Détection et diagnostic des collisions PCI en LTE/5G NR
Comment détecter et résoudre les collisions et confusions PCI en LTE et 5G NR. Méthode de diagnostic terrain avec décodeur L3, impact sur les handovers et stratégies de planification.
Les collisions PCI (Physical Cell Identity) sont l’une des causes les plus sous-estimées de dégradation de performance réseau. Un PCI mal planifié provoque des échecs de handover, des mesures corrompues et des interférences invisibles aux outils classiques de monitoring. Ce guide explique comment les détecter sur le terrain et les résoudre.
Qu’est-ce que le PCI ?
Définition et structure
Le PCI (Physical Cell Identity) est l’identité physique d’une cellule, utilisée par le terminal pour distinguer les cellules voisines. Il est composé de deux éléments :
- PSS (Primary Synchronization Signal) : identifiant N_ID_2, valeurs 0, 1 ou 2
- SSS (Secondary Synchronization Signal) : identifiant N_ID_1, valeurs 0 à 167
La formule est : PCI = 3 × N_ID_1 + N_ID_2
Cela donne 504 PCI possibles en LTE (0 à 503) et 1008 PCI en 5G NR (0 à 1007).
Rôle du PCI dans la procédure de mesure
Quand un terminal effectue une mesure des cellules voisines (suite à un événement de mesure RRC), il identifie chaque cellule par son PCI. Le terminal rapporte au réseau : “j’ai détecté PCI 45 avec RSRP -82 dBm”. Le réseau utilise cette information pour décider d’un handover.
Si deux cellules voisines partagent le même PCI, le terminal ne peut pas les distinguer. C’est la collision PCI.
Types de problèmes PCI
Collision PCI
Une collision PCI se produit quand deux cellules voisines (détectables simultanément par un terminal) ont le même PCI.
Conséquence : le terminal rapporte un seul MeasurementReport pour deux cellules physiquement distinctes. Le réseau ne peut pas déterminer vers quelle cellule effectuer le handover, ce qui provoque :
- Échecs de handover (HO failure)
- Handover vers la mauvaise cellule
- Rétablissement RRC (RRC Re-establishment) avec interruption de service
Confusion PCI
Une confusion PCI se produit quand une cellule voisine a le même PCI qu’une cellule connue dans la liste de voisinage, mais sur un site différent.
Conséquence : le réseau interprète le MeasurementReport comme référant à la cellule connue et ordonne un handover vers celle-ci, alors que le terminal détecte en réalité une autre cellule. Le handover échoue systématiquement.
Problème mod 3 (PSS collision)
Même sans collision PCI complète, deux cellules voisines partageant le même N_ID_2 (c’est-à-dire PCI mod 3 identique) posent un problème spécifique.
Le PSS est le premier signal détecté par le terminal lors de la recherche de cellule. Deux cellules avec le même N_ID_2 génèrent des interférences sur le PSS, ce qui dégrade :
- La précision de synchronisation temporelle
- La qualité de l’estimation de canal
- La mesure RSRP (biais de mesure)
Règle pratique : deux cellules co-site (même site, secteurs adjacents) ne doivent jamais avoir le même PCI mod 3. La planification standard utilise les triplets {0, 1, 2} pour les trois secteurs d’un site.
| Secteur | PCI mod 3 recommandé |
|---|---|
| Secteur 1 (0°) | 0 |
| Secteur 2 (120°) | 1 |
| Secteur 3 (240°) | 2 |
Détection sur le terrain avec un décodeur L3
Méthode 1 : analyse des MeasurementReport
En capturant les messages RRC Layer 3 pendant un drive test, vous pouvez détecter les collisions PCI en analysant les MeasurementReport :
- Capturer les messages RRC via l’interface DIAG du modem
- Extraire les PCI détectés dans chaque MeasurementReport (champ
physCellId) - Corréler avec la position GPS pour identifier les cellules physiques correspondantes
- Rechercher les doublons : si le même PCI apparaît avec des RSRP très différents selon la position, il y a probablement collision
Méthode 2 : analyse des échecs de handover
Les collisions PCI se manifestent par un pattern caractéristique dans les logs L3 :
MeasurementReportavec PCI cible et bon RSRPRRCConnectionReconfiguration(ordre de handover vers ce PCI)RRCConnectionReestablishmentRequest(échec du handover)- Cause :
handoverFailure
Si ce pattern se répète systématiquement dans une zone spécifique, une collision PCI est probable.
Méthode 3 : scan cellulaire passif
Un scan de toutes les cellules détectées sur un trajet permet de construire une carte PCI. Les étapes :
- Activer le mode scan continu sur l’outil de mesure
- Enregistrer chaque PCI détecté avec son RSRP, sa fréquence (EARFCN/NR-ARFCN) et la position GPS
- Générer une carte PCI superposée à la carte de couverture
- Identifier visuellement les zones où deux marqueurs de même PCI se chevauchent
Cette méthode est la plus fiable car elle ne dépend pas de la configuration de la liste de voisinage.
Impact quantifié sur les performances
Taux d’échec de handover
Dans un réseau bien planifié, le taux d’échec de handover cible est inférieur à 2%. Une collision PCI dans une zone de handover peut faire monter ce taux localement à 15 à 30%.
Dégradation RSRP due au mod 3
La collision mod 3 entre cellules co-site peut introduire un biais de mesure RSRP de 1 à 3 dB. Cela semble faible, mais en bord de cellule (où le RSRP est déjà proche du seuil de handover), ces 3 dB peuvent retarder ou empêcher un handover nécessaire.
Pour comprendre l’impact du RSRP sur les décisions de handover, consultez notre guide terrain RSRP, RSRQ, SINR.
Impact sur le SINR
Deux cellules avec le même PCI émettent des signaux de référence identiques. Le terminal ne peut pas les séparer par traitement du signal, ce qui dégrade le SINR mesuré de 3 à 10 dB dans la zone de chevauchement.
Stratégies de résolution
Replanification PCI
La résolution définitive passe par une replanification PCI. Les contraintes à respecter :
- Pas de collision : deux cellules voisines ne doivent pas avoir le même PCI
- Pas de confusion : le PCI doit être unique dans le voisinage étendu (cellules voisines de voisines)
- Règle mod 3 : les secteurs co-site doivent avoir des N_ID_2 distincts
- Distance de réutilisation : un PCI ne doit être réutilisé qu’à une distance suffisante (typiquement > 5 km en milieu urbain)
Algorithme de planification
Un algorithme de planification PCI efficace utilise la théorie des graphes :
- Construire un graphe de voisinage (chaque cellule est un nœud, chaque relation de voisinage est une arête)
- Appliquer un algorithme de coloration de graphe avec 504 couleurs (ou 1008 en NR)
- Ajouter les contraintes mod 3 comme contraintes supplémentaires
- Optimiser pour minimiser la distance de réutilisation
Mise à jour de la liste de voisinage (ANR)
En complément de la replanification PCI, vérifiez que la fonction ANR (Automatic Neighbour Relation) du réseau est correctement configurée. Un ANR défaillant peut créer des confusions PCI en ajoutant des relations de voisinage incorrectes.
Spécificités 5G NR
PCI étendu
La 5G NR double le nombre de PCI disponibles (1008 vs 504 en LTE), ce qui réduit la probabilité de collision. Mais avec la densification des réseaux 5G (small cells), le nombre de cellules par zone augmente également.
SSB et beamforming
En 5G NR, les SSB (Synchronization Signal Blocks) sont beamformés. Chaque faisceau porte le même PCI mais un SSB Index différent (0 à 7 en sub-6 GHz, 0 à 63 en mmWave). Le terminal distingue les faisceaux par leur SSB Index, pas par leur PCI.
Attention : une collision PCI en 5G NR affecte tous les faisceaux SSB de la cellule simultanément. L’impact est donc amplifié par rapport au LTE.
Interaction avec le RSRP en 5G NR
Le SS-RSRP en 5G NR est mesuré sur les SSB. Une collision PCI entre deux cellules NR crée une ambiguïté sur le SSB de référence, ce qui peut fausser la mesure SS-RSRP. Pour approfondir les indicateurs RF et leur interprétation, consultez notre guide des KPIs essentiels RAN LTE/5G.
Checklist terrain
Avant chaque campagne de drive test, intégrez ces vérifications PCI :
- Exporter la liste des PCI du réseau et vérifier l’absence de collision dans les zones de test
- Configurer l’outil de capture pour enregistrer tous les PCI détectés (serving + voisines)
- Activer le décodage L3 complet pour capturer les MeasurementReport
- Après le test, générer une carte PCI et croiser avec la carte de handover failure
- Documenter chaque collision détectée avec les coordonnées GPS, les PCI impliqués et le RSRP de chaque cellule
Conclusion
Les collisions PCI sont un problème de planification qui a un impact direct et mesurable sur l’expérience utilisateur. Leur détection nécessite un accès aux messages Layer 3 et une corrélation avec les données de géolocalisation. Un décodeur L3 capable de parser les MeasurementReport en temps réel et de les superposer sur une carte est l’outil le plus efficace pour identifier et documenter ces problèmes.
Pour aller plus loin
Fondatrice HiCellTek. +15 ans dans les télécoms, côté opérateur, côté éditeur, côté terrain. Construit l'outil terrain que les ingénieurs RF méritent.
Demandez une démo personnalisée de HiCellTek, diagnostic réseau 2G/3G/4G/5G sur Android.