整理隨機接入成功率的研究分析

1、精品文檔隨機接入成功率的研究分析1.1.1 隨機接入成功率研究簡介隨機接入成功率是無線網(wǎng)絡(luò)的一個重要性能，良好的隨機接入性能也使得DT測試中的DT接通率在接入過程中得到保障。一般來 說，網(wǎng)絡(luò)(尤其是市區(qū)網(wǎng)絡(luò))的隨機接入性能處在一個非常好的 水平上，但在現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計中總有一些小區(qū)的隨機接入失敗較多，為研究隨機接入失敗對網(wǎng)絡(luò)的影響特別是對用戶感受的影響，本次DT測試優(yōu)化以此為專題進(jìn)行相關(guān)研究，從理論上研究手機從 IDLE模式下進(jìn)行隨機接入的信令流程，及其相應(yīng)的觸發(fā)原因和 機理。研究分析手機隨機接入失敗的原因和相應(yīng)的解決思路和方 法及愛立信交換機中與隨機接入性能有關(guān)的統(tǒng)計計數(shù)器和小區(qū) 參數(shù)介紹等。1.1

2、.2 手機空閑狀態(tài)的活動開機后手機將進(jìn)行人工或自動的網(wǎng)絡(luò)選擇(PLMN Selection )， 經(jīng)過小區(qū)選擇(Cell Selection )和小區(qū)重選(Cell Reselection ) 選擇合適的小區(qū)，并根據(jù)所選的小區(qū)廣播信道(BCCH廣播的系 統(tǒng)信息進(jìn)行其它如周期登記、位置更新、小區(qū)重選、 收聽尋呼等 空閑狀態(tài)的活動。下圖直觀地表示了手機開機后的一些行為。Mode SelectionSsi"viceLA - Localk>ii cirea LU = Location updating手機空閑狀態(tài)的活動示意圖1.1.3 隨機接入過程（RANDOM ACCESS隨機接入過

3、程是一個信道申請過程。 從廣義上說，這個過程始于 移動臺（MS，當(dāng)處于空閑狀態(tài)（IDLE MODE下的MS需要與網(wǎng) 絡(luò)建立通信連接，MS就在RACH隨機接入信道）上向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一 條稱作“信道申請” （CHANNEL REQUES消息的報文來向系統(tǒng) 申請一條信令信道，網(wǎng)絡(luò)將根據(jù)信道請求需要來決定所分配的信道類型。報文中有用信令消息只有 8bit ，其中有 3bit 用來提供 接入網(wǎng)絡(luò)原因的最少指示（對于 PHASE1 標(biāo)準(zhǔn)，該建立原因只用 3bit ；對于 PHASE 2 標(biāo)準(zhǔn)，由于引入半速率的概念，建立原因 所占的比特最多可達(dá)到 6bit ），如緊急呼叫、位置更新、響應(yīng) 尋呼或主叫請求等， 在

4、網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況下， 系統(tǒng)可以根據(jù)這些粗 略的指示來分別對待不同接入目的信道申請 （哪些類型的呼叫可 以接入網(wǎng)絡(luò)，哪些類型的呼叫將被拒絕），并為它們選擇分配最 佳類型的信道。 在這一指示中，由于信道容量的限制， 顯然不能 將移動臺想要傳送的所有消息全部發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)， 如申請信道的具 體原因、用戶身份及移動設(shè)備的特性等（這些消息在SABM肖息中發(fā)送）。另外5bit是移動臺隨機選擇的鑒別符（這是對于PHASE 1 標(biāo)準(zhǔn)，對于 PHASE2 標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的可變?yōu)?2bit ），它并不用來 向網(wǎng)絡(luò)提供信息，其目的是使網(wǎng)絡(luò)能區(qū)分不同 MS所發(fā)起的請求， 網(wǎng)絡(luò)此后將向移動臺發(fā)送的 “立即指配命令” （含有所分配

5、信道 的信息）中會再次將鑒別符發(fā)還給移動臺， 移動臺會通過網(wǎng)絡(luò)返 回的鑒別符和本身所發(fā)送的鑒別符相比較來判斷該信息是否是 網(wǎng)絡(luò)發(fā)還給自己的。但它只有 5bit ，最多只能同時區(qū)分 32個 MS， 不保證兩個同時發(fā)起呼叫的 MS的隨機鑒別符一定不同。要進(jìn)一 步區(qū)分同時發(fā)起請求的MS還要根據(jù)Um接口上的應(yīng)答消息。信 道請求消息只在BSS內(nèi)部進(jìn)行處理。BTS在對移動臺的“信道申請” （CHANNEL REQUES消息正確 解碼后，它將把“信道請求”（CHANNELEQUIRED的報文通過ABIS接口發(fā)送給BSC并附上BTS對該MS到BTS傳輸時延（TimingAdva nee）的估算（這一指示對啟動

6、定時提前控制很重要）及本 次接入原因等附加信息，BSC收到此消息后，將根據(jù)接入原因及 當(dāng)前系統(tǒng)資源情況的判斷， 為該次請求選擇一條相應(yīng)的空閑專用 信道SDCC供MS使用。但所分配的信道及其相關(guān)的地面資源是 否可用，還需BTS作應(yīng)答證實，這個程序的完成是通過 BSC向 BTS發(fā)送一條”信道激活”（CHANNEL ACTIVE勺報文來查詢相 應(yīng)的地面資源（傳輸電路等）是否可用，該報文指明激活信道所 需的全部屬性， 包括信道類型、工作模式、物理特性和時間提前 量等。BTS在準(zhǔn)備好相應(yīng)的資源后，將返回一條“信道激活證實”（CHANNEL ACTIVE ACK的報文來答復(fù) BSCBTS完成指定信道的激活

7、后，BSC將在MS接收“信道請求”的同 一 CCCH公共控制信道）時隙（TS0）即AGC（接入允許）信道 以無證實方式發(fā)送一條“立即指配”或“立即指配擴(kuò)展”的消息 來向移動用戶分配專用信令信道。BTS在下行CCC信道的任何 部分都可發(fā)送“立即指配”或“擴(kuò)展的立即指配”，這就需要 MS對CCC啲所有信息塊都進(jìn)行偵聽。所分配的信道類型（TCH 或 SDCC，H 信道模式設(shè)置為指令）由運營者決定。在啟動立即指 配命令的同時網(wǎng)絡(luò)啟動定時器 T3101。“立即指配”或“擴(kuò)展的 立即指配”消息包括：指配信道的描述（新的頻率序列，MAIO，HSN ； “信道請求”的信息字段和接收到“信道請求”幀的縮 減幀號

8、碼（縮減幀號是根據(jù) BTS收到信道申請時的TDMA幀計算 出來的一個取值范圍較小的幀號）；初始化時間提前量；起始時 間指示（可選）；初始化最大傳輸功率以及有關(guān)隨機參考值。每 個在AGC信道上等待分配的MS可以通過比較參考值來判斷這個 分配信息的歸屬，以避免爭搶引起混亂。MS收到立即指配命令后，通過對該消息的解碼，如果認(rèn)為隨機 鑒別符和縮減幀號值都符合要求， MS就會將本身的收發(fā)配置調(diào) 整到指定信道上來，并按照BSC指定的TA值和初始化最大發(fā)射 功率（CCHPW/F開始傳輸信令。此后將將繼續(xù)進(jìn)行信令的接續(xù)以 及鑒權(quán)、加密、TMSI再分配等。下圖信令連接建立流圖簡介了 隨機接入的過程。MSCBSC

9、BTSMSCHANNEL REQUEST才CHANNEL REQUIRED<CHANNEL ACTIVATION»CHANNEL ACTIVATION ACKNOWLEDGE<imELIATE ASSIGN COMMAMD>IMT-1ED TATE ASS IGNTJ EHT>ESTABLISH IHDICATION<5CCP COMNECTION REQUEST.5CCP COWECTION CONFIRM圖 Sequence Diagram For Signaling Connection Setup1.1.4 隨機接入失敗原因分析 隨機接入是手機接

10、入網(wǎng)絡(luò)時發(fā)生的第一個事件， 隨機接入失敗率 高就會影響網(wǎng)絡(luò)的接入性能。 隨機接入失敗原因有很多， 主要有 以下幾個方面：同BCCH/BSIC同臨頻干擾這是最常見的影響隨機接入成功率的原因。由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模 和容量的不斷提高再加上頻率規(guī)劃的不合理，使得同臨頻復(fù)用的間距越來越小，勢必造成因BCCHk行干擾，而導(dǎo)致 BTS不能正確解碼RACHk的接入請求消息（表現(xiàn)為信息錯 誤編碼）。對于同頻（BCCH小區(qū)來說，由于BSIC參與了 隨機接入信道的編碼譯碼過程（為得到36bit的RACH突發(fā) 脈沖消息字段，在 8bit 的消息比特基礎(chǔ)上，加上 6bit 的 色碼，這6bit的色碼是通過將6bit的BSIC和

11、6bit的奇 偶校驗碼加和取模 2 而獲得的。然后再加上 4bit 的尾位， 這樣就得到了 18bit ，再將這 18bit 按照 1:2 的卷積編碼 速率，最后得到RACH突發(fā)脈沖上36bit的消息位；解碼過 程與此相反，當(dāng)小區(qū)收到一個接入脈沖，在解碼的過程中 將比較自己的BSIG如果相同，則進(jìn)行下一步解碼，如果 不同，將丟棄之并產(chǎn)生相應(yīng)的誤碼檢測告警），因此如果 兩個具有相同BCCH/BSIC勺小區(qū)相距不足夠遠(yuǎn)，則手機發(fā)出的RACHt的“ CHANNEL REQUES消息會被這兩個小區(qū)都收到，這樣就會使得較遠(yuǎn)處小區(qū)接收RACH寸產(chǎn)生譯碼錯 誤或TA超限導(dǎo)致隨機接入失?。ㄓ捎谑謾C與較遠(yuǎn)處小區(qū)

12、未 同步），即使隨機接入譯碼成功也不能成功給移動臺指配 信道，甚至有可能干擾近處小區(qū)的立即指配等。 另一方面， 在GSM系統(tǒng)的空中接口 UM中，隨機接入（RANDOACCES）（RACHt發(fā)送）和切換接入（HANDOVERCES） （ FACCH 上發(fā)送）均使用相同的編碼和脈沖方式，即使用 8 位信息 碼加上6位奇偶校驗位，并且這6位奇偶校驗位和目標(biāo)小 區(qū)的BSIC相異或（加和模2）。這樣距離較近的同BCCH 同BSIC小區(qū)間可能會產(chǎn)生隨機接入和切換接入的干擾。 由 于切換多發(fā)生在小區(qū)邊界，切換接入信令會在更近的距離 產(chǎn)生干擾?；痉植驾^密寸切換頻繁，出現(xiàn)干擾的可能性 也就較大。覆蓋不好、上下

13、行功率不平衡、TA過大這也是影響隨機接入性能的主要原因。覆蓋問題主要是指 系統(tǒng)的上下行功率不平衡， 使得系統(tǒng)產(chǎn)生無效的下行覆蓋， 手機在上行鏈路損耗過大，以至于上行的隨機接入請求因 干擾受限而不能被BTS正確接收到或者低于BTS的解調(diào)電 平。另外一種覆蓋問題是越區(qū)覆蓋現(xiàn)象，主要是指海島小 區(qū)。由于無線電波在海面上的傳播形式主要是直線波和海 面的反射波的疊加，路徑損耗很小，使得海島小區(qū)的覆蓋極遠(yuǎn)，甚至超過了 GSM系統(tǒng)允許的TA (Timing Advanee )范圍( MAXT)A ，因此在沒有作擴(kuò)展小區(qū)( Extended Range Cell )設(shè)定的海島小區(qū)會產(chǎn)生由此引起的隨機接入失敗。

14、 另外，由于海面上的信號很雜，同臨頻現(xiàn)象產(chǎn)生的影響很 嚴(yán)重，這也是海島小區(qū)隨機接入失敗的主要原因。接收路徑的硬件問題接收路徑的硬件問題也可能影響到隨機接入，主要是指接 收天線、饋線、耦合器、接受分路器、接收機等，甚至接 收機的硬件隱形故障也會影響到隨機接入。話務(wù)量過高、擁塞由于網(wǎng)絡(luò)無法控制移動臺接入的時間，因而在話務(wù)較繁重 的地區(qū)會不可避免的發(fā)生多個移動臺同搶一個 RACH寸隙 來申請接入的現(xiàn)象，這就是碰撞現(xiàn)象。其后果有兩個，一 個是網(wǎng)絡(luò)收到在此時隙上的一個突發(fā)脈沖的電平，要明顯 比另一個高，這樣網(wǎng)絡(luò)就會處理電平較高的那個隨機接入 請求。另一后果是，由于兩者之間相互的干擾，網(wǎng)絡(luò)哪一 個都不能正

15、確地接受到。因而隨著業(yè)務(wù)量的增長，報文因 碰撞而丟失的幾率也就越來越大，這必將是對網(wǎng)絡(luò)容量的 一個重要制約因素。“幽靈”隨機接入當(dāng)無線條件符合正常的傳播模型時，只要信號電平高于BTS的接收靈敏度，BTS就會解調(diào)出所接收到的RACI脈7中 群。在沒有干擾的情況下，BTS的靈敏度由噪聲因子、熱 噪聲功率等決定，不考慮衰落容限時通常為-115dbm。上行 干擾和阻塞會影響B(tài)TS的最低解調(diào)電平，使其不能達(dá)到 -115dbm。當(dāng)小區(qū)的話務(wù)量很低時，BTS接收到的接入脈沖 不多，大部分接收到的信號都是由噪聲引起的。如果接收 機的靈敏度很高，那么一些噪聲就會被BTS當(dāng)作是接入脈中（噪聲中某些比特模式可能會匹

16、配有效的校驗序列）。這就是所謂的“幽靈”隨機接入（Phantom RACH現(xiàn)象， 而且是不可避免的，除非降低接收機靈敏度或者在信號處 理器中采用更好的濾波功能，但是這樣的話就可能丟棄一 些真正的接入脈中。當(dāng)話務(wù)量比較高時， 由于噪聲會被真正的接入脈中覆蓋了， 所以問題就不是那么突出，也就沒有那么多的 Pha ntomRACH GSM規(guī)范05.05（ P25）中有這樣一段話："For a BTS on a RACH cha nnel with a ran dom RF input （only noise） ， the overall reception performance shal

17、l be such that less than 0.02% of all frames are assessed to be error free".也就是說，在沒有話務(wù)的情況下，會有 0.02%的接入 噪聲被當(dāng)作接入脈沖。 由于在空中接口上時隙的傳輸 速率為 217 bursts/s （ 1/4.616ms ）， 這意味著 0.02/100*217=0.0434 access bursts/s ，也就是每 隔 23 秒（ 1/0.0434 ）有一個 access burst 。這個 access burst 顯然是一個噪聲隨機接入，而不是 MS 發(fā)出的真正隨機接入，而這也將會造成

18、隨機接入失 敗。在話務(wù)量很小的情況下， 由于一些噪聲會被真正 的接入脈沖所覆蓋， 噪聲隨機接入的概率會降低 （大 約每隔30-40秒一個Phantom RACH。話務(wù)量越高， RACH言道處理機所接收到的噪聲就越少，從而BTS上報BSC的噪聲隨機接入就越少。結(jié)論就是，根據(jù) GSM規(guī)范05.05，如果一個小區(qū)話務(wù)量很少時，每小 時大約會有高達(dá)120個PhantomRACH存在（每隔30 秒一個），這是一個很正常的現(xiàn)象。1.1.5 涉及網(wǎng)絡(luò)隨機接入性能的指標(biāo)、計數(shù)器介紹愛立信交換機的STS統(tǒng)計中有兩個描述隨機接入性能的OBJTYPE它們是RANDOMACC RNDACCEX分別對應(yīng)了正常小 區(qū)和擴(kuò)

19、展小區(qū)的隨機接入性能。對每個小區(qū)來說，BSC中記錄了相應(yīng)的隨機接入嘗試次數(shù)。其中，小區(qū)參數(shù) NECI用來指示GSM PHASE 2手機是否使用PHASE 1手機的建立原因（NECI=0，或 使用全套的PHASE手機的建立原因（NECI=1。根據(jù)GSME范，GSM系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)信道可分為全速率和半速率信道。一般的 GSM 系統(tǒng)均支持全速率信道， 網(wǎng)絡(luò)是否支持半速率業(yè)務(wù)則由網(wǎng)絡(luò)營運 部門決定。新建原因指示參數(shù)(NECI)，可以告知移動臺該地區(qū) 是否支持半速率業(yè)務(wù)。以下是OBJTYPRANDOMA中一些COUNTER 的定義：?Answer to paging (RAANPAG)響應(yīng)尋呼? Emerg

20、ency call (RAEMCAL ) 緊急呼叫? Call re -establishment (RACALRE) 呼叫重建? Other service request (RAOSREQ) 起始呼叫? All other cases (RAOTHER) 位置更新等? Failed random access( RAACCFFA隨機接入失敗數(shù)? Accepted ran dom access( CNROCNT隨 機接入成功數(shù)更具體的計數(shù)器解釋請參見BSC ALE幫助關(guān)于隨機接入性能的指標(biāo)主要有隨機接入成功率或隨機接入失 敗率，具體公式為：RandomAccessFailRate:RAACC

21、FA/(CNROCNT+RAACCFA)*100/100RandomAccessSuccessRate:CNROCNT/(CNROCNT+RAACCFA)*100/100下圖是隨機接入相關(guān)的計數(shù)器增量流程圖。Signalling Connection SetupThe eqs闘gm is faulty?(RAACCFfljczYes<No/k Too high TA value a esiabiishment 汨、Q '/3lu& not used or saftivare fil& congestion?<Na (CNROCNTINREJORG.fJR&#

22、163;JEF；lC|RATRHFAEMCAL.RATRHREG.RATRHFAOTHER.RMPAG1 .RM PAG2, RAEMCAL.RACALRE. RAANPAG.RAOSR 匚 Q RAOTHERIMMEDIATE ASSIGNMENT > to MSREJECT /NECI=7NECI = 1RAE MGAL RAC AL RE.RMN PAG RAOSREQ RAOTHER. RAC ALR1, RACALR2RAAPAG1 .RAAPAG2. RAAPOPS. RAORSP E BAORDAT|Establishment cause vain金 Jis a ns-&#

23、171;er to pjgin g?精品文檔<NFT0EMC>Channel allocation and activalian succeededIMMEDIATE .McASSIGNMEN TZ代、Allocate and activate channel (see Figure 3)Channal nlocaDonand actiwatioo hihd二BTSy Tknoout In MS*'、£ or other faults*?伽Ro甬汕th© connectionSCCP CONNECTION<_CONFIRMMSCTF M SESTB

24、.THMSEST B.CMSES TAB BSCCUMMS -=GSM1800CUMf7lS.GSMCX)XUMMS> +BSCMAXMS-：+GSM 1800 IAXf7lSr+G5M900MAXMS>圖 Outline of the Function Signaling Connection Setup 1.1.6隨機接入失敗與用戶感受由GSM規(guī)范，處于IDLE狀態(tài)下的移動臺，進(jìn)行隨機接入的原因 主要有以下幾個方面：CM業(yè)務(wù)請求（主叫請求、緊急呼叫、短信息、附加業(yè)務(wù)管 理）響應(yīng)尋呼位置更新請求（正常位置更新、周期性位置更新、 IMSI 附 著）IMSI 分離精品文檔移動臺在隨機

25、接入時，在發(fā)送完初始的信道請求消息后，MS啟動定時器T3120并守候在全下行CCCH信道（準(zhǔn)備接收應(yīng)答）和 BCCH信道上收聽廣播。當(dāng)定時器T3120逾時而且RACH重發(fā)次數(shù) 未超過“最大重發(fā)次數(shù)” （MAXRET時，MS將重復(fù)發(fā)送信道請 求消息，其中包含一個新的隨機參考，并啟動T31 20為一個新值。當(dāng)定時器T3120逾時，且達(dá)到“最大重發(fā)次數(shù)”時，MS將啟動T3126（最大為5秒），此后將等待一段時間并允許網(wǎng)絡(luò)放 棄。在 T3126 逾時后仍未收到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)答時，則放棄請求嘗試， 并進(jìn)行小區(qū)重選。在這種情況下，用戶的隨機接入過程被中止。 但是從其過程來說，卻并不一定是由隨機接入失敗引起的，有

26、可能是由于立即指配過程出現(xiàn)了問題。原因可能是干擾、硬件 問題、擁塞、無線資源缺乏、MSC舌務(wù)關(guān)閉、BSC舌務(wù)超載等。1.1.7 解決隨機接入失敗的方法了解了隨機接入失敗的原因， 就可以對癥下藥了。 以下是一些解 決隨機接入失敗的常用思路和方法。首先檢查隨機接入失敗發(fā)生的時間統(tǒng)計規(guī)律，是否持續(xù)存在，與舌務(wù)量高低變化是否相關(guān)等，以確認(rèn)該故障是否由 于不確定因素導(dǎo)致偶然發(fā)生的。如果隨機接入失敗持續(xù)存在，則應(yīng)檢查是硬件問題還是干擾問題。查看ERROR L0看有無硬件告警，同時檢查下列 運行狀況：BSC CP負(fù)荷，軟件擁塞告警，TCH舌務(wù)統(tǒng)計情 精品文檔精品文檔況（上行質(zhì)量掉話，場強掉話）、SDCCH話務(wù)統(tǒng)計情況（質(zhì) 量掉話、場強掉話）、切換統(tǒng)