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发表于 2008-8-4 09:14:26 |只看该作者 |倒序浏览
1.几个概念

a)位置区:在GSM系统中,由于寻呼信道容量的限制,对移动台的寻呼消息不可能整网下发,就需要引入一个位置区的概念,在该位置区中包含许多小区,对移动台的寻呼是通过对移动台所在位置区的所有小区的寻呼来实现的。

b)位置更新:分为正常位置更新、周期性位置更新、IMSI附着位置更新。正常位置更新,也即跨位置区的位置更新,是指当移动台发现其存储器内的LAI和接收到的小区的LAI号不一致时,通知网络来更改它所存储的移动台的位置信息;周期性位置更新,是为了保持移动台和网络之间密切联系,让网络及时掌握移动台状况的位置更新,网络要求移动台每隔一定时间向网络发起周期性位置更新请求,这种位置更新叫周期性位置更新;IMSI附着位置更新,是指移动台开机时,移动台会向网络发送消息,把自己的开机状态告知网络,网络收到此消息后,根据其TMSI或IMSI号,将在系统数据库中注明该用户的当前位置等状态信息,并向移动台发送其当前小区的LAI。

c)寻呼容量:是指网络系统正常情况下,一个位置区内,单位时间内能够进行的最大寻呼次数。

2.问题的产生

移动台的位置更新通过专用控制信道(SDCCH)进行,位置更新次数过多,将使SDCCH的负荷加大,浪费系统的信道资源,同时也会增加MSC、HLR的负荷;另外,移动台进行小区更新需要约10s的时间,在此期间不能打出或打进电话。

一般情况下,每个移动交换中心(MSC)的控制区可分成若干个位置区。从减少位置更新频率、节约系统信道资源的角度来说,位置区设置得越大越好。但是,如果位置区过大,超过系统的寻呼能力,将会造成系统寻呼信令负荷过高,以至寻呼消息丢失,使寻呼成功率下降,并且低的寻呼成功率使得用户产生二次呼叫,会进一步增加系统寻呼负荷,以至进一步恶化寻呼成功率,严重情况下的恶性循环会导致系统瘫痪。所以位置区也不能设得太大。因此,在进行网络规划时,必须综合考虑位置区容量、信道资源与系统寻呼能力之间的平衡。

3. 寻呼原理分析

当一个LAC下的移动台被寻呼时,MSC就会通过基站控制器(BSC)向对应LAC范围内的所有小区发出寻呼请求。目前GSM网存在TMSI寻呼和IMSI寻呼两种寻呼方式。

在GSM系统中,每个用户都分配了一个惟一的IMSI,IMSI写在移动台的SIM卡中,长8字节,用于用户身份识别;TMSI由VLR为来访的移动用户在鉴权成功后临时分配,仅在该VLR管辖范围内代替IMSI在空中接口中临时使用,且与IMSI相互对应,长4字节。因此空中接口的寻呼信道在使用IMSI 方式寻呼时,寻呼请求消息中只能包含2个IMSI 号码,而使用TMSI 方式寻呼时,则可以包含4个TMSI号码。因此,使用IMSI 方式寻呼带来的寻呼负荷会比使用TMSI 方式寻呼增加一倍。

当MSC从VLR中获得移动台当前所处的位置区号(LAI)后,将向这一位置区内的所有BSC发出寻呼消息。BSC收到寻呼消息后,向该BSC下属于此位置区的所有小区发出寻呼命令消息。当基站收到寻呼命令后,将在该寻呼组所属的寻呼子信道上发出寻呼请求消息,该消息中携带有被寻呼用户的IMSI或者TMSI号码。移动台在收到寻呼请求消息后,通过随机接入信道(RACH)请求分配SDCCH。BSC则在确认基站激活了所需的SDCCH信道后,在接入许可信道(AGCH),通过立即指配命令消息,将该SDCCH指配给移动台。移动台则使用该SDCCH发送寻呼响应(Paging Resp)消息给BSC,BSC将Paging Resp 消息转发给MSC,完成一次成功的无线寻呼。

一般设置情况下,如果MSC在发出TMSI寻呼消息后,4~6s内没有收到Paging Resp 消息,则会再发送一次IMSI寻呼消息;如果4~6 s内仍没有收到Paging Resp消息,则此次无线寻呼失败,同时,MSC 将向主叫用户发送“用户暂时不能接通”之类的录音通知。

4. 寻呼参数设置

根据GSM的规范,公共控制信道(CCCH)的配置有两种方式:
a)CCCH和SDCCH共用,也叫组合BCCH,每个复帧传送3个寻呼组。
b)CCCH和SDCCH不共用,也叫非组合BCCH,每个复帧传送9个寻呼组。

寻呼组可作为寻呼信道(PCH)用来广播寻呼请求,同时也可作为AGCH用来回应手机的接入请求,即分配SDCCH。操作上,可将数个复帧组合在一起,形成一个寻呼周期,增加小区内的寻呼组数量。手机会周期性地监听所属的寻呼组,于是当手机作被叫时,会监测到基站发送的寻呼请求,并做出回应。

寻呼组设置较多意味着手机在监测到正确的寻呼组之前需要等较长时间,这样会增加寻呼的时间。寻呼组设置较少会由于手机较为频繁地接听寻呼组而缩短呼叫建立时长,缺点是手机会很费电。一个小区寻呼组的数量可以通过以下2个参数来调整:

a)接入许可保留块数(AGB):这个参数定义了每个复帧内AGCH专用的寻呼组数量。对于CCCH和SDCCH共用的小区,AGB取值为0~2;对于CCCH和SDCCH不共用的小区,取值为0~7;若使用小区广播信道(CBCH),则取值为1~7。它可以设成AGB=0,此时表示没有专用的AGCH,所有的寻呼组由PCH和AGCH共享;若设为AGB≥1,则表示保留寻呼组作为AGCH 专用信道。AGB的取值取决于小区话务量。

b)寻呼信道复帧数(MFR):这个参数定义了BTS的寻呼周期,即同一寻呼组传送寻呼请求的时间间隔,该参数的大小,直接关系到移动台对寻呼的响应时间。如MFR=9的意思是每一寻呼组,以每9个复帧的周期重复一次,也就是说属于某一特定寻呼组的移动台,必须每9个复帧监听一次,监听间隔时间大约是9×235ms=2。1s。

BTS通过寻呼组广播寻呼请求时,有以下几种可能的配置情况:
a)2IMSI;
b)1IMSIand 2 TMSI;
c)4TMSI。

根据网络设置的不同,信道设置包含mainBCCH的,属于CCCH和SDCCH不共用的情况。每个复帧 (时长为0。235 s)有9个寻呼组,在AGB值设置为1 的情况下,这9 个寻呼组包括1个AGCH和8个PCH,因此,每秒寻呼组数量为(9-AGB)寻呼组/0。235 s=34。04 寻呼组/s。

每复帧寻呼组可以传送4个TMSI寻呼或2个IMSI寻呼。1个TMSI寻呼占1个寻呼组的1/4,1个IMSI寻呼占1个寻呼组的1/2。网络系统中,若有约20%的寻呼次数采用IMSI寻呼方式,80%的寻呼次数采用TMSI寻呼方式,那么可以计算出:每100个寻呼中包括80个TMSI寻呼方式和20个IMSI寻呼方式,则每100个寻呼所需的寻呼组数目为

80×1/4+20×1/2=30
所以,每寻呼组的寻呼数为
100÷30=3。33
可以理解为,每寻呼组可以寻呼到3。33个手机。
在采用非组合BCCH情况下,转化为寻呼次数后,为
34.04×3.33=113。35(寻呼/s)
则非组合BCCH(NO COMB)情况下,每秒的最大寻呼为113。35次(即408060次/h)。

5. 每位置区允许的话务量

设置位置区话务容量时,一个重要原则就是位置区的大小不能超过其所能承担的最大寻呼容量。对此,先讨论一下一个位置区内寻呼容量和话务量的关系。

假设一个话务模型的平均通话时间为60s,短消息引起的寻呼比例为40%,话务引起的寻呼比例为60%。假设移动台第一次寻呼时响应的比例为70%,第二次寻呼时响应的比例为30%,其他情况可忽略不计,则每小时产生的被叫话务量为

408060×60%/(1+30%)/60=3138.9 (Erl)

若假定主被叫比例为1∶1,则可计算出一个位置区最多可容纳的话务量为

3139*2=6278(Erl)

该数据是建立在给定的话务模型,一定的BCCH、寻呼方式等几个条件下计算的结果,其中非组合BCCH方式,采用TMSI寻呼,可使一个位置区内可承载的话务量达到最大,位置区实际的话务容量还跟网络的实际情况和话务模型有关。但从上面假定的情况和计算结果看,基本可以得到这样的结论,为了保障网络的正常运行,每LAC最大话务容量要控制在6278Erl以下。(6278Erl为理论上100%负荷,设计冗余度 ?%)
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