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LTE各种状态(连接态、同步、激活)的用户数和定时器含义简析

 达坂城大豆 2018-03-28
翼恋优梦 10-28 09:57

1概述

在日常定位问题时,通常需要关注小区的用户数,但是小区用户数有多个统计指标,容易混淆。本文主要针对LTE各种状态用户数进行说明,结合UE各种状态及相关定时器进行讲解,便于大家学习。

2用户数话统类型2.1L.Traffic.ActiveUser.DL.Avg(Max) :下行平均激活用户数

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测量点:该类指标基于采样时刻用户的状态进行统计。在小区范围内,每1毫秒采样所有UE(处于连接态),并判断其下行缓存是否有数据,得到此时有数据的用户数。在统计周期末,取这些采样值的平均值作为下行缓存中有数据的平均用户数。

2.2 L.Traffic.User.Ulsync.Avg (Max ):小区内平均上行同步用户数

测量点:该类指标基于采样周期点用户当前状态统计。在小区范围内,在采样周期内统计同步用户数作为采样值,采样周期为1秒,在统计周期末,取这些采样值的平均值作为该指标值。在采样周期内统计小区内上行同步用户数作为采样值,采样周期为1秒,在统计周期末,取这些采样值的最大值作为本指标值。

2.3 L.Traffic.User.Avg(Max) :小区内的平均用户数

测量点:该类指标基于采样周期点用户当前状态统计。在小区范围内,定期采样所有UE(RRC连接态),统计得到此时的用户数,采样周期为1秒,在统计周期末,取这些采样值的平均值和最大值作为相应指标值。

※共同点:都是RRC连接态用户数。

区别:1-3统计条件越来越放宽。平均激活用户数同步用户数平均用户数。

3 UE 状态介绍

UE的几种状态,以及UE在几种状态里面是如何相互转换的。

UE总的说来有2种状态RRC-Idle和RRC-Connected,在RRC-Connected的状态下,又分成了2种子状态,一种是Scheduled(不同模块的人有时又叫激活态,或者同步态),另一种是Non-Scheduled(不同模块的人有时又叫去激活态,或者失步态)。

分类

RRC-Idle

RRC-Connected(连接态)

Scheduled

Non-Scheduled

名称

Idle态

调度态/激活态/同步态

非调度态/非激活态/失步态

意义

UE不在网

UE在网而且上行一直同步,有PUCCH资源,可以进行正常的调度

UE在网但上行失步,释放PUCCH资源,不能进行正常的调度

以上状态可以用下图辅助理解。

3.1 TA 同步原理

首先要了解重同步的原理和目的。当UE在发起接入之前,先通过PSS和SSS进行了下行同步,开始可以正常地接受发自eNB的信号。但这也只是单向的,eNB也需要知道UE发送过来的信号和自身有多少时偏,并实时进行调整,以保证可以正确地解调UE发送的信号,所谓“上行同步”,我们所指的重同步,都是指上行的重同步。

3.2 上行同步流程

上行同步的过程,首先由基带通过信号测量测出来时偏,然后上报到L2,L2以TA MCE的方式(PDSCH含重传),下发给UE(UE 会回复TA ACK),供UE调整自身的发送时刻,以满足eNB对信号的解调时间要求。这里面的任何一个环节出错,都可能造成“TA超时”,也就是上行失步。

3.3 同步定时器

对于用户进入失步状态,有两个定时器,一个是“上行时间对齐定时器”,另一个就是“上行同步定时器”,关于两个定时器的描述分别见下:

  • 上行时间对齐定时器(ms

协议中定义的TA同步定时器,对应331的定义,取值是一些值sf表示子帧的意思也就是XXms,如果该定时器超时则UE会进入上行失步状态。

TimeAlignmentTimer information element

-- ASN1START

TimeAlignmentTimer::= ENUMERATED { sf500, sf750, sf1280, sf1920, sf2560,sf5120, sf10240, infinity}

-- ASN1STOP

该定时器eNB通过标口配置给UE,eNB和UE同时都在维护这个定时器。协议里明确定义了UE收到一次TACMD的MCE的时候就会重启这个定时器,因此eNB为了保证与UE同步并且保证UE确实收到了TACMD,eNB在收到了UE针对TAMCE反馈的ACK之后才重启该定时器。

所以说从UE侧来看,如果UE在一定的时间内收到TACMD,就会重启该定时器,该定时器就不会超时,UE也就不会进入失步状态;另外UE如果一直没有收到TACMD,不会重启该定时器,如果该定时器超时,则UE就会进入失步态。

321协议里明确定义了UE进入失步状态的动作:

- whentimeAlignmentTimer expires:

- flush all HARQ buffers; ---刷HARQbuffer,也就说重传的都不会重传了。

- notify RRC to release PUCCH/SRS; ---这个最关键,通知UE的RRC释放PUCCH/SRS空口资源,PUCCH包含SR,CQI等一些固定分配给该UE的无线资源。

- clear any configured downlink assignments anduplink grants.---把所有的上下行的传输配置都清空了。

MML帮助文档描述如下:

  • 上行同步定时器(s

该定时器是HW实现时候增加的一个定时器,该定时器超时之前eNB需要一直维护TA发送保证UE一直在上行同步状态,如果该定时器超时,则eNB停止发送TACMD 进入NoTA状态,也就是eNB不在维护该用户的上行同步状态,该定时器重启的触发条件是有上下行Drb数据到达,也就是说如果UE一直在做业务,那么eNB就会一直维护该用户的上行同步。如果用户一段时间都没有业务,那么eNB就会停止发送TACMD给该用户,那么该用户经过上行时间对齐定时器没有收到TACMD就会进入失步状态。

该定时器的意思:eNB需要维护有业务需求的用户保持在上行同步状态,如果该用户长时间无业务,该用户可以进入失步态。

MML帮助文档描述如下:

3.4 同步态与失步态分析

36.913 7.2.1描述,对eNodeB来说,用户可包括Active(RRC_CONNECTED) 和Camped(RRC_IDLE)状态,Active 态eNodeB可感知该用户的存在,而IDLE态仅MME可感知用户的存在;对于Active态在eNodeB内部又区分同步态和失步态。

对于在一定时间内无数据传输的用户,eNodeB将用户由同步态转入失步态,可节省空口信令(诸如TA MCE、MR)和物理信道(SRS, PUCCH CQI等)资源开销,可以减轻系统负荷和节省空口资源。

对于在失步态终端,当用户有数据需传输的时候,通过触发重同步过程(随机接入+重配置),失步态用户可以在较短时间(小于10ms)内转入到同步态,不影响数据传输的及时性和用户体验。

相比用户一定时间内无数据释放用户,等用户有数据传输再发起重新接入的不活动定时器超时释放机制,引入失步态即可以缩短业务重新建立时间,也可以减少部分系统信令开销。但减少信令开销这一点并非绝对,是否能减少跟网络业务模型和用户行为相关,相关参数需要针对每个网络业务模型特点有针对性进行配置和优化。

4 同步定时器和不活动定时器影响

引入失步态以及不活动定时器的设置,需要结合相应局点话务模型,识别网络平均用户的发包间隔,做有针对性的参数设置;参数设置合理,引入失步态相比不引入失步态,可以减少Caps和信令开销,若不合理,则反而有负增益。

  • 若用户来包间隔很短,比如 10s来包,则不活动定时器不会超时,同步定时器设置太短会造成频繁失步重同步,增加CPU开销,也很难改善接入用户数。此时引入失步态是负作用。

  • 若用户来包间隔为10s 20s,那么每10s就进入IDLE释放一次,但用户没隔多久就又接入,增加了Caps;而如果此时不活动定时器改为2030s,并且设置合理的同步定时器让UE主动失步,相比10s的不活动定时器设置,失步用户数增多的开销少于没有失步机制时增多的Caps开销,整体信令数目可能减少,反而对CPU有收益。

  • 而如果用户来包间隔超过20s(比如30s40s),那么不活动定时器维持10s,是合理的。

所以,调整同步定时器后用户数的增加情况和终端话务模型强相关。

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