室内电梯2G/3G互操作优化

      某大厦坐落于深圳CBD区域，由于存在物业问题，导致3G分布系统迟迟未能开通，目前楼内2G分布正常运行，该楼主要以写字办公为主。随着3G的正式商用，近期陆续有VIP用户反映在该楼电梯内出现脱网的现象。

      楼宇的周边环境见图所示，附近有电信枢纽WCDMA室外宏蜂窝。 
 
      分析方法与优化思路

      1.现象分析

      通过现场确认，在排除2G/3G邻区漏配、终端及硬件等问题后，确认该问题属典型的电梯快衰落现象，即在电梯门关闭的瞬间，由于信号的快速衰落，使得UE在较短的时间内无法完成正常的重选、切换过程，从而导致脱网的出现。 

      出现该问题的原因主要是室外3G信号质量足够好(室外信号在电梯口的EC/NO为-12～-14dB)，导致在进入电梯前，仍然无法满足重选门限(3G低于-14dB进行测量)，当UE进入电梯关门后的瞬间，信号开始快速衰落，从开始衰落至信号到达脱网的过程当中，如果时长不足于支撑UE进行重选的行为，则发生脱网，一般在脱网后UE会通过重新搜索网络选择上2G的信号，此过程也就会影响用户的实际感受。 

      在电梯场景中，除了要考虑电梯内外信号的重选条件外，应该同时考虑用户在进电梯的过程当中进行业务请求的可能，这里存在两种情况： 

      情况1：假设用户在小区重选前进行CS12.2K语音业务的呼叫，此时用户是在电梯外的3G小区下进行的业务请求，为了让用户能安全地从室外3G小区过渡至室内2G小区，这里需要考虑两个过程，即RRC连接与切换：a)应保证UE在电梯外小区下成功地完成RRC连接，否则，无法保证用户正常完成一下步动作(即由室外3G小区切换至室内2G小区)；b)在完成RRC连接的情况下，需要成功完成切换过程。因此，以上两个过程，需要保证在电梯门关闭后，信号出现衰减至一定程度之内(即UE能与网络作出信息交互的极限能力之内)，有足够的时间保证UE完成这两个过程，否则会出现呼叫失败、切换失败或者掉话等情况，假设T1为RRC连接时间，T2为切换所需时间，T0为信号衰减至极限时间，需要满足T1+T2<=T0，才能保证正常的业务。 

      情况2：假设用户在小区重选后进行CS12.2K语音业务的呼叫，即说明UE已经正常完成小区重选的过程，此时用户是在电梯内的2G小区下进行起呼，此时是UE没有受到电梯脱网的影响。因此，在情况2中只要保证UE能正常完成小区重选过程，就可以说UE是安全的，这也就需要小区重选的时间小于信号衰减至极限的时间；假设信号衰减时长为T0，小区重选时间为T3，即要求T3<=T0，否则会出现小区重选失败的现象。 

      2.时延分析

      通过现象分析，可知只要确认T0、T1、T2、T3的时间，即可知道UE在进入电梯的过程当中是否安全，以下对这各个流程及时延进行简要分析。 

      RRC连接时延

      当UE需要和网络建立连接时，包括位置区或路由区更新、业务请求、寻呼响应等场景，UE根据系统广播的参数信息在RACH信道发起RRC连接建立请求，UTRAN分配一定的资源为UE建立信令无线承载(SRB，Signal-lingRadioBearer)，建立UE到无线接入网UTRAN接入点的信令承载，为UE和UTRAN提供信令传输通道。 

      信令开始点为UE发起RRCCONNECTIONREQUEST消息；信令结束点为UE向RNC发起的RRCCONNECTIONSETUPCOMPLETE消息。结合路测数据，目前现网中RRC连接的时延一般为500ms左右，即T1=500ms。 

      切换时延

      切换的过程包含2D起压模和3A切换事件。信令开始点为UE根据2D门限触发2D事件的测量报告的上报；信令结束点为CN发“IuRe-leaseCommand”消息给RNC释放资源。现网2D和3A的切换时间差分别设置为640ms、100ms，从路测上看时延一般为1s左右，即T2=1s。 

      重选时延

      重选的过程包含测量和目标小区选择两个环节。第一环节：根据S准则启动测量;第二环节：根据R准则来进行邻区排序，选择R值的小区作为重选目标小区。 

      由于重选过程属手机行为，并不需与网络间进行交互，尽管有重选判决时间Tresecitions，但在实际路测当中，一般的路测软件是无法获取小区重选的过程时间。通过高通路测软件QXDM及分析软件APEX可获取手机的底层消息，从而可确认UE的起测量时间点及完成重选后在2G网络的位置更新时间点。 

      分别选取不同的重选配置参数进行实验研究，获取合适的重选时延，具体设置与测试时延。从三种配置的测试结果来看，默认值的重选时延，为8.5s；配置1与默认值相差不大，为7s左右；配置2的重选时延最小，为3.5s，主要跟小区重选的计时器调整有关。 

      信号衰落时延

选取联通大厦室内高层电梯作为研究对象，研究电梯在关门后脱网的时延及UE信息交互的极限。 

从以上测试结果可看出，从电梯完全关闭到信令交互的极限时间BE=4.7s，此时EC/IO约为-16dB，场强为-116dBm；从电梯完全关闭到手机脱网的时间共为BC=5.9s，此时EC/IO约为-17.88dB，场强为-118dBm。 

假设信号开始衰减的时间点为D，信号衰落的最后极限为E(非脱网点)，即T0=DE。这里的D点有两种情况，一是信号在电梯门关闭之前就开始衰落，二是在电梯门关闭之后开始衰落。在实际测试过程中，信号在电梯门关闭之前衰落并不明显，所以可以忽略第一种情况，即T0的最小值可以近似地认为是DE=BE=4.7s。 

优化实施和应用

      通过上面的现象分析可知，在用户进入电梯过程中，存在两种情况：1)用户在小区重选前进行CS12.2K语音业务的呼叫；2)用户在小区重选后进行CS12.2K语音业务的呼叫。在情况1的时候，需要保证T1+T2<=T0；在情况2的时候，需要保证T3<=T0。结合上面的时延分析可知： 

      对于情况1，T1+T2=1.5s，T0=BE=4.7s，能满足T1+T2<=T0的条件，说明在现网的切换配置参数可满足该种情况的需求；另外，由于该种情况已完成小区重选，可以将D点的EC/IO近似地看作小区重选的门限，即-14.28dB，UE应该在低于-14.28dB开始进行测量，由于目前测量门限为-14dB，可满足需求。 

      对于情况2，在现网重选配置参数下，T3=8s，无法满足T3<=T0，当参数配置为2的时候，T3=3.5s，可满足条件，因此建议在电梯场景中重选参数采用配置2。 

      通过实际测试验证，当满足T1+T2<=T0且T3<=T0的情况下，并由T1+T2推出的D点位置作为起测量门限，重选成功率有明显的提升。