TD-LTE网络TA和TA-list规划和部分重点知识点

TD-LTE网络TA和TA list规划及优化指导原则

一、TA及TA list规划原则

1、TA及TA list概念

跟踪区（Tracking Area）是LTE系统为UE的位置管理设立的概念。TA功能与3G系统的位置区(LA)和路由区(RA)类似。通过TA信息核心网络能够获知处于空闲态的UE的位置，并且在有数据业务需求时，对UE进行寻呼。

一个TA可包含一个或多个小区，而一个小区只能归属于一个TA。TA用TA 码(TAC)标识，TAC在小区的系统消息(SIB1)中广播。

LTE系统引入了TA list的概念，一个TA list包含1~16个TA。MME可以为每一个UE分配一个TA list，并发送给UE保存。UE在该TA list内移动时不需要执行TA list更新；当UE进入不在其所注册的TA list中的新TA区域时，需要执行TA list更新，此时MME为UE重新分配一组TA形成新的TA list。在有业务需求时，网络会在TA list所包含的所有小区内向UE发送寻呼消息。

因此在LTE系统中，寻呼和位置更新都是基于TA list进行的。TA list的引入可以避免在TA边界处由于乒乓效应导致的频繁TA更新。

2、TA规划原则

TA作为TA list下的基本组成单元，其规划直接影响到TA list规划质量，需要作如下要求：

(1)TA面积不宜过大

TA面积过大则TA list包含的TA数目将受到限制，降低了基于用户的TA list 规划的灵活性，TA list引入的目的不能达到；

(2)TA面积不宜过小

TA面积过小则TA list包含的TA数目就会过多，MME维护开销及位置更新

的开销就会增加；

(3)应设置在低话务区域

TA的边界决定了TA list的边界。为减小位置更新的频率，TA边界不应设在高话务量区域及高速移动等区域，并应尽量设在天然屏障位置（如山川、河流等）。

在市区和城郊交界区域，一般将TA区的边界放在外围一线的基站处，而不是放在话务密集的城郊结合部，避免结合部用户频繁位置更新。

同时，TA划分尽量不要以街道为界，一般要求TA边界不与街道平行或垂直，而是斜交。此外，TA边界应该与用户流的方向（或者说是话务流的方向）垂直而不是平行，避免产生乒乓效应的位置或路由更新。

3、TA list规划原则

由于网络的最终位置管理是以TA list为单位的，因此TA list的规划要满足两个基本原则：

(1)TA list不能过大

TA list过大则TA list中包含的小区过多，寻呼负荷随之增加，可能造成寻呼滞后，延迟端到端的接续时长，直接影响用户感知；

(2)TA list不能过小

TA list过小则位置更新的频率会加大，这不仅会增加UE的功耗，增加网络信令开销，同时，UE在TA更新过程中是不可及，用户感知也会随之降低。

(3)应设置在低话务区域

如果TA未能设置在低话务区域，必须保证TA list位于低话务区。

二、TA及TA list规划分析及建议

1、寻呼参数配置建议

在LTE系统中，寻呼只能在指定的信号帧和子帧上进行。允许发起寻呼的信号帧被称为寻呼帧（Paging Frames PF），允许发起寻呼的子帧被称为寻呼时隙（Paging occasions PO）。一个PF内可能有一个或者多个PO。PF和PO的数目由系统参数Paging DRX cycle和nB配置。

UE可以根据IMSI号确定其在每个DRX周期内需要监听的PF和该帧的PO 位置。在相应的PO位置处，UE需要先去监听PDCCH物理信道上是否携带P-RNTI，来判断网络在本次寻呼周期是否有发寻呼消息。如果在PDCCH上携带有P-RNTI，就按照PDCCH上指示的PDSCH参数去接收PDSCH上的数据；如果终端在PDCCH上未解析出P-RNTI，则无需再去接收PDSCH物理信道，就可以依照DRX周期进入休眠。PDSCH上携带有被寻呼UE的ID，UE会向MME发送service request消息来确认收到寻呼。

每一个PO最多只能发送16条寻呼记录。若需要发送的寻呼记录过多，会被延时到下一个PO发送。

寻呼相关参数及推荐配置如下：

2、TA及TA list规划建议

TA及TA list包含的小区数目应该从单小区的寻呼容量和单小区寻呼需求两个方面考虑。

(1)单小区寻呼容量核算

影响单小区寻呼容量的因素有: PDCCH的寻呼负荷、PDSCH的寻呼负荷、寻呼阻塞要求、eNB的硬件处理能力以及MME的最大寻呼能力。

PDCCH的寻呼负荷

系统通过P-RNTI加扰的PDCCH来寻呼UE，PDCCH上携带的信息只是通知UE 去接收寻呼消息，并不承载具体的寻呼消息，因此PDCCH的资源并不影响寻呼容量。

PDSCH的寻呼负荷

PDSCH除了承载寻呼消息外，还需要承载数据业务信息。为了保证用户的数据业务体验，用于承载寻呼消息的PDSCH资源不能过大，建议不超过总资源的2%。

按照TD-LTE典型配置进行核算，即系统带宽20M，上下行配比为1：3，特殊时隙配比为6：6：2，PDCCH占用3个OFDM符号，DRX=128，nB=T，则一个子帧中PDSCH的总PRB数目为：

100*6+100*1*0.3*2=660（PRB）

则寻呼可以占用的PRB数为：

660*2%=13.2（PRB）

为了保证边缘用户能正确的接收到寻呼消息，建议采用QPSK调制方式和

0.1码率的编码方式（MCS0）来传输寻呼消息。根据3GPP36.231标准，在

MCS0时13个PRB可以承载长度为344bit的传输数据块。

根据协议定义，每条寻呼消息信元需要41bit，每PO寻呼消息的bit数= 每PO寻呼消息条数 × 41 2。反推得到每个PO承载的寻呼消息条数为(344 – 2)/41=8.3。则由于PDSCH的限制，则相应的寻呼容量为：

小区寻呼容量= 每无线帧中的寻呼子帧数×每寻呼子帧允许的寻呼到达率

×（1000ms/10ms）= 830次/秒

寻呼阻塞要求

假设用户寻呼服从泊松分布，则可采用如下寻呼拥塞公式（爱尔兰B公式）：

PO

blocking R R R

PO

blocking C C R C R R e

R PO

blocking ,0

,max max max ,blocking max

,!

)

(1P ∑=--?--

=其中，P blocking,max 是寻呼阻塞率，推荐其值为2%；C blocking,PO 是每个PO 到达的寻呼个数；R max 是每个PO 能够承载的最大寻呼记录数。当R max =16时，允许的寻呼到达率C blocking,PO 为11.95，则相应的寻呼容量为：

小区寻呼容量 = 每无线帧中的寻呼子帧数×每寻呼子帧允许的寻呼到达率

×（1000ms/10ms ）= 1195次/秒

eNB 的硬件处理能力

eNB 的硬件处理能力有限，如果寻呼占用过多的CPU ，会对其他业务造成影响，结合目前产业能力建议单小区寻呼容量为600次/秒。 MME 的最大寻呼能力

SGSN-MME 的能力也会限制寻呼容量，其能力和SCTP/S1板子数量相关,目前产业能力，1块SCTP/S1板子可以同时处理6000个寻呼消息。

结合以上五点，单小区寻呼容量上限

=

min （PDCCH 限制下寻呼容量，

PDSCH 限制下寻呼容量，寻呼阻塞限制下寻呼容量，eNB 处理能力限制下寻呼容量，MME 处理能力限制下寻呼容量）=min(Infinite ，830，1195，600，6000)=600次/秒。

(2)单小区寻呼需求预测

预测单小区的寻呼需求需要分别预测单小区的用户数目以及单用户的寻呼模型。

单小区的用户数目

单小区用户数目Num ue/cell 可用以下公式预测：

γ

ρ??=S Num cell ue /S 为覆盖面积， 为用户密度， 为渗透率，下表给出了三种典型场景的单ργ小区用户数：

单用户的寻呼模型

统计四省现网单用户寻呼量的均值，语音寻呼量2G/3G 的最大值为0.7次/小时，数据寻呼量2G/3G 的最大值为1.3次/小时，由于4G 系统使用PS 域同时承载语音业务和数据业务，因此预测4G 单用户寻呼模型为2次/小时，也就是0.00056次/秒。

(3)TA list 包含的小区数目建议

根据以上分析，一个TA list 最多可以包含的小区数目按如下公式计算：密集城区：N 小区,TAlist ==单小区寻呼信道容量

单小区寻呼信需求?冗余系数600

849?0.00056?1.5=841（小区）

一般城区：N 小区,TAlist

=单小区寻呼信道容量单小区寻呼信需求?冗余系数=2035（小区）

综上，初步建议密集城区TA list 包含的小区数目不超过841个，一般城区TA list 包含的小区数目不超过2035，并根据室分和微蜂窝建设情况适当调整。

注：本节核算基于现网统计数据的平均值，各省市应根据自身情况适当调整。建议密集城区TA list 包含的小区数目在600~1000之间。

三、TAL和LA联合规划分析

1. CSFB对TAL规划的要求

集团已决策采用CSFB技术作为目前TD-LTE的语音解决方案之一。

CSFB通过在MME和MSC之间建立SGs接口来实现。MME中存有LA与TA list的映射表，在进行位置更新时，MME根据UE所在的TA list查找到相应的LA，通过SGs接口向此LA对应的MSC发送信息，执行联合附着。

准确的TA list/LA映射使得UE回落到2G后可以快速建立呼叫；否则UE回落后在2G网络中会有额外的位置更新流程，从杭州CSFB相关测试数据可以看出，双端增加约2秒的时延；如回落后MSC也发生变化，则会导致呼叫失败（除非引入保证呼叫的机制如MTRF等，但带来的额外时延较大）。

为了避免呼叫失败，必须保证CSFB回落后MSC未发生变化，也就是TAL对应的LA必须在同一个MSC POOL内。

为减小CSFB语音接入的时延，TA list可以按照LA区进行规划，一个TA list 区域对应一个LA区域。由于GSM话务密度较高，一个LA包含的基站数目较少，四省密集城区场景均值为20；按照LTE寻呼能力规划，密集城区场景TA list可以包含162个基站，远大于LA区。因此，为了对齐TAL和LA，需要将TA list 进行分裂。密集城区场景一个TAL区域需要分裂成8个小的TAL区，而一般城

区场景需要分裂成17个小的TAL区。

2. TAL分裂的利弊分析

TAL严格按照LA区域进行规划的利弊需要从多方面进行评估。

(1)CSFB时延的影响分析

由于LTE和GSM覆盖能力不同，站址选择、天线位置也不完全相同，即使TAL严格按照LA进行规划，TAL覆盖的区域和LA覆盖的区域也不会完全重合。选取成都一环内（密集城区）两个较极端的LAC区域进行仿真，区域一面积较小，形状狭长，基站数目较少，区域二面积较大，形状方正，基站数目较多：

仿真LA区域内F频段TD-LTE基站的覆盖情况，可覆盖的区域如图所示：

如果TAL区域严格按照LA区域进行规划，则上图TD-LTE的覆盖区域应为

TAL的覆盖区域，则GSM的LA区域和TD-LTE的TAL区域的不重合情况如下图

所示：

统计结果表示，区域一的不重合比例为22.7%，区域二的不重合比例为14.7%，平均不重合比例为18.7%。

GSM覆盖面积（km2）TDL覆盖面

积（km2）

GSM基

站数

LTE基

站数

不重合占比

1.428 1.56418122

2.7%

3.785 3.79438271

4.7%

18.7%

同样选取成都三环内（一般城区）两个较极端的LAC区域进行仿真，区域一面积较小，形状狭长，基站数目较少，区域二面积较大，形状方正，基站数目较多：

LA覆盖区域：

TA

覆盖区域：

不重合区域：

统计结果显示，区域一的不重合比例为13.2%，区域二的不重合比例为7%，平均不重合比例为10.1%。

GSM覆盖面积（km2）TDL覆盖面

积（km2）

GSM基站

数

LTE基

站数

不重合占比

综合以上分析，即使TAL严格按照LA区域进行规划，密集城区场景下，TAL区域和LA区域不重合的比例也有18.7%，一般城区不重合的比例有10.1%。

如果不进行TAL分裂，则密集城区回落后需要进行LA更新的比例为：需LA U的比例

=TAL分裂倍数-1

TAL分裂倍数

+

1

TAL分裂倍数

?TAL分裂时不重合比例=

7

8

+

1

8

?18.7%=89.9%

一般城区回落后需要进行LA更新的比例为：

需LAU的比例=16

17

+

1

17

?10.1%=94.7%

单终端CSFB时延数据采用杭州CSFB测试结果，则全网CSFB终端的平均时延性能如下表所示，密集城区场景下，TAL分裂在全网可减小1.4s CSFB的回落时延；密集城区场景下，TAL分裂在全网可减小1.7s CSFB的回落时延。

目前支持语音通话的终端有CSFB终端和单卡双待终端两类，根据终端集采情况，只支持CSFB功能的终端约占50%。海外CSFB漫入终端用户的数目暂不考虑，则所有终端的全网平均时延性能如下表，TAL分裂带来的时延增益为0.7~0.8s。

(2)TA更新增多的影响分析

TAL的分裂会缩小TA list的覆盖范围，这会增加用户的TA更新（TAU）。TAU增多的影响需要从多角度综合评估。

用户感知的影响：

TAU的过程中存在用户不可及时间，如果在TAU的过程中寻呼用户，则会

发生寻呼失败。LTE系统的TAU过程分为连接态的TAU和空闲态的TAU两类，

测试表明：

-连接态下无需重新建立资源，其TAU时延约在30ms左右

-空闲态下，需添加RRC建立和释放时延，总体在200ms左右

位置更新对用户不可及时间的影响较小，可以不重点考虑。

终端耗电：频繁TAU，会增加终端耗电量。

网络性能的影响：TAU相关的信令开销会少量增加空口资源，但对数据业务性能影响较小。

网络设备的影响分析：

?对MME设备的影响：

按照LA来规划TAL，将来网络中TAU的次数与UE在2,3G中的更新次数一致或者小于RA的更新次数（因为RA的划分要小于等于LA）。从现网来看，RA更新次数平均不会多于5次。移动LTE MME设备集采参数为2次，但厂家的设备能力强于集采要求，可以满足需求。

此外，按照LA来规划TAL，可以减轻MME的寻呼的压力。LTE网络中，寻呼消息从MME直接发给eNodeB，没有控制器这一层面，TAL变小，包含的eNodeB数目减小，对MME压力降低。

?对HSS的影响：

TA List发生变化HSS无法感知，MME并不上报TA信息给HSS的，TAL 变小不会影响HSS性能。

(3)实施和维护难度

TAL按照LA进行规划实施难度大，后期优化中，TAL与LA也应同步更新，维护难度大。

四、TAL和LA联合规划策略建议

1．TAL和LA联合规划需考虑的因素

（1）实施和维护难度

TAL与LA联合规划的实施难度大

实施后仍需要联合日常优化

（2）网络性能和用户体验

进行联合规划会带来1~2秒的时延

跨MSC pool时导致呼叫失败

联合规划造成TAU增加，终端耗电量增加

（3）终端及用户发展情况

初期用户较少，且以数据类终端为主

智能手机类终端存在两种形态，CSFB终端只是其中一部分

2．TAL和LA联合规划策略建议

根据上述分析，初步建议：

部署一个MSC POOL的城市不要进行TAL和LA联合规划，应独立规划TAL。 部署多个MSC POOL的城市，在MSC POOL的边缘必须执行TAL/LA联合规划；

但在MSC POOL的内部可以独立规划TAL。

3．TAL和LA联合规划方法

对于需要实施联合规划的场景应遵循如下方法：

TA list应按照GSM的LA区域进行规划，且初期TA list只包含一个TA。

对于2G、4G室外共站的，TA list与LA应严格保持一致；

对于2G、4G室外不共站的，应按照覆盖面积重叠最大的原则考虑其具体的TA list归属；

对于建设室内分布系统的，TA list与LA应严格保持一致。

LTE重点知识点：

　中国移动共获得130MHz，分别为1880 -1900 MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz；

中国联通获得40MHz，分别为2300-2320 MHz、2555-2575 MHz；

中国电信获得40MHz，分别为2370-2390 MHz、2635-2655 MHz

协议R8还建议保留一定数量的PCI给CSG（Closed Subscriber Group）小区使用，CSG PCI 有以下几种分组范围：

5 PCI

10 PCI

25 PCI

50 PCI

参考联通WCDMA扰码规划原则，为避免省际边界和室内外覆盖PCI规划冲突

导致干扰，应为省际边界基站和室内覆盖站点预留一定的PCI资源

预留50个PCI用于CSG小区（目前特指HeNBs）。(PCI: 454-503)

预留50个PCI用于边界PCI规划。(PCI: 404-453)

预留50个PCI用于室内覆盖及微基站系统。(PCI: 354-403)

预留12个PCI用于出现不能自动分配PCI的人工设定PCI。(PCI: 342-353)

其余342个PCI用于室外基站（宏基站小区）。(PCI: 0-341)

PCI规划原则

在满足PCI分配策略的前提下，PCI在规划过程中采用下面的原则：

1)不能出现PCI冲突及混淆

2)邻区以及邻区的邻区不能出现相同PCI

3)相同PCI复用距离尽可能的远，如果在复用距离内，由于某种原因导致出现

相同的PCI，在此情况下，则查找使用过的PCI集合中距离最远的且满足相关性的PCI进行分配

4)如果基站有超过3个小区的情况，按照如下方式处理：将该基站虚拟地分成

多个基站，其中每个基站包含不超过三个小区，然后对这几个基站进行PCI分配。

一个LTE系统共有504个PCI，PCI取值范围(0-503)，分成168组，每组包含3个小区ID。

UE通过检测SSCH识别168个小区ID组中的哪一组，通过检测PSCH识别时该

组内3个小区ID中的哪一个ID。

同一基站的相邻两个扇区PCI模三值要求必须不相等。

PRACH信道参数的配置步骤

1. 根据规划的小区半径选择前导格式

2. 然后根据小区接入负载容量确定合适的RACH密度，根据相邻小区综合考虑时频域分布，确定时频位置，最终确定“PRACH配置索引”的取值。

3. 确定小区是否为高速小区，确定“是否为高速状态（highSpeedFlag）”的配置。

4. 根据所选择的前导格式、规划的小区半径和“是否为高速状态（highSpeedFlag）”来确定Ncs的大小。

5. 选择根序列。注：高速低速情况下，需要根据Ncs选择根序列。低速情况下根序列配置和Ncs的配置没有很直接的关系，即不同的Ncs可以对应不同的根序列；注：相邻小区PRACH配置时需要考虑步骤6。

6. 根据Ncs的大小计算出生成64个前导码需要的根序列数N，即为本小区需要占用的根序列数，即第5步选则的根序列及随后的N-1个根序列都属于本小区使用的根序列。

LTE 中PRACH信道的配置参数主要有五个，都是小区级参数分别是：

?PRACH配置索引（prach-ConfigurationIndex）

?零相关配置（zeroCorrelationZoneConfig）

?根序列索引（rootSequenceIndex）

?是否为高速状态（highSpeedFlag）

?频率偏移（prach-FrequencyOffset）

PRACH信道原理

PRACH前导序列是由长度为839的ZC（Zadoff-Chu）序列组成，每个前导序列对应一个根序列μ。协议36.211中规定在一个小区中有64个前导序列。

一个根序列μ通过多次的循环移位产生多个前导序列。如果一个根序列不能产生64个前

导序列，那么利用接下来的连续的根序列继续产生前导序列，直到所有64个前导序列全

部产生。

根据随机接入循环偏移Ncs，可以得到生成64个前导序列所需的根序列μ个数。

因此为了减少信令开销，每个小区都选择连续的根序列μ。当知道第一个根序列μ，就可

以知道其余的根序列μ。那么在一个小区中只需要广播第一个根序列的编号Logical root sequence number即可。

邻小区的PRACH信道的配置

防止相邻小区之间相互干扰，相邻小区之间PRACH信道的配置需要考虑的配置参数有：

PRACH配置索引（prach-ConfigurationIndex）及频率偏移（prach-FrequencyOffset）

相邻小区间的PRACH信道的时域或频域位置尽可能错开。

根序列索引（rootSequenceIndex）

邻小区在进行根序列的配置时，应该避开其相邻小区已占用的根序列。

前台测试主要观察的三个指标

Reference signal received power (RSRP) 在协议中的定义为在测量频宽内承载RS的所有RE功率的线性平均值.

RS SINR 是信号与干扰和噪声比，顾名思义就是信号能量除以干扰加噪声的能量。一般将SINR中的S也认为是有用信号功率，则SINR等效于CINR。除了受基站间距离、参数配置等因素影响外，RS-SINR与还与网络负荷相关，网路负荷越高RS-SINR越差。因为如果邻区和服务小区间PCI如果模3不等，那么它们的RS就在频域上不重叠，空载时不会相互影响。随着邻区的负荷发生变化，本小区的RS所在的频域位置可能邻区的业务信道RE位置相同，

服务小区的RS SINR会受到邻区业务信道的干扰而下降。

RSRQ 不但与承载RS的RE功率相关，还与承载用户数据的RE功率相关，以及邻区的干扰相关，因而RSRQ是随着网络负荷和干扰发生变化，网络负荷

越大，干扰越大，RSRQ测量值越小。

覆盖优化的重点是解决信号弱覆盖、无主导小区覆盖和切换等问题.

天线在车外测得的RSRP<=-95dBm（天线在车内测得的RSRP<-105dBm）的区域定义为弱覆盖区域。

参考的无主导小区区域的判断条件是：

（1）RSRP>-100dBm（天线放置车外时为-95dBm）的小区个数大于等于4个；

（2）最强小区RSRP-次强小区的RSRP<6dB。

覆盖优化原则

原则1：先优化RSRP，后优化RS SINR；

原则2：覆盖优化的两大关键任务：消除弱覆盖；减轻交叉覆盖；

原则3：优先优化弱覆盖、越区覆盖区域，再优化无主导小区的区域；

原则4：对于调整方法，一般按先后顺序，考虑调整天线的下倾角、方位角、RS的发射功率、天线挂高，最后考虑迁站及加站。

S1接口支持的功能

SGW承载业务管理功能，例如建立和释放

UE在LTE_ACTIVE状态下的移动性管理功能，例如切换

S1接口的寻呼功能

NAS信令传输功能

S1接口管理功能，例如错误指示，S1接口建立等

网络共享功能

漫游和区域限制支持功能

NAS节点选择功能

初始上下文建立功能

S1接口的无线网络层不提供流量控制功能和拥塞控制功能。

X2接口支持的功能

支持连接态的UE在LTE系统内移动性管理功能

源eNodeB和目的eNodeB之间上下文的传输

源eNodeB和目的eNodeB之间用户面隧道控制功能

切换取消功能

负荷管理

小区间干扰协调

上行干扰负荷管理

X2接口管理和错误处理功能

跟踪功能

小区搜索过程是:1.检测PSCH 2.检测SSCH 3.检测下行参考信号 4.读取BCH