主站切换时辅站基于竞争随机接入的问题分析.docx

主站切换时辅站基于竞争随机接入的问题分析案例上报省份：山东 案例上报人：牟晋洪一、 关键词随机接入、切换二、 案例分类1. 问题分类：接入类2. 手段分类：参数调整三、 优化背景在华为区域NSA路测过程中，发现锚点主站（MN, Master Node）切换时可以执行NR辅站（SN, Secondary Node）不变的MN切换，相关的路测事件截图如下：11:48:30时完成PCI 188的NR辅小区添加，11:49:29 MN切换时SN仍然在PCI 188的小区上，即完成SN不变的切换对于该特性，华为技术文档有如下描述：MeNB站内切换带SgNB时，目标MeNB小区只要打开NSA DC特性开关，且目标MeNB与SgNB间X2链路已建立，就可进行带SgNB切换MeNB站间X2切换时，若目标MeNB支持添加源SgNB小区，则MeNB切换时带SgNB；MeNB在站间X2切换时，若目标LTE不支持NSA DC或不支持与源SgNB小区建立DC，则在切换时不需要带SgNB切换，切换完成后重新判决是否发起SgNB Addition流程四、 NR辅站随机接入讨论MN切换必然要做随机接入，不变的SN是否也需要随机接入呢？从第一节的事件截图中可以看到，SN不变的MN切换过程中，SN上也发起了随机接入。

另一方面，从信令中可以看到：在携带LTE切换命令的RRC重配置信令中，有针对NR SCG的reconfigurationWithSync的消息根据协议38.331 5.3.5.3节描述，终端在这种情况下需要在PSCell（即SCG的SpCell）上发起随机接入1> if the UE is configured with E-UTRA nr-SecondaryCellGroupConfig (MCG is E-UTRA):2> if RRCReconfiguration was received via SRB1:3> submit the RRCReconfigurationComplete via the E-UTRA MCG embedded in E-UTRA RRC message RRCConnectionReconfigurationComplete as specified in TS 36.331 [10];3> if reconfigurationWithSync was included in spCellConfig of an SCG:4> initiate the random access procedure on the SpCell, as specified in TS 38.321 [3];至于为何要在不变的辅站上发起随机接入，个人认为最主要的原因在于SN PDCP层的加密密钥是从MN衍生的，MN的切换必然导致SN需要更新密钥，对应的UE侧也需要根据相同的规则计算密钥，对应的就是进行PDCP层重建。

此外，在协议37.340 10.7节中有描述：EN-DC并没有SN不变的MN切换，这种场景仅仅是target SN与source SN相同的一种特殊的MN切换场景，保持流程一致性是有必要的For an inter-Master Node handover without Secondary Node change, the source SN and the target SN shown in Figure 10.7.1-1 are the same node.五、 随机接入分类随机接入分为基于竞争的随机接入（CBRA, Contention-based random access）和基于非竞争的随机接入（CFRA, Contention-free random access）两种，通常CBRA用于初始接入、RRC重建、上行失步等场景、CFRA用于切换等场景，即根据UE的随机接入是自发发起还是受控发起进行区分MN切换流程中，SN的随机接入是受控进行的，因此理论上应该做CFRA，但根据协议38.331对信元的定义来看，ReconfigurationWithSync中对于PRACH信道的配置由spCellConfigCommon完成，如果缺失则沿用前一次下发的内容；而CFRA所需要的波束索引和随机接入前导索引由rach-ConfigDedicated完成，该部分内容为一次性生效，如果缺失则忽略。

从第二节的信令截图中可以看到，MN切换信令中指示SN发起随机接入的信令并没有携带rach-ConfigDedicated字段，表示UE需要在SN上发起CBRA，这显然不符合随机接入机制的划分依据六、 发起CBRA的原因推测对比查看SN初始添加时的RRC重配置信令，可以发现ReconfigurationWithSync中配置了rach-ConfigDedicated，即指示了CFRA所需的信息由于RRC重配置中关于SN的配置均为MN直接封装由SN转发过来的消息，因此需要去前序的X2接口信令中找原因在新增SN的SgNB addition request中可以看到，eNB将UE对NR的测量结果（即基于测量配置PSCell场景下UE上报B1事件中的信息）转发给了gNB（注，此次路测没有进行网管的信令跟踪，该截图来自于烟台本地调测时的信令跟踪），因此SN可以根据该信息分配UE做CFRA所需的信息，并随SgNB addition request ack返回给MN，随后封装在RRC重配置消息中一起下发给UE而在MN切换时，由于并不涉及SN的测量及上报过程，因此在对应的X2切换流程中并不包含NR的测量消息，导致SN没有返回CFRA所需的信息。

五、不做CFRA的原因分析为何SgNB addition request中包含NR测量信息才能在后续发起CFRA呢，原因在于NR与LTE在随机接入资源分配上的差异：NR中，SSB按照时分的方式进行波束扫描，其中N41频段最大可以配置8波束，每个波束覆盖极窄的横向/纵向的范围，为了保证终端在接入网络阶段就充分发挥mMIMO的优势，NR中引入了的RACH机会的概念，其中不同的RACH机会又与不同的SSB进行绑定，每个RACH机会都类似于LTE有64个前导，但RACH机会与SSB支持多对一、一对一、一对多等三种绑定关系对于不同的绑定关系，基于竞争/非竞争的前导个数也有不同的分配方式详见协议38.213 8.1节A UE is provided a number of SS/PBCH blocks associated with one PRACH occasion and a number of contention based preambles per SS/PBCH block per valid PRACH occasion by ssb-perRACH-OccasionAndCB-PreamblesPerSSB. If , one SS/PBCH block is mapped to consecutive valid PRACH occasions and contention based preambles with consecutive indexes associated with SS/PBCH block , , per valid PRACH occasion start from preamble index 0. If , contention based preambles with consecutive indexes associated with SS/PBCH block , , per valid PRACH occasion start from preamble index where is provided by totalNumberOfRA-Preambles and is an integer multiple of . 因此，对于CBRA场景，终端在做完小区SS-RSRP测量后，会选择信号最好的一个SSB并在这个SSB关联的RACH机会上发起随机接入，gNB通过接收随机接入前导的RACH机会就能判断出UE当前的最优SSB波束。

对应的，如果需要UE发起CFRA，那么gNB也需要预先知道UE当前的最优SSB七、 如何实现CFRA那么在SN不变的MN切换流程中，如何实现SN的CFRA呢？虽然目前暂未在协议中找到关于SgNB addition request ack消息中携带CFRA相关消息的依据，但从基站的网络能力来看，在现网Option 3X架构下，当UE完成SN添加并使用NR信号做业务时，基站可以配置多个波束让UE进行测量，以确定一个最优的收发波束对，因此基站可以知道每个UE当前的最佳波束方向以测试信令截图为例， SN给UE配置了4个NZP-CSI-RS作为1个集合参考协议38.331相关解释，repetition字段缺失表示为默认值off，即UE不应该假设资源集中的CSI-RS资源在相同的空域发送，因此用于完成基站侧下行发送波束的训练UE完成测量并反馈后，基站即可知道该UE的最优NZP-CSI-RSNZP-CSI-RS和SSB的发射波束方向都是由基站实现的，因此基站有能力通过UE的最优NZP-CSI-RS完成对最优SSB的反推八、 结论现网MN切换时不变的SN需要发起CBRA流程，但SN在理论上具备使用CFRA完成重新接入的能力，既减少了随机接入过程中冲突解决流程的时延，又能避免出现冲突解决失败导致的二次接入。

这在极大程度上降低了SN重新接入的时延，能够改善MN切换过程中5G速率下降的问题目前在华为的产品文档中没有发现相关的参数配置，仅有一项说明：在NSA和SA场景下，下行数据到达时如果上行不同步，则会发起基于竞争的随机接入，而不是LTE中的基于非竞争的随机接入，这种场景与此文描述的情况相似烦请省公司联系华为进行落实：在“MeNB Handover without SgNB Change”的流程中，SgNB的重接入过程是否可以使用CFRA完成。