終端大會(huì)極大話(huà)務(wù)下4G終端行為研究及實(shí)踐江蘇

1、終端大會(huì)極大話(huà)務(wù)下4G終端行為研究及實(shí)踐南京電信無(wú)線(xiàn)維護(hù)中心 田寧 錢(qián)文玲 江蘇無(wú)線(xiàn)網(wǎng)優(yōu)中心 張志華 柳書(shū)摘要：在大話(huà)務(wù)場(chǎng)景下，終端互操作問(wèn)題已成為活動(dòng)保障的關(guān)鍵成敗因素，由于終端海量互操作導(dǎo)致大型活動(dòng)用戶(hù)體驗(yàn)下降、尤其是語(yǔ)音業(yè)務(wù)擁塞的案例屢見(jiàn)不鮮。隨著4G時(shí)代到來(lái)，2G/3G/4G協(xié)同組網(wǎng)下終端行為更加復(fù)雜，目前業(yè)界尚缺乏對(duì)4G終端行為，尤其是對(duì)互操作行為的基于從理論到實(shí)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(huì)的成功經(jīng)驗(yàn)，從前期場(chǎng)景搭建（4G終端行為分析、引導(dǎo)的策略研究，尤其是對(duì)T302定時(shí)器等關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置的研究），到終端大會(huì)期間的規(guī)模應(yīng)用全流程進(jìn)行了深入詳實(shí)的闡述

2、，相關(guān)結(jié)論經(jīng)驗(yàn)將對(duì)今后業(yè)界類(lèi)似大型活動(dòng)保障的策略部署具有很高的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：4G終端互操作、RRC Connection Reject、T302定時(shí)器、2015天翼終端交易大會(huì)1、問(wèn)題概述結(jié)合前期多次大話(huà)務(wù)保障經(jīng)驗(yàn)及分析，當(dāng)4G資源瓶頸達(dá)到時(shí)、可能會(huì)由終端行為觸發(fā)3G的海量互操作，進(jìn)一步引起3G至2G的互操作，最終導(dǎo)致2G語(yǔ)音業(yè)務(wù)感知嚴(yán)重劣化，甚至無(wú)法保障正常的通話(huà)需求。目前，我們需要對(duì)終端行為進(jìn)行深入研究和控制，以期使用戶(hù)更多的駐留在4G業(yè)務(wù)上，不影響2G語(yǔ)音業(yè)務(wù)的感知。從源頭深入分析，當(dāng)4G資源瓶頸到時(shí)，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(dá)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(fù)RRC Connection Reject拒絕達(dá)一定次數(shù)，未成功則互操作到3G。該次數(shù)設(shè)置與終端芯片相關(guān)，須搭建場(chǎng)景進(jìn)行精確驗(yàn)證分析。對(duì)此，南京公司在高負(fù)荷場(chǎng)景進(jìn)行大量測(cè)試驗(yàn)證，具體見(jiàn)第二部分的場(chǎng)景驗(yàn)證。圖 1 RRC連接請(qǐng)求被拒絕Ø NAS層拒絕：RRC連接成功后，NAS層附著失?。ㄈ缏斡脩?hù)權(quán)限、TAC配置錯(cuò)誤、OCS計(jì)費(fèi)資源不足等）兩次，就會(huì)導(dǎo)致4G切去3G；圖 2附著失敗在密集話(huà)務(wù)場(chǎng)景下，為盡量將用戶(hù)駐留在4G網(wǎng)絡(luò)避免互操作，必須在實(shí)踐中確認(rèn)以下問(wèn)題：&#

4、216; 4G終端互操作到3G網(wǎng)絡(luò)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(shí)間間隔是否嚴(yán)格按T302定時(shí)器定義執(zhí)行；Ø 終端在未達(dá)到極限次數(shù)前，是否一直駐留在4G網(wǎng)絡(luò)，不會(huì)向3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步或開(kāi)銷(xiāo)消息讀??；Ø SVLTE終端在互操作到3G網(wǎng)絡(luò)后，且3G網(wǎng)絡(luò)資源瓶頸到出現(xiàn)拒絕情況時(shí)，是否優(yōu)先搜索4G網(wǎng)絡(luò)，或進(jìn)一步互操作到2G。2、場(chǎng)景搭建進(jìn)一步精確分析搭建場(chǎng)景目的有兩個(gè)：第一個(gè)是需要結(jié)合4G網(wǎng)絡(luò)資源配置特點(diǎn)，模擬單小區(qū)大量同步用戶(hù)下出

5、現(xiàn)RRC Connection Reject拒絕情況；第二個(gè)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(luò)的極限次數(shù)。對(duì)此，南京公司在在江寧南航金城學(xué)院搭建場(chǎng)景進(jìn)行專(zhuān)題驗(yàn)證分析。2.1 環(huán)境模擬對(duì)于4G同步用戶(hù)而言，需在反向PUCCH定期反饋CSI及前向調(diào)度數(shù)據(jù)確認(rèn)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(hù)的能力，PUCCH RB資源不足后，eNB對(duì)于新接入的用戶(hù)的RRC連接請(qǐng)求回應(yīng)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(shè)備4G資源配置方式后，具體實(shí)現(xiàn)：Ø 關(guān)閉PUCCH資源動(dòng)態(tài)調(diào)整策略，確保系統(tǒng)不

6、會(huì)動(dòng)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(shí)4G用戶(hù)無(wú)法接入小區(qū)，回復(fù)RRC Connection Reject；Ø 修改T302定時(shí)器時(shí)長(zhǎng)由2秒改到16秒，該定時(shí)器修改后，當(dāng)UE發(fā)起的RRC Connection Request被拒絕后，再次發(fā)送RRC連接建立請(qǐng)求需要等待的時(shí)間從2秒變?yōu)?6秒，理論上，用戶(hù)從4G下切3G的時(shí)間會(huì)變得更長(zhǎng)，用戶(hù)在4G網(wǎng)絡(luò)上的黏性變大。Ø 將單載頻3G連接用戶(hù)數(shù)設(shè)置為最小，模擬3G資源受限的場(chǎng)景。2.2 場(chǎng)景驗(yàn)證2.2.1 第一階段驗(yàn)證10點(diǎn)關(guān)閉PUCCH資源動(dòng)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(hù)無(wú)法接入小區(qū)，4G激活用戶(hù)降為0。參數(shù)修改2分鐘后3G激活用戶(hù)出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)，激活用戶(hù)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(hù)數(shù)圖 4參數(shù)修改2分鐘后3G激活用戶(hù)數(shù)參數(shù)修改6分鐘后：10點(diǎn)06分之前激活用戶(hù)數(shù)5560個(gè)左右（下圖紅框處），在10點(diǎn)06分后3G激活用戶(hù)有明顯的峰值波動(dòng)至70用戶(hù)左右，激活用戶(hù)數(shù)較之前增長(zhǎng)17%左右（下圖藍(lán)框部分），該部分用戶(hù)數(shù)增長(zhǎng)推測(cè)與手機(jī)內(nèi)置counter計(jì)數(shù)滿(mǎn)后終端從4G互操作至3G；之后從10點(diǎn)10分開(kāi)始用戶(hù)數(shù)基本穩(wěn)定在65用戶(hù)左右（下圖綠框部分），用戶(hù)數(shù)有少量減少推測(cè)與DO網(wǎng)絡(luò)接入能力受限有關(guān)。圖 5參數(shù)修改6分鐘后3

8、G激活用戶(hù)數(shù)從修改參數(shù)前后對(duì)比可以看出，3G用戶(hù)數(shù)增長(zhǎng)30%以上，從原先每扇區(qū)激活用戶(hù)50人左右增長(zhǎng)到6570人，但激活用戶(hù)的明顯增長(zhǎng)分為兩個(gè)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(cè)終端在RRC連接被拒絕后的行為大致可分為2類(lèi)：第一類(lèi)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?lài)L試，轉(zhuǎn)而搜索3G網(wǎng)；第二類(lèi)終端內(nèi)置counter次數(shù)較多（此類(lèi)終端與現(xiàn)場(chǎng)抓包終端表現(xiàn)一致，抓包終端內(nèi)置counter為212次），故在counter計(jì)數(shù)滿(mǎn)時(shí)時(shí)間已經(jīng)過(guò)去67分鐘?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(fù)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(yàn)證，確認(rèn)：Ø 對(duì)高通芯片，終端RRC拒絕212次后會(huì)互操作至3G，期間不會(huì)搜索3G網(wǎng)絡(luò)；Ø 如T302設(shè)置為2秒，則按第一點(diǎn)，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(luò)。因此即使在4G網(wǎng)絡(luò)極高負(fù)荷下，依然可以通過(guò)增大該Timer（協(xié)議規(guī)定最大16秒），有效增加4G網(wǎng)絡(luò)對(duì)終端的黏性，因此對(duì)T302增大后的效果再進(jìn)行抓包驗(yàn)證。2.2.2 第二階段驗(yàn)證對(duì)比10點(diǎn)參數(shù)修改內(nèi)容，本次參數(shù)修改僅增加了T302定時(shí)器時(shí)長(zhǎng)，按照之前推測(cè)，終端嘗試發(fā)起RRC連接被拒后下切3G的時(shí)間間隔應(yīng)該延長(zhǎng)了8倍左右，即，第一次用戶(hù)峰值增長(zhǎng)應(yīng)出現(xiàn)在11點(diǎn)5412點(diǎn)01分左右。從實(shí)時(shí)跟蹤結(jié)果看，激活用戶(hù)數(shù)波動(dòng)發(fā)生在12點(diǎn)前后，激活用戶(hù)數(shù)從之前的20個(gè)左右增加到30個(gè)（如下圖紅框內(nèi)所示），基本可以證實(shí)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(hù)數(shù)第二次用戶(hù)峰值增長(zhǎng)參考第一次的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該是約7分鐘 *8=56分鐘左右以后，即12點(diǎn)40左右，但現(xiàn)場(chǎng)12點(diǎn)15分以后受用戶(hù)行為影響（教學(xué)區(qū)下課），扇區(qū)3G激活用戶(hù)數(shù)急劇下降，直至13點(diǎn)10分參數(shù)導(dǎo)回前未能觀察到第二個(gè)3G激活用戶(hù)增長(zhǎng)峰值。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(shí)24分后（直到05:08:54），終端駐留在4G網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合實(shí)踐確認(rèn)修改T302定時(shí)器至16秒后效果明顯，4G資源瓶頸到時(shí)對(duì)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(shí)的行為，及T302優(yōu)化后對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)黏性的增加效果。在第三階段，進(jìn)一步確認(rèn)SVLTE終端在互操作到3G網(wǎng)絡(luò)后，且3G網(wǎng)絡(luò)資源瓶頸到出現(xiàn)拒絕情況時(shí)，是否優(yōu)先搜索4G網(wǎng)絡(luò)，或進(jìn)一步互操作到2G。2.2.3 第三階段驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試終端QCAT信令分析12點(diǎn)50分55秒最后一次4G的RRC Connection Reject，12點(diǎn)56分40秒終端在3G網(wǎng)上接入一次并收到網(wǎng)絡(luò)側(cè)的ConnectionDeny，6秒后即12點(diǎn)56分46秒終端重新在4G網(wǎng)上同步PSS、SSS并進(jìn)行RRC接入嘗試，6秒之間

13、沒(méi)有在3G網(wǎng)上再次進(jìn)行接入，從而不會(huì)因此而引起3G且2G海量互操作。圖 12 3G業(yè)務(wù)被拒后返回4G業(yè)務(wù)可以驗(yàn)證，3G業(yè)務(wù)資源瓶頸時(shí)，SVLTE終端也會(huì)即時(shí)搜索4G網(wǎng)絡(luò)、同步PSS及SSS，讀取小區(qū)MIB/SIB消息，進(jìn)一步互操作至2G網(wǎng)絡(luò)、劣化語(yǔ)音業(yè)務(wù)體驗(yàn)的概率相對(duì)較小。3、實(shí)踐及應(yīng)用結(jié)合場(chǎng)景驗(yàn)證，在2015天翼終端交易大會(huì)4G極大負(fù)荷下，為保障2G語(yǔ)音業(yè)務(wù)的正常使用及感知，對(duì)4G參數(shù)進(jìn)行如下調(diào)整：Ø 打開(kāi)PUCCH資源動(dòng)態(tài)調(diào)整策略，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)增加PUCCH的RB資源；Ø 修改T302定時(shí)器時(shí)長(zhǎng)由2秒改到16秒，使用戶(hù)從4G下切3G的時(shí)間會(huì)變得更長(zhǎng)，用戶(hù)在4G網(wǎng)絡(luò)上的黏性變

14、大。7月3日至7月5日終端大會(huì)期間，全天2G/3G/4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行正常，未出現(xiàn)任何網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力下降的問(wèn)題。實(shí)時(shí)跟蹤統(tǒng)計(jì)，極限4G峰值出現(xiàn)在7月3日，最大在線(xiàn)用戶(hù)數(shù)達(dá)到4375個(gè)（其中緩存中有數(shù)據(jù)的1600個(gè)），具體情況如下：業(yè)務(wù)室外連廊登陸廳6/7號(hào)館合計(jì)語(yǔ)音最大實(shí)時(shí)用戶(hù)數(shù)32285645249953G最大實(shí)時(shí)用戶(hù)數(shù)690110140200029404G 最大在線(xiàn)用戶(hù)數(shù)310290430334543754G 緩存中有數(shù)據(jù)的最大用戶(hù)數(shù)14713216411571600取負(fù)荷最高的67號(hào)館進(jìn)行分析，從后臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控和指標(biāo)來(lái)看，6號(hào)館單小區(qū)4G峰值用戶(hù)數(shù)為497個(gè)，7號(hào)館4G峰值用戶(hù)數(shù)為465個(gè)，在

15、負(fù)荷如此高的情況下，2G語(yǔ)音RSSI在-82dBm左右，語(yǔ)音業(yè)務(wù)可以正常接入，呼建成功率良好，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試感知良好，MOS值維持在3.3左右的較好水平。分類(lèi)4G小區(qū)內(nèi)的最大用戶(hù)數(shù)2G建立成功率2G掉話(huà)率2G話(huà)務(wù)量6號(hào)館49799.86%0.08%421.9957號(hào)館46599.66%0.13%546.761圖 13 RSSI實(shí)時(shí)跟蹤由此可以看出，該種參數(shù)策略在極大話(huà)務(wù)場(chǎng)景下，能夠有效的使用戶(hù)盡量駐留在4G網(wǎng)上，不會(huì)產(chǎn)生由于互操作影響2G業(yè)務(wù)的使用的問(wèn)題，有效保障了基本語(yǔ)音業(yè)務(wù)用戶(hù)體驗(yàn)。4、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)從前期多次大話(huà)務(wù)保障經(jīng)驗(yàn)得知，當(dāng)4G達(dá)到資源瓶頸時(shí)，由終端行為觸發(fā)會(huì)導(dǎo)至3G的海量互操作，導(dǎo)致2G語(yǔ)音業(yè)務(wù)嚴(yán)重劣化。本論文對(duì)終端行為進(jìn)行深入研究和控制，以期用戶(hù)更多的停留在4G業(yè)務(wù)上，不影響2G語(yǔ)音業(yè)務(wù)感知。首先，江蘇公司在江寧南航金城學(xué)院搭建場(chǎng)景進(jìn)行專(zhuān)題驗(yàn)證分析：結(jié)合4G網(wǎng)絡(luò)資源配置，搭建場(chǎng)景模擬單小區(qū)大量同步用戶(hù)下出現(xiàn)RRC Connection Rej