終端大會極大話務下4G終端行為研究及實踐江蘇

1、終端大會極大話務下4G終端行為研究及實踐南京電信無線維護中心 田寧 錢文玲 江蘇無線網(wǎng)優(yōu)中心 張志華 柳書摘要：在大話務場景下，終端互操作問題已成為活動保障的關鍵成敗因素，由于終端海量互操作導致大型活動用戶體驗下降、尤其是語音業(yè)務擁塞的案例屢見不鮮。隨著4G時代到來，2G/3G/4G協(xié)同組網(wǎng)下終端行為更加復雜，目前業(yè)界尚缺乏對4G終端行為，尤其是對互操作行為的基于從理論到實踐全流程的深入研究分析。本論文取材于2015年南京天翼終端交易大會的成功經(jīng)驗，從前期場景搭建（4G終端行為分析、引導的策略研究，尤其是對T302定時器等關鍵參數(shù)設置的研究），到終端大會期間的規(guī)模應用全流程進行了深入詳實的闡述

2、，相關結論經(jīng)驗將對今后業(yè)界類似大型活動保障的策略部署具有很高的參考價值。關鍵詞：4G終端互操作、RRC Connection Reject、T302定時器、2015天翼終端交易大會1、問題概述結合前期多次大話務保障經(jīng)驗及分析，當4G資源瓶頸達到時、可能會由終端行為觸發(fā)3G的海量互操作，進一步引起3G至2G的互操作，最終導致2G語音業(yè)務感知嚴重劣化，甚至無法保障正常的通話需求。目前，我們需要對終端行為進行深入研究和控制，以期使用戶更多的駐留在4G業(yè)務上，不影響2G語音業(yè)務的感知。從源頭深入分析，當4G資源瓶頸到時，4G互操作到3G主要有以下兩種原因：Ø RRC層拒絕：RRC層最大連接嘗

3、試次數(shù)達到后，以T302（范圍2至16秒，現(xiàn)網(wǎng)一般配置2秒）間隔發(fā)起嘗試，RRC Connection Request回復RRC Connection Reject拒絕達一定次數(shù)，未成功則互操作到3G。該次數(shù)設置與終端芯片相關，須搭建場景進行精確驗證分析。對此，南京公司在高負荷場景進行大量測試驗證，具體見第二部分的場景驗證。圖 1 RRC連接請求被拒絕Ø NAS層拒絕：RRC連接成功后，NAS層附著失?。ㄈ缏斡脩魴嘞?、TAC配置錯誤、OCS計費資源不足等）兩次，就會導致4G切去3G；圖 2附著失敗在密集話務場景下，為盡量將用戶駐留在4G網(wǎng)絡避免互操作，必須在實踐中確認以下問題：&#

4、216; 4G終端互操作到3G網(wǎng)絡前，可接受的極限RRC Connection Reject次數(shù)；Ø 終端在RRC Connection Reject后，下一次發(fā)起RRC Connection Request時間間隔是否嚴格按T302定時器定義執(zhí)行；Ø 終端在未達到極限次數(shù)前，是否一直駐留在4G網(wǎng)絡，不會向3G網(wǎng)絡進行同步或開銷消息讀?。?#216; SVLTE終端在互操作到3G網(wǎng)絡后，且3G網(wǎng)絡資源瓶頸到出現(xiàn)拒絕情況時，是否優(yōu)先搜索4G網(wǎng)絡，或進一步互操作到2G。2、場景搭建進一步精確分析搭建場景目的有兩個：第一個是需要結合4G網(wǎng)絡資源配置特點，模擬單小區(qū)大量同步用戶下出

5、現(xiàn)RRC Connection Reject拒絕情況；第二個是精確分析出現(xiàn)該拒絕后，終端連續(xù)嘗試直至切3G網(wǎng)絡的極限次數(shù)。對此，南京公司在在江寧南航金城學院搭建場景進行專題驗證分析。2.1 環(huán)境模擬對于4G同步用戶而言，需在反向PUCCH定期反饋CSI及前向調(diào)度數(shù)據(jù)確認等信息，該資源分配及調(diào)度直接決定了單小區(qū)下吸納4G用戶的能力，PUCCH RB資源不足后，eNB對于新接入的用戶的RRC連接請求回應RRC Connection Reject，可在此環(huán)境下研究4G終端在RRC拒絕后的互操作行為。深入研究華為設備4G資源配置方式后，具體實現(xiàn)：Ø 關閉PUCCH資源動態(tài)調(diào)整策略，確保系統(tǒng)不

6、會動態(tài)增加PUCCH的RB資源；將小區(qū)ACK/SR半靜態(tài)碼道數(shù)改為0, 此時4G用戶無法接入小區(qū)，回復RRC Connection Reject；Ø 修改T302定時器時長由2秒改到16秒，該定時器修改后，當UE發(fā)起的RRC Connection Request被拒絕后，再次發(fā)送RRC連接建立請求需要等待的時間從2秒變?yōu)?6秒，理論上，用戶從4G下切3G的時間會變得更長，用戶在4G網(wǎng)絡上的黏性變大。Ø 將單載頻3G連接用戶數(shù)設置為最小，模擬3G資源受限的場景。2.2 場景驗證2.2.1 第一階段驗證10點關閉PUCCH資源動態(tài)調(diào)整策略，并將小區(qū)ACK/SR半靜態(tài)碼道數(shù)改為0

7、后，4G用戶無法接入小區(qū)，4G激活用戶降為0。參數(shù)修改2分鐘后3G激活用戶出現(xiàn)明顯增長，激活用戶數(shù)增加大概在10%20%之間，分別如下兩圖所示：圖 3 4G激活用戶數(shù)圖 4參數(shù)修改2分鐘后3G激活用戶數(shù)參數(shù)修改6分鐘后：10點06分之前激活用戶數(shù)5560個左右（下圖紅框處），在10點06分后3G激活用戶有明顯的峰值波動至70用戶左右，激活用戶數(shù)較之前增長17%左右（下圖藍框部分），該部分用戶數(shù)增長推測與手機內(nèi)置counter計數(shù)滿后終端從4G互操作至3G；之后從10點10分開始用戶數(shù)基本穩(wěn)定在65用戶左右（下圖綠框部分），用戶數(shù)有少量減少推測與DO網(wǎng)絡接入能力受限有關。圖 5參數(shù)修改6分鐘后3

8、G激活用戶數(shù)從修改參數(shù)前后對比可以看出，3G用戶數(shù)增長30%以上，從原先每扇區(qū)激活用戶50人左右增長到6570人，但激活用戶的明顯增長分為兩個階段，第一階段在參數(shù)修改后12分鐘內(nèi)，第二階段在67分鐘期間。因此，推測終端在RRC連接被拒絕后的行為大致可分為2類：第一類終端內(nèi)置counter次數(shù)較少，在4G網(wǎng)RRC連接被拒后發(fā)起重新連接嘗試次數(shù)較少后即不再嘗試，轉而搜索3G網(wǎng)；第二類終端內(nèi)置counter次數(shù)較多（此類終端與現(xiàn)場抓包終端表現(xiàn)一致，抓包終端內(nèi)置counter為212次），故在counter計數(shù)滿時時間已經(jīng)過去67分鐘?，F(xiàn)場測試終端QCAT信令分析第一次被RRC Connection

9、Reject在03:14:57：圖 6第一次被RRC Connection Reject最后1次被RRC Connection Reject在03:21:52：圖 7最后1次被RRC Connection Reject第1條DO系統(tǒng)參數(shù)消息出現(xiàn)在03:21:55，意味著終端在4G上被反復RRC Connection Reject了近7分鐘才下切3G：圖 8第1條DO系統(tǒng)參數(shù)消息此次抓包驗證，確認：Ø 對高通芯片，終端RRC拒絕212次后會互操作至3G，期間不會搜索3G網(wǎng)絡；Ø 如T302設置為2秒，則按第一點，終端在4G資源瓶頸到后，仍可以在212*2=424秒（7分鐘）駐

10、留在4G網(wǎng)絡。因此即使在4G網(wǎng)絡極高負荷下，依然可以通過增大該Timer（協(xié)議規(guī)定最大16秒），有效增加4G網(wǎng)絡對終端的黏性，因此對T302增大后的效果再進行抓包驗證。2.2.2 第二階段驗證對比10點參數(shù)修改內(nèi)容，本次參數(shù)修改僅增加了T302定時器時長，按照之前推測，終端嘗試發(fā)起RRC連接被拒后下切3G的時間間隔應該延長了8倍左右，即，第一次用戶峰值增長應出現(xiàn)在11點5412點01分左右。從實時跟蹤結果看，激活用戶數(shù)波動發(fā)生在12點前后，激活用戶數(shù)從之前的20個左右增加到30個（如下圖紅框內(nèi)所示），基本可以證實有部分終端在參數(shù)修改后15分鐘左右發(fā)生了4G下切3G的行為。圖 9參數(shù)修改16分鐘

11、后3G激活用戶數(shù)第二次用戶峰值增長參考第一次的經(jīng)驗，應該是約7分鐘 *8=56分鐘左右以后，即12點40左右，但現(xiàn)場12點15分以后受用戶行為影響（教學區(qū)下課），扇區(qū)3G激活用戶數(shù)急劇下降，直至13點10分參數(shù)導回前未能觀察到第二個3G激活用戶增長峰值?，F(xiàn)場測試終端QCAT信令分析第一次被RRC Connection Reject在03:44:01：圖 10第一次被RRC Connection Reject1小時24分后（直到05:08:54），終端駐留在4G網(wǎng)絡，結合實踐確認修改T302定時器至16秒后效果明顯，4G資源瓶頸到時對新接入終端的黏性得到了極大的增加。圖 11最后一次被RRC C

12、onnection Reject經(jīng)兩階段環(huán)境搭建抓包分析后，可確定高通芯片組SVLTE終端在4G資源瓶頸到時的行為，及T302優(yōu)化后對4G網(wǎng)絡黏性的增加效果。在第三階段，進一步確認SVLTE終端在互操作到3G網(wǎng)絡后，且3G網(wǎng)絡資源瓶頸到出現(xiàn)拒絕情況時，是否優(yōu)先搜索4G網(wǎng)絡，或進一步互操作到2G。2.2.3 第三階段驗證現(xiàn)場測試終端QCAT信令分析12點50分55秒最后一次4G的RRC Connection Reject，12點56分40秒終端在3G網(wǎng)上接入一次并收到網(wǎng)絡側的ConnectionDeny，6秒后即12點56分46秒終端重新在4G網(wǎng)上同步PSS、SSS并進行RRC接入嘗試，6秒之間

13、沒有在3G網(wǎng)上再次進行接入，從而不會因此而引起3G且2G海量互操作。圖 12 3G業(yè)務被拒后返回4G業(yè)務可以驗證，3G業(yè)務資源瓶頸時，SVLTE終端也會即時搜索4G網(wǎng)絡、同步PSS及SSS，讀取小區(qū)MIB/SIB消息，進一步互操作至2G網(wǎng)絡、劣化語音業(yè)務體驗的概率相對較小。3、實踐及應用結合場景驗證，在2015天翼終端交易大會4G極大負荷下，為保障2G語音業(yè)務的正常使用及感知，對4G參數(shù)進行如下調(diào)整：Ø 打開PUCCH資源動態(tài)調(diào)整策略，系統(tǒng)動態(tài)增加PUCCH的RB資源；Ø 修改T302定時器時長由2秒改到16秒，使用戶從4G下切3G的時間會變得更長，用戶在4G網(wǎng)絡上的黏性變

14、大。7月3日至7月5日終端大會期間，全天2G/3G/4G無線網(wǎng)絡運行正常，未出現(xiàn)任何網(wǎng)絡服務能力下降的問題。實時跟蹤統(tǒng)計，極限4G峰值出現(xiàn)在7月3日，最大在線用戶數(shù)達到4375個（其中緩存中有數(shù)據(jù)的1600個），具體情況如下：業(yè)務室外連廊登陸廳6/7號館合計語音最大實時用戶數(shù)32285645249953G最大實時用戶數(shù)690110140200029404G 最大在線用戶數(shù)310290430334543754G 緩存中有數(shù)據(jù)的最大用戶數(shù)14713216411571600取負荷最高的67號館進行分析，從后臺實時監(jiān)控和指標來看，6號館單小區(qū)4G峰值用戶數(shù)為497個，7號館4G峰值用戶數(shù)為465個，在

15、負荷如此高的情況下，2G語音RSSI在-82dBm左右，語音業(yè)務可以正常接入，呼建成功率良好，現(xiàn)場測試感知良好，MOS值維持在3.3左右的較好水平。分類4G小區(qū)內(nèi)的最大用戶數(shù)2G建立成功率2G掉話率2G話務量6號館49799.86%0.08%421.9957號館46599.66%0.13%546.761圖 13 RSSI實時跟蹤由此可以看出，該種參數(shù)策略在極大話務場景下，能夠有效的使用戶盡量駐留在4G網(wǎng)上，不會產(chǎn)生由于互操作影響2G業(yè)務的使用的問題，有效保障了基本語音業(yè)務用戶體驗。4、經(jīng)驗總結從前期多次大話務保障經(jīng)驗得知，當4G達到資源瓶頸時，由終端行為觸發(fā)會導至3G的海量互操作，導致2G語音業(yè)務嚴重劣化。本論文對終端行為進行深入研究和控制，以期用戶更多的停留在4G業(yè)務上，不影響2G語音業(yè)務感知。首先，江蘇公司在江寧南航金城學院搭建場景進行專題驗證分析：結合4G網(wǎng)絡資源配置，搭建場景模擬單小區(qū)大量同步用戶下出現(xiàn)RRC Connection Rej