UE掉电时，也无法将其状态通知给网络，而导致两者失去联系。当发生这三种情况后，若在此时该UE被寻呼，则系统将在此用户所登记的位置区内发出寻呼消息，其结果必然是网络无法收到寻呼响应，导致无效的占用系统寻呼资源。解决办法就是引入周期性位置更新机制。在无线侧RNS部分，它是通过小区的系统广播消息，来向该小区内的所有用户发送一个应该做周期性位置更新的时间T3212，来强制UE在该定时器超时后自动的向网络发起位置更新的请求，请求原因注明是周期性位置更新；UE在做小区选择或重选后，将从当前服务小区的系统消息中读取T3212，并将该定时器置位且存储在它的UIM卡中，此后当UE发现T3212超时后就会自动向网络发起位置更新请求。与此相对应的，在NSS部分，网络将定时的对在其VLR中标识为IMSI附着的用户做查询，它会把在一段时间内没有和网络做任何联系的用户的标识改为IMSI分离（IMSI DETATCH），以防止对已与网络失去联系的UE进行寻呼。

2 位置更新对于用户感知的影响

由于UE在位置更新过程种无法接收寻呼消息，因此位置更新过程中UE基本属于脱网状态，在位置更新过程中，UE必然无法被寻呼到而影响寻呼成功率。位置更新影响寻呼成功率进而影响网络接通率是G网/C网/W网/T网所有移动网络普遍存在的问题。位置更新的时间一般是3s左右，在这段时间里面，用户是无法进行主叫、被叫的。很容易出现“手机一拨号就失败”、“一次不通二次通”、“被叫不在服务区”的现象。如果位置更新较多的话，也会严重缩短UE的待机时间，从而影响用户使用，对用户感知影响将非常巨大。

UE进行位置更新导致寻呼失败的实例，主叫呼叫过程中收到了CN的Disconnect消息，Disconnect消息的原因值为：no route to destination。可知是因为不能寻呼到目标UE导致释放。可以看到，被叫发生了位置区更新和路由区更新。在该过程中，UE无法被UTRAN寻呼到，导致呼叫失败。这种情况一般没有优化办法解决，只能通过合理配置位置区和路由区，避免话务热点地区出现频繁的位置更新。

3 位置更新优化的思路

我们要做的就是在保证网络性能稳定的情况下，如何最大限度地减少位置更新对网络接通率与用户感知的影响。对于三种位置更新，IMSI附着是用户手机开机的用户行为，我们无法优化。对于周期性位置更新，我们可以通过增大T3212来减少周期性位置更新次数。对于普通位置更新（也称正常位置更新），WCDMA网络除了存在位置区边界外，还有2G/3G互操作引起的位置更新，我们可以通过合理减少2G/3G互操作来减少位置更新次数，如图1所示。

4 位置更新优化实例

4.1 周期性位置更新优化

周期性位置更新是网络与移动用户保持紧密联系的一种重要手段，因此周期性位置更新越短，网络的总体性能就越好。但频繁的位置更新有两个负作用：一是会使网络的信令流量大大增加，对无线资源的利用率降低。在严重时将影响MSC、RNC、NodeB的处理能力；另一方面将使UE的耗电量急剧增加，使该系统中UE的待机时间大大缩短。因而T3212的设置应综合考虑系统的实际情况，并且T3212要小于核心网设置的隐含关机（IMPLICIT IMSI DETACH）的时间。现网原来的设置是基于原来3G网络覆盖水平的，目前3G网络覆盖有了很大提升，延长周期性位置更新时间是可行的。延长周期性位置更新时间会影响寻呼成功率，这并不是网络的覆盖水平下降，而是手机脱网被核心网隐含关机的次数变少。我们将全网RNC所有小区的T3212由30min修改为60min，周期性位置更新的次数下降了30%；将T3212由60min修改为120min，周期性位置更新的次数下降了40%。全网每天减少100万次左右的周期性位置更新次数，每用户平均减少6次左右。用户手机延长一倍左右的待机时间，有效提升了用户感知。寻呼成功率下降0.1%〜0.3%左右，属于正常波动范围。今后随着网络覆盖进一步增强，可以适当进一步延长周期性位置更新时间。

4.2 普通位置更新优化

4.2.1 2G/3G切换优化

每发生一次WCDMA到GSM切换、重选，UE就需要分别在2G和3G网络内各进行1次位置更新，调整3G至2G切换、重选门限参数，降低位置更新的次数，进而降低UE脱网的时间，提升网络接通率，提高用户感知。

在保证3G用户通话质量及不影响3G话音掉话率的情况下，优化切换参数，使得3G用户尽可能驻留在3G网络。降低异系统切换次数，可以通过修改WCDMA网络的异系统2D、2F、3A门限来实现；还可以提高GSM网络的3A要求。表1为华为系统参数说明。

RNC级异系统切换目标小区门限由-95dBm修改为-85dBm，如表2所示。

参数改后，异系统切换成功率明显提升，异系统切换次数CS域减少了三分之一，PS域减少了近一半；CS.AMR掉话率增加了0.07%，PS域减少0.01%，小区的整体掉话率保持在0.14%。

4.2.2 2G/3G重选优化

对影响用户感知的3G用户易重选到2G网络问题，总结出在现有3G无线环境下（随着用户数及基站数的增加，整体底噪较早期有所提高）较为合理的2G/3G重选方案，然后全网实施。将空闲模式下的异系统重选参数启动门限从目前的-14dBm调整为-16dBm；将空闲模式下的同频重选启动门限从目前的-8dBm调整为-6dBm；避免由于空闲状态下由于3G同频重选还未完成，而Ec/Io降低又触发3G往2G重选的情况。2G目标小区电平门限由-99dBm修改为-70dBm，减少重选到较差的2G目标小区的情况

参数修改后，通过对同一区域的前后对比测试，NOKIA 6720手机待机状态下重选到2G的次数降低了30%，由修改前平均4.3次降低到2.6次。将该实验结果在市区实施后，市区3G重选到2G的次数总体降低35%左右，3G重选到2G的次数由优化前近50万次/天，降低到优化后的32万次/天，优化前平均每用户一天重选到2G次数为6.9次，优化后平均每用户一天重选到2G次数为4.4次，效果较为明显。而同比掉话率与接通率指标与优化前基本保持一致。表3华为系统重选相关参数。

4.2.3 LAC边界优化

目前现网都一般是一个RNC一个LAC区进行设置，这样在用户跨RNC移动中，势必会带来位置更新，导致网络接通率下降，影响用户感知。我们可以适当扩大LAC范围。我们要避免以主干道为RNC的分界线，因为那会导致UE在路上频繁进行RNC间重选及位置更新。如果存在类似情况，需尽可能将覆盖道路的NodeB割接到同一RNC下。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。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和Qoffset2s,n（WCDMA FDD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和Qoffset2s，n三个参数统一设为-18dB、2dB和0dB，而Sintrasearch Pre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。

5 进一步开展位置更新优化的新办法

5.1 MSC Pool解决方案

MSC Pool可以管理全网的所有LAC，通过在全网实施MSC Pool，UE在MSC Pool内移动将不再需要进行频繁的位置更新，从而在根本上解决位置更新影响网络接通率的问题。

5.2 空闲状态下信令缩减机制

当多模终端跨系统进行小区重选时,需要进行位置区域更新。如果频繁跨越不同系统,终端会反复进行位置更新,从而使空口和网络产生大量的位置区域更新信令。为了减少这种位置更新信令，3GPP引入了空闲状态下信令缩减机制——ISR（Idle State Signaling Reduction）的方案，将相邻的2G/3G的路由区和位置区设定为等效区，让终端在2个网络进行双注册，这样终端在这2个系统边界徘徊时，就不再需要发起注册及位置更新流程。

5.3 UE/BSC实现Fast Return机制，缩短系统间位置更新的时间

目前的实现机制下，UE从WCDMA网络切换的GSM网络后，在GSM网络内进行一次位置更新，如果此时UE所在的区域依然有WCDMA信号，根据优选WCDMA网络的参数配置，UE又会尝试重选回WCDMA网络，这样，UE整个切换过程的位置更新常常包含2次位置更新，时间长达24s多。UE和BSC通过实现Fast Return功能，在2G内通过一次位置更新快速返回3G网络，大大缩短了3G到2G切换后的位置更新时间，将有效降低对网络接通率与用户感知的影响。一般情况下，当UE在GSM网络通话结束时，会驻留在呼叫释放的小区，当WCDMA邻区满足小区重选条件时，UE通过小区重选重新驻留到WCDMA网络。由于UE需要接收系统消息，并进行小区重选计算后才能发起3G小区重选。通过呼叫释放后优先驻留3G小区特性，UE在GSM网络通话结束时，BSS会根据WCDMA邻区的测量消息，计算出一个最优的WCDMA邻区，并将这个小区的频点和扰码信息通过Channel Release消息发送给UE，指定通话结束后UE的驻留WCDMA小区信息。无需进行小区重选计算，UE即可优先选择WCDMA小区驻留，加快了小区重选的速度，利于UE获得相对较长时间的3G网络业务时间，提升用户在3G网络使用的感知度。Fast return功能针对R6以上双模终端（支持3G和2G），当话音业务从3G网络切换到2G网络，业务完成释放后重选回3G网络的时长缩短到1〜2s。

5.4 实现MSC系统间寻呼

当用户处于MSC边界区域时，受无线环境等周围诸多因素影响，可能会发生频繁的位置更新流程。如果此时该用户做被叫，就有可能出现被叫流程开始时用户数据在MSC1下，但当流程进行到MSC1向该用户进行寻呼请求时，该用户已经登记到相邻MSC2下的情况。这样在MSC1下就寻呼不到用户，造成寻呼失败。IS PAGING功能也叫系统间寻呼(Inter-system Paging），开通IS PAGING后，如果在MSC1寻呼不到该用户时，MSC1就会向相邻的多个MSC同时发送Inter-System Page消息。而相邻MSC收到该消息以后会根据数据配置在其指定的LAC（LAI）下寻呼，只要有一个寻呼响应通过Inter-System Page返回消息传回MSC1，MSC1就会立即中断与其他相邻MSC的寻呼。同时，将呼叫接续到用户实际所在的MSC。这样就大大提高了MSC边界区域的寻呼成功率，有效提升用户感知。

5.5 打开联合精确寻呼功能

打开联合精确寻呼功能，实现位置更新与寻呼过程同时进行，能有效降低2个流程冲突的情况，提升被叫成功率，提升用户感知。条件：华为MSC，WCDMA网、GSM网同覆盖区域的MSC相同。

6 小结

随着3G网络的进一步发展，运营商除了关心网络稳定性与良好的网络质量外，越来越关注如何提高终端用户尤其是价值客户的体验满意度。本文从位置更新优化入手来分析，提供了新的思路，同时这种思路体现了以用户为本，贴近移动运营商提升用户感知的优化主题，能充分体现出用户感知与网络优化工作的结合。

参考文献

[1]邓也等.浅析TD-SCDMA位置更新对接通率的影响[J].电信工程技术与标准化,2011,(11).

hendouse

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