TD-LTE接入失败问题分析及解决

徐晶, 任刚

（1 中国移动通信集团设计院有限公司, 北京 100080；2 中国移动通信集团浙江有限公司,杭州 310006）

TD-LTE接入失败问题分析及解决

徐晶1, 任刚2

（1 中国移动通信集团设计院有限公司, 北京 100080；2 中国移动通信集团浙江有限公司,杭州 310006）

本文对TD-LTE无线接入问题进行了研究，简要阐述接入过程及在接入过程中常见的问题表现，通过对各类问题提出解决每类问题的思路方案，形成了一套解决接入问题的优化流程。

TD-LTE； 接入过程；网络优化

近两年中国移动通信集团分别在十几个城市开展了TD-LTE规模试验网的建设，各设备厂家的网络性能现状差异较大，大部分设备的网络不够稳定。单从无线接通率指标来说，多数城市的TD-LTE网络无法达到99%，且无法保持稳定。目前，面临TD-LTE商用在即，3GPP新技术不断升级，TD-LTE系统的网络优化工作更需要进一步加快步伐，因此也面临着巨大挑战。

本文主要针对TD-LTE的接入问题展开研究，对接入过程的几个子过程发生的问题进行优化。

1 LTE接入过程

接入流程可以分为4个步骤： 随机接入、RRC连接建立、鉴权、E-RAB建立。如图1所示。

随机接入是在空闲模式或连接模式下发起的用于建立UE与网络之间无线链路的过程。主要是完成取得与eNode B之间的上行同步和申请上行资源。RRC连接建立是UE向UE发送 RRC Connection Request，eNode B向UE反馈竞争解决消息和RRC Connection Setup。UE收到Msg4后发送RRC Connection Setup Complete，完成RRC连接建立。鉴权流程指的是在S1口上，ENB发起UE_INITIAL_MESSAGE到收到核心网侧发送的INITIAL_UE_context_Setup_REQ这之间的所有流程交互。E-RAB建立过程一般由UE在需要向无线网络申请服务时主动发起，并通过初始UE上下文建立流程或E-RAB建立流程完成建立。

图1 接入流程示意图

2 接入失败的分析

本章对前一节描述的接入子过程逐个分析，描述了造成接入过程失败的常见问题。

2.1 随机接入过程失败

随机接入过程失败的主要原因有ENB侧和UE侧参数配置不合理、信道环境影响以及核心网侧的配置问题。

参数配置的问题是随机接入失败最基本的原因，ENB侧参数配置问题经常导致随机接入失败。Msg3的HARQ最大传输次数调小，会降低部分用户Msg3的发射成功率；调大，Msg3的HARQ重传合并增益较小，会浪费上行调度资源。功率攀升步长设置的偏高，会增加本小区的吞吐量，但是会降低整网的吞吐量；偏低，降低对邻区的干扰，导致本小区的吞吐量的降低，提高整网吞吐量。PRACH经过多次接入都没有接入成功，就需要相应增加功率步长，保证用户的成功接入。前导最大传输次数调大，可能会导致发送前导但无法接入的异常终端的前导功率抬升过大，对网络产生干扰；调小，则远点用户的前导可能功率抬升不足，导致用户接入失败。Msg3大小判决门限可影响用户的覆盖性能，配置值越大，覆盖性能越弱；反之越小，覆盖性能则越强。

定时器T300是UE侧参数，UE在发送RRCConnection Request时启动此定时器。定时器超时前，收到RRC ConnectionSetup或者RRCConnectionReject后关闭此定时器。定时器超时后，UE直接进入RRC_IDLE态。

随机接入信道（RACH， Random Access Channel）在LTE中主要用于初始接入、建立同步、资源请求、切换接入等。用户数增多时会造成小区负载过重，随机接入属于基于竞争的多址协议，随机接入信道是一个竞争信道。因此接入协议必须解决冲突并保证所需发送的数据能够陆续的传输成功。

另外，核心网的MME（移动管理实体）提供了用于LTE接入网络的主要控制。它跟踪负责身份验证、移动性，以及与传统接入2G/3G接入网络的互通性的用户设备(UE)。如果配置不合理也会导致随机接入过程失败。

2.2 RRC连接建立失败

RRC建立失败主要在两个信令点上发生，如图2所示。第一种情况是A点ENB没有收到RRC Connection Setup Complete，第二种情况是ENB回复给UE的消息是RRC Connection Reject。

图2 RRC连接建立信令图

2.3 鉴权流程失败

鉴权流程的问题表现为以下几个现象：UE与核心网直传消息空口交互丢失（ENB侧来看是对应的上行直传消息没有收到）；核心网直接发送释放命令；核心网不响应或者响应过慢。

2.4 E-RAB建立失败

E-RAB建立的信令过程简单描述如图3所示。如A点所示，当eNode B收到来自MME的E-RAB SETUP REQUEST或者INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息时表示E-RAB尝试建立。如图中B点所示，当eNodeB收到来自MME的E-RAB SETUP RESPONSE或者INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息时表示E-RAB建立成功。

E-RAB建立失败在空口信令的表现可分为以下几种：空口安全交互，UE回复FAIL；空口安全交互，UE未回复COMPLETE；空口DRB建立重配，UE未回复COMPLETE；空口UE能力查询，UE未回复。当空口信令交互正常时，E-RAB建立失败在S1口信令表现有以下几种：核心网异常；无线资源申请失败；GTPU资源申请失败。

图3 E-RAB连接建立信令图

3 接入失败的问题定位

第一步分析接入过程发生问题的子过程。由于随机接入是L2的过程，在ENB侧没有明显的特征表现，需要结合UE侧的log来进行观察与判断。RRC建立和E-RAB建立的过程可以由话统进行分析。

第二步通过话统分析得到RRC建立失败或者E-RAB建立失败的TOP小区和统计TOP时间段，并区分RRC建立失败是因为空口原因导致还是由于小区资源问题导致。另外，话统分析可以统计E-RAB建立过程，由于空口安全交互，UE回复FAIL导致建立失败的次数，该现象为UE和核心网交互失败导致，需要联合UE和CN共同定位。

第三步区分接入过程出现问题的子过程后，通过分析呼叫历史记录（CHR）日志可以获取RRC建立失败或者是E-RAB建立失败的top用户的TMSI。

第四步找到top小区和时间段后可采取跟踪的方法找出问题的原因。主要方法有标口跟踪、IFTS跟踪、单用户全网跟踪。在对应的小区和时间段开启标口跟踪，查看接入流程走到哪一步失败。在对应的小区和时间段开启IFTS跟踪，确认接入失败用户的链路质量状况。单用户全网跟踪通过top用户的TMSI在核心网侧获取其IMSI，然后启动该用户的全网跟踪。

4 接入失败的解决办法

解决接入过程的问题首先通过跟踪分析是否属于核心网问题，排除核心网导致接入过程失败的可能。

确定造成接入过程失败的问题发生在无线侧并且定位发生在哪个过程后通常能够进一步发现问题的根本原因。首先ERAN侧异常表现为空口异常和基站异常。空口异常会造成上行受限、下行受限、覆盖空洞、干扰过大。基站异常一般属于产品问题，需要相关产品日志进行分析定位。其次是UE侧问题。如果统计显示一直是某个用户接入有问题，而该小区其他用户一直正常，该终端异常的可能性较大，需要通过获取的IMSI信息回溯，实地复现定位解决。

由此可知ERAN侧的问题主要是解决上下行受限和空洞覆盖。无论是上下行不平衡还是覆盖空洞，均表现为链路质量较差。上行链路较差的表现就是RB缩到最小，上行MCS选择0阶，PHR已经在0 dB以下，而且上行BLER较大不收敛，CRC校验解错的概率较高。下行链路较差的表现为UE上报CQI较差或者网络侧HARQ收到大量来自UE侧反馈的DTX和NACK。

对于上行受限可采用如下办法解决： 增加基站，减小下行小区覆盖距离；增加塔放，增加上行信号补偿；减小导频功率，减小下行小区覆盖距离；增加天线数，增强上行信号增益。对于下行受限可采用如下办法解决：增加基站，减小下行小区覆盖距离；增大导频功率，增加下行小区覆盖距离；天线拉远，增强边缘覆盖。对于覆盖空洞可以增加基站，增强覆盖。

[1] 沈嘉, 索士强, 全海洋等. 3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]. 北京：人民邮电出版社，2008,11.

[2] 任倩男, 胡楠. TD-LTE随机接入过程与网络优化[A]. Asia-Pacific Youth Conference on Communication (2011APYCC)[C]. 2011.

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引领智慧生活·助力宽带中国

11月26日，江苏亨通光电股份有限公司“引领智慧生活·助力宽带中国”2013年新品发布会在北京隆重举行，20余款系列新品闪耀登场，覆盖4G通信、海洋工程等领域，全面展现其自主创新实力。

随着国家宽带战略的实施与4G部署的兴起，传统光电线缆市场的竞争加剧，科技创新迫在眉睫。作为全球领先的光电线缆供应商，亨通光电以“打造世界知名品牌、成就国际优秀企业”为愿景、以“传输进步、繁荣社会”为使命，不断增加对高端产品的投资和研发，依托“光棒-光纤-光缆-ODN”完整的光通信产业链，基于技术研发和制造工艺的创新积累，本次推出4G通信系列新品：低损耗、大尺寸光纤预制棒、超细气吹微缆、200μm小直径光纤系列、易分支光缆系列、全介质自承式引入光缆系列、全介质防鼠光缆系列、全介质全干式束管光缆系列、无线射频拉远系列、高速数据电缆、铜包稀土铝合金软电缆，以及耐高温光纤光缆、智能光纤配线系统（iODH)、智能防暴软电缆、机器人电缆系列、汽车电缆系列等运用于智能感知领域的全新产品。

21世纪，海洋再度成为全球关注的焦点，国务院提出“逐步把我国建设成为海洋经济强国”的宏伟目标，实现从海洋大国向海洋强国的历史跨越。在海洋工程领域，亨通光电是国内首家具备配套全套海洋通信系统的线缆企业，此次共发布跨洋海底光缆系列产品：无中继系列HOUC-1（LW、LWP、SAL、SA、DA）、有中继系列HORC-1（LW、LWP、SAL、SA、DA），以及无中继海底光缆系列HOUC-2新品。

Research and optimization of TD-LTE access progress

XU Jing1, REN Gang2
(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China; 2 China Mobile Group Zhejiang Co., Ltd., Hangzhou 310006, China)

TD-LTE access progress is researched in this paper. Firstly, the progress and sub-progresses are stated and the main problems are promoted. Secondly, solutions are given by analyzing the access progress and problems in this progress.

TD-LTE; access progress; network optimize

TN929.5

A

1008-5599（2013）12-0070-04

2013-08-22