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39S1切换比例优化专题创新案例
VOLTES1切换比例优化专题创新案例
2019年8月
S1切换比例优化专题创新案例
【摘要】切换成功率以及切换时延是移动保持类的重要指标之一，按照涉及的网元关系可分为ENB内切换成功率以及ENB间（包括X2切换和S1切换）切换成功率，切换成功率的高低以及切换时延的多少,直接影响用户感知，是重点考核的指标之一，本文主要论述茂名在分析与优化S1切换异常小区时，通过修改X2自建立计数门限、基于对端请求的X2配置删除开关等13项参数配置成功降低S1切换比例，达到提升X2切换比例的效果，仅以此案例形式与大家交流和探讨S1切换比例专题优化经验。
【关键字】S1切换比例、X2切换、SCTP链路、X2自删除、邻区配置
【业务类别】KPI优化、参数优化
一、概述
1.1案例背景
茂名全网的S1切换高比例小区较多，切换比例异常。
在LTE中当源eNB和目标eNB不在同一个MME或者不存在X2链路时，将采用S1切换，由于S1切换的流程比X2切换多，存在的信令交互节点也比X2切换多，不仅在切换过程中耗时较多，且切换失败的风险会高于X2切换，S1切换主要用于跨MME之间的基站间的切换，X2切换是LTE网络特有的切换流程和优势，在提高S1切换成功率的同时，尽量降低S1切换占比，可以有效提高全网的切换成功率，降低切换时延，改善用户的感知。
1.2问题来源
茂名分公司在处理质差小区单时，发现部分小区在有X2切换请求次数的前提下S1切换比例过高，通过对问题小区的X2自建链开关、SCTP链路配置等参数进行核查时，发现基站X2自建链开关已打开且存在X2链路和SCTP链路配置。
针对此问题，我们进行了专题的研究及参数优化。
二、创新方案
2.1原理介绍
2.1.1切换的含义及目的
当正在使用网络服务的用户从一个小区移动到另一个小区，或由于无线传输业务负荷
量调整、激活操作维护、设备故障等原因，为了保证通信的连续性和服务的质量，系统要将该用户与原小区的通信链路转移到新的小区上，这个过程就是切换。
在LTE系统中，切换可以分为站内切换、站间切换（或基于X2口切换、基于S1口切换），当X2接口数据配置完善且工作良好的情况下就会发生X2切换，否则基站间就会发生S1切换。
一般来说X2切换的优先级高于S1切换。
2.1.2切换发生的过程
切换判决准备—测量报告控制和测量报告上报
基站根据不同的需要利用移动性管理算法给UE下发不同种类的测量任务，在RRC重配消息中携带MeasConfig信元给UE下发测量配置；UE收到配置信息后，对测量对象实施测量，并用测量上报标准进行结果评估，当评估测量结果满足上报标准后向基站发送相应的测量报告，比如A2\A3等事件。
基站通过终端上报的测量报告判决是否执行切换。
当判决条件达到时，执行以下步骤：
●切换准备：
目标网络完成资源预留
●切换执行：
源基站通知UE执行切换；UE在目标基站上连接完成
●切换完成：
源基站释放资源、链路，删除用户信息
值得注意的是LTE系统中，切换命令封装在消息RRC_CONN_RECFG信令消息中。
2.1.3站内切换流程
当UE所在的源小区和要切换的目标小区同属一个eNB时，发生eNB内切换。
eNB内切换是各种情形中最为简单的一种，因为切换过程中不涉及eNB与eNB之间的信息交互，也就是X2、S1接口上没有信令操作，只是在一个eNB内的两个小区之间进行资源配置，所以基站在内部进行判决，并且不需要向核心网申请更换数据传输路径。
2.1.4S1切换流程
S1切换流程与X2切换类似，只不过所有的站间交互信令及数据转发都需要通过S1口到核心网进行转发，时延比X2口略大。
协议36.300中规定eNodeB间切换一般都要通过X2接口进行，但当如下条件中的任何一个成立时则会触发S1接口的eNodeB间切换：
（1）源eNodeB和目标eNodeB之间不存在X2接口；
（2）源eNodeB尝试通过X2接口切换，但被目标eNodeB拒绝。
从LTE网络结构来看，可以把两个eNodeB与MME之间的S1接口连同MME实体看做是一个逻辑X2接口，相比较于通过X2接口的流程，通过S1接口切换的流程在切换准备过程和切换完成过程有所不同。
S1切换的前提条件：
目标基站和源基站没有配置X2链路，或是配置的X2链路不可用。
如果同时配置了X2和S1链路，优先走X2切换。
下图中的流程没有跨MME和SGW，相对简单。
即使涉及跨MME，主流程差异不大，主要在核心网的信令会更多。
2.1.5X2切换流程
当UE所在的源小区和要切换的目标小区不属于同一eNodeB时，发生eNodeB间切换，eNodeB间切换流程复杂，需要加入X2和S1接口的信令操作。
X2切换的前提条件是目标基站和源基站配置了X2链路，且链路可用。
◆在接到测量报告后需要先通过X2接口向目标小区发送切换申请（目标小区是否存在接入资源）；
◆得到目标小区反馈后（此时目标小区资源准备已完成）才会向终端发送切换命令，并向目标侧发送带有数据包缓存、数据包缓存号等信息的SNStatusTransfer消息；
◆待UE在目标小区接入后，目标小区会向核心网发送路径更换请求，目的是通知核心网将终端的业务转移到目标小区，更新用户面和控制面的节点关系；
◆在切换成功后，目标eNB通知源eNB释放无线资源。
X2切换优先级大于S1切换，保证了切换时延更短，用户感知更好。
2.2导致S1切换主要原因
LTE中当源eNB和目标eNB不在同一个MME的范围或者不存在X2连接时，将采用S1切换。
目前只存在一个MME，所以当选择进行S1切换时，说明X2连接存在问题。
从目前对S1切换处理来看，导致S1切换的主要原因占比如下：
X2的SCTP链路状态及配置参数不正常占比75%；邻区关系和邻区参数配置错误占比11%；基站故障导致占比6%；路由关系配置错误占比4%；其他原因占比4%。
2.3重点参数介绍
2.3.1基于链路故障的X2自动删除开关
该参数表示基于链路故障触发的X2自动删除功能以及基于X2利用情况触发的X2自动删除功能是否生效，包含如下子开关：
基于链路故障的X2自动删除开关：
当该开关为开时，基于链路故障触发的X2自动删除功能生效。
该参数仅适用于FDD及TDD；
基于X2利用情况的X2协商自动删除开关：
当该开关为开时，基于X2利用情况且本对端协商的X2自动删除功能生效。
如果打开“X2自删除标准协同开关”，无论对端是否为华为基站，只要支持标准协议定义的自删除协商方式，均可以在X2链路状态正常场景下生效。
该参数仅适用于FDD及TDD；
基于X2利用情况的X2非协商自动删除开关：
当该开关为开时，基于X2利用情况且本对端不协商的X2自动删除功能生效。
该开关针对X2链路状态正常，对端为非华为基站且未打开X2自删除标准协同开关的场景生效。
该参数仅适用于FDD及TDD。
对无线网络性能的影响：
基于链路故障的X2自动删除开关：
当该开关为ON时，可以删除故障的X2配置，防止这类配置占用X2规格。
基于链路故障触发的X2删除功能无法识别故障的具体类型，一段时间内持续故障的X2链路都会被删除。
当该开关为OFF时，基于链路故障触发X2自动删除功能不生效，无法自动删除故障的X2配置，导致X2规格被占用，新的X2配置无法加入；基于X2利用情况的X2协商自动删除开关：
当该开关为ON时，可以删除利用率低的X2配置，防止这类配置占用X2规格。
当该开关为OFF时，基于X2利用情况触发X2自动删除功能不生效，无法自动删除这类X2配置，导致X2规格被占用，新的X2配置无法加入。
本端的X2配置删除可能引起X2对端基站无法成功协商X2链路，导致X2对端基站出现X2接口故障告警；基于X2利用情况的X2非协商自动删除开关：
当该开关为ON时，可以删除利用率低的X2配置，防止这类配置占用X2规格。
当该开关为OFF时，基于X2利用情况触发X2自动删除功能不生效，无法自动删除这类X2配置，导致X2规格被占用，新的X2配置无法加入。
本端的X2配置删除可能引起X2对端基站无法成功协商X2链路，导致X2对端基站出现X2接口故障告警。
2.3.2X2自动删除切换入次数门限
该参数表示基于X2利用情况触发的X2自动删除功能对应的切换入次数判断门限。
在定时器时长内统计到的该X2链路承载的切换入次数小于等于本门限值，且切换出次数小于等于X2SonDeleteHoOutNumThd，如果X2链路上没有协同业务在运行，可以触发该X2链路的自动删除。
该参数仅适用于FDD及TDD。
对无线网络性能的影响：
该参数设置的越小，基于X2利用情况的删除判断条件越严格，会导致利用率低的配置不能及时清除，占用X2链路规格，影响新X2链路的加入；该参数设置的越大，基于X2利用情况的删除判断条件越容易满足，可能导致误删除，之后又自动建立X2，产生乒乓增删。
2.3.3X2自动删除切换出次数门限
该参数表示基于X2利用情况触发的X2自动删除功能对应的切换出次数判断门限。
在定时器时长内统计到的该X2链路承载的切换出次数小于等于本门限值，且切换入次数小于等于X2SonDeleteHoInNumThd，如果X2链路上没有协同业务在运行，可以触发该X2链路的自动删除。
该参数仅适用于FDD及TDD；
对无线网络性能的影响：
该参数设置的越小，基于X2利用情况的删除判断条件越严格，会导致利用率低的配置不能及时清除，占用X2链路规格，影响新X2链路的加入；该参数设置的越大，基于X2利用情况的删除判断条件越容易满足，可能导致误删除，之后又自动建立X2，产生乒乓增删。
2.3.4基于X2信息更新邻区配置开关
该开关用于控制基站是否根据收到的X2口协议消息（X2SETUPREQUEST、X2SETUPRESPONSE、ENBCONFIGURATIONUPDATE）自动更新基站邻区相关配置数据，包含以下子开关：
添加邻区配置开关：
当本开关配置为开时，基站根据收到的X2口协议消息自动添加外部小区及相关配置；当本开关配置为关时，则基站不根据收到的X2口协议消息自动添加外部小区及相关配置；
修改邻区配置开关：
当本开关配置为开时，基站根据收到的X2口协议消息自动更新邻区及外部小区相关配置，当本开关为关时，则基站不根据收到的X2口协议消息自动更新邻区及外部小区相关配置；
删除邻区配置开关：
当本开关配置为开时，基站根据收到的X2口协议消息自动删除邻区、EUTRAN黑名单邻区及外部小区相关配置；当本开关为关时，则基站不根据收到的X2口协议消息自动删除邻区、EUTRAN黑名单邻区及外部小区相关配置；
添加频点配置开关：
当本开关配置为开时，基站根据收到的X2口协议消息，自动添加新增/更新邻区信息带来新的频点到基站本地小区的异频频点列表中；当本开关配置为关时，则基站不根据收到的X2口协议消息自动添加新频点信息到本地小区的异频频点，并禁止添加新频点的小区到NCL中，删除新频点对应的NRT；
更新外部小区从频带配置开关：
当本开关配置为开时，支持通过X2接口传递本站点下小区的从频段配置，且支持基于其它站点X2接口传递的从频段配置更新本站点下外部小区的从频段配置；当本开关配置为关时，基站X2接口消息中不携带从频段配置，也不会基于其它站点传递的从频段配置更新外部小区的从频段配置；
当网络中使用CME联动修改基站配置数据，且这些参数的修改会通过X2口协议消息通知到邻站时（例如eNodeBId、CellId、LocalCellId、CnOperator、CnOperatorTa、CellOp、PhyCellId、DlEarfcn），为了防止CME全网联动修改和X2自动更新产生冲突，导致数据配置丢失或者异常，需要关闭上述开关，基站不自动更新配置数据。
当网络中不使用CME联动修改基站配置数据，而是需要使用X2口自动更新功能时，需要打开上述开关，基站自动根据X2口协议消息更新邻区相关配置。
对无线网络性能的影响：
如果ADD_NCELL_CFG_SW或MOD_NCELL_CFG_SW配置为关，且不通过CME联动修改与邻区有关的配置参数，则会导致邻站的邻区配置不能同步更新，影响切换成功率；如果ADD_NCELL_CFG_SW或MOD_NCELL_CFG_SW配置为开，且通过CME联动修改与邻区有关的配置参数，则自动更新和CME更新可能产生冲突导致配置丢失或异常。
如果DEL_NCELL_CFG_SW配置为关，且不通过CME修改邻区有关配置时，不通过X2更新消息删除邻区配置，在PCI重复的场景下会导致切换失败；如果DEL_NCELL_CFG_SW配置为开时，在手动去激活小区或S1短时故障后恢复等场景下可能导致邻区被误删除，可能会造成切换成功率指标下降。
2.4方案实施情况
2.4.1实施范围
茂名华为全网1008个站点。
2.4.2X2相关参数配置核查
通过X2相关的20项参数配置核查，发现X2自建立计数门限、基于对端请求的X2配置删除开关等13项参数配置与推荐值不一致。
序列
参数名称
推荐值
参数配置情况
1
X2自建链开关
On
On（1008）
2
X2自建链方式
X2_OVER_S1
X2_OVER_S1（1008）
3
X2自建立计数门限
10
1（1008）
4
X2自建立统计定时器（分）
10080
10080（1008）
5
X2服务小区类型
CONFIGURED_CELL
ConfiguredCell（782）；ActiveCell（226）
6
X2自删除老化定时器（分）
0
0（1008）
7
基于对端请求的X2配置删除开关
On
Off（1008）
8
X2自动删除开关（基于链路故障的X2自动删除开关）
BASED_ON_X2FAULT-1
BASED_ON_X2FAULT-1（747）；BASED_ON_X2FAULT-0（261）
9
基于故障触发的X2自动删除定时器（分）
10080
10080（979）；1440（29）
10
X2自动删除开关（基于X2利用情况的X2协商自动删除开关）
BASED_ON_X2USAGE_WITH_NEGO-1
BASED_ON_X2USAGE_WITH_NEGO-0（1008）
11
X2自动删除开关（基于X2利用情况的X2非协商自动删除开关）
BASED_ON_X2USAGE_WITHOUT_NEGO-1
BASED_ON_X2USAGE_WITHOUT_NEGO-0（1008）
12
基于利用情况的X2自动删除定时器（分）
10080
10080（1008）
13
X2自动删除切换入次数门限
1
0（1008）
14
X2自动删除切换出次数门限
1
0（1008）
15
X2初始自建立故障自删除开关
Off
Off（1008）
16
X2动态黑名单老化定时器（分）
420
420（1008）
17
基于X2信息更新邻区配置开关（添加邻区配置开关）
ADD_NCELL_CFG_SW-0
ADD_NCELL_CFG_SW-1（809）；ADD_NCELL_CFG_SW-0（199）
18
基于X2信息更新邻区配置开关（修改邻区配置开关）
MOD_NCELL_CFG_SW-1
MOD_NCELL_CFG_SW-1（809）；MOD_NCELL_CFG_SW-0（199）
19
基于X2信息更新邻区配置开关（删除邻区配置开关）
DEL_NCELL_CFG_SW-1
DEL_NCELL_CFG_SW-0（1008）
20
基于X2信息更新邻区配置开关（添加频点配置开关）
ADD_FREQ_CFG_SW-0
ADD_FREQ_CFG_SW-0（996）；ADD_FREQ_CFG_SW-1（12）
2.4.3修改与推荐值不一致X2相关配置参数
本轮参数主要通过修改基于对端请求的X2配置删除开关、基于故障触发的X2自动删除定时器（分）、X2自建立计数门限等13个参数达到降低S1切换比例的效果。
="MODGLOBALPROCSWITCH:
PEERREQBASEDX2DELSWITCH=ON,X2SERVEDCELLTYPE=CONFIGURED_CELL,X2SONDELETESWITCH=BASED_ON_X2FAULT-1&BASED_ON_X2USAGE_WITH_NEGO-1&BASED_ON_X2USAGE_WITHOUT_NEGO-1;{"&B5&"}"
="MODGLOBALPROCSWITCH:
X2SONDELETETIMERFORX2FAULT=10080,X2SONDELETEHOINNUMTHD=1,X2SONDELETEHOOUTNUMTHD=1,X2SONSETUPNUMTHD=10,X2BASEDUPTNCELLCFGSWITCH=ADD_NCELL_CFG_SW-0&MOD_NCELL_CFG_SW-1&DEL_NCELL_CFG_SW-1&ADD_FREQ_CFG_SW-0;{"&B5&"}"
2.5方案实施效果
通过修改与推荐值不一致X2相关配置参数后，茂名华为全网S1切换占比由7月份均值3.4%下降至0.7%（修改后日均值），环比下降幅度79.41%，优化效果显著。
优化后X2接口切换请求次数由优化前41805750（日均值）次，抬升至47710629（日均值）次，同比增幅14.12%。
三、经验总结
经过本轮从S1切换比例过高的优化经验分析总结，导致S1切换的主要原因如下：
1、X2的SCTP链路状态及配置参数不正常；
2、邻区关系和邻区参数配置错误；
3、源侧eNodeB与目标侧eNodeB不在同一个MME的范围；
4、基站故障；路由关系配置错误；X2策略不合理等。
1）核查源小区和目标小区状态：
若存在基站故障告警需排查故障，若存在严重的上行干扰需排查干扰，若存在传输故障、闪断以及基站挂死需上站排障。
2）核查X2的SCTP链路状态及配置参数
保证本端与对端的X2的SCTP链路正常搭建，而且要保证X2的SCTP链路的有效性，对其进行定期核查，删除冗余的X2的SCTP链路释放资源。
3）核查路由关系配置
由于X2的SCTP链路是通过IP地址来识别查找的，如果SCTP链路中的IP地址配置错误，会导致无法正确识别对端基站并进行连接，所以要保证IP地址配置的准确率。
4）邻区关系和邻区参数检查
要保证邻接关系与配置的X2的SCTP链路一致，添加与删除都要保持一致，同时也要保证邻区配置参数、切换参数的准确性，对错配、漏配参数进行修改和定期核查。
5）制定合理的X2策略
可以通过制定合适的X2策略，配置X2自删除检测开启门限、S1切换成功次数门限值、X2切换成功次数门限值、X2自建立/自删除统计定时器长度（小时）等类似参数。
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