對GSM移動網絡高密度話務下尋呼受限的研究

1、對GSM移動網絡高密度話務下尋呼受限的研究1 引言隨著中國經濟的高速發(fā)展，移動通信市場在中國也得到快速發(fā)展，到2007年底CMCC已經躍居全球第一大運營網絡。在各種營銷策略的驅動下，深圳移動網絡的話務量和數據流量增長迅猛，在一些高密度話務區(qū)域，GSM網絡容量受限的問題逐步顯現，容量受限表現在無線載波建設受限、交換機高負荷受限和空口尋呼容量受限等方面。本文著重討論高密度話務區(qū)域空口尋呼受限的問題。在早期話務量不高的情況下，GSM空口理論尋呼容量是足夠的，隨著話務量和數據流量的不斷增長，深圳多個高密度話務區(qū)域出現了明顯的尋呼容量不足等問題，大量的尋呼排隊擁塞、超時和二次尋呼，引起交換機負荷的升高和

2、尋呼成功率的大幅下降，嚴重影響了客戶滿意度，也降低了頻率資源的使用效率。2 尋呼容量2.1 尋呼容量的理論分析規(guī)范規(guī)定，GSM空口的PCH和AGCH共用CCCH，在愛立信CME20系統中，兩個重要參數BCCH TYPE和AGBLK決定了小區(qū)尋呼容量的大小。AGBLK為保留給AGCH的CCCH塊數，通常情況下，BCCH TYPE設為No Combined，AGBLK設置為1，按照51幀復幀的周期為0.2354秒，每個復幀共有9個CCCH塊。因此，小區(qū)每秒鐘的尋呼塊數為：8/0.2354=33.98 paging blocks/秒。雖然PCH和AGCH共享CCCH信道，但任何時候AGCH優(yōu)先于PC

3、H，即當系統需要下發(fā)Immediate Assignment消息時，如果有固定的AGCH空閑，就用空閑的AGCH，如果沒有空閑的AGCH，就占用CCCH做AGCH。尋呼塊結構有三種，如表1所示。表1 尋呼塊結構為了提高尋呼容量兼顧尋呼成功率，通常情況下采用第一次IMSI尋呼和第二次IMSI尋呼的策略。假設有5的二次尋呼，這表示每個移動臺落地被尋呼嘗試會發(fā)出（1TMSI5IMSI），按照尋呼塊結構，每個尋呼塊可以容納的尋呼嘗試為：4/(1+25)3.63PA/paging block。因此假設AGBLK1，理論上小區(qū)最大尋呼容量為：3.63(8/0.2354)=123.35PA/秒。通過計算，我

4、們可以得出表2，它反映了小區(qū)AGCH和PCH共享CCCH時Immediate Assignment和Paging容量關系。表2 容量關系表可以看出，ImmAss/sec越大，空口的尋呼資源就越少，當ImmAss/sec超過20，無線空口留給PCH的資源只有最大容量的41。2.2 高密度話務區(qū)域的尋呼情況深圳華強北區(qū)域是個大型電子產品貿易市場，有十幾家規(guī)模較大的手機交易商場，該區(qū)域具有并行話務量大、數據流量大的雙重特點。在愛立信系統中，GPRS分配TBF的信息是也是通過Immediate Assignment來下發(fā)的，因此除了大量的CS域的Immediate Assignment外，還有大量的P

5、S域的Immediate Assignment共享AGCH信道資源，愛立信CME20系統提供相關的計數器，兩者TOT IMMASS量為：TOT IMMASS = CSIMMASS + PSIMMASS。圖1是華強北交換局內所有小區(qū)的TOT IMMASS日峰值分布情況。圖1 TOT IMMASS分布情況其中大于5次/秒的小區(qū)比例高達80，大于10次/秒的小區(qū)接近50，大于15次/秒的也有24。說明該局大部分小區(qū)立即指派負荷很高。圖2是該局2008年3月份下發(fā)到一個BSC的尋呼量情況，該BSC平均忙時尋呼量保持在35萬/小時以上，最大接近80萬/小時。圖2 尋呼總量可以看出，該局忙時平均35萬/小

6、時尋呼數量遠遠超過理論尋呼容量，這就必然導致大量的小區(qū)尋呼排隊擁塞、尋呼丟棄和重復尋呼。3 尋呼成功率的優(yōu)化策略如上所述，在高密度話務下，空口的尋呼容量成為愛立信CME20系統的理論瓶頸，在實際網絡規(guī)劃和網絡優(yōu)化中，無法直接增加尋呼容量，但可以采取迂回策略。目前我們通過對“增加單位面積的CCCH數量和減少落地尋呼嘗試次數”的研究和實踐，取得了良好效果。3.1 增加單位面積的CCCH數量通過分析發(fā)現，由于在華強北區(qū)域數據流量增長速度迅猛，PS域占用了大量的AGCH，統計顯示PS域占用AGCH和CS域占用AGCH次數達到10:1。如果能夠增加更多的小區(qū)就可以增加單位面積的CCCH數量，減小每小區(qū)服

7、務的數據流量，從而減少PS域AGCH需求對總CCCH資源構成的壓力。值得說明的是，增加小區(qū)并不會減少落地（到BTS）的尋呼嘗試次數。增加小區(qū)可以通過在高密度話務區(qū)域規(guī)劃建設新的基站，或者從現有的小區(qū)分裂出一個新的邏輯小區(qū)來實現。前者周期比較長，在做網絡規(guī)劃時需要充分測算該區(qū)域的話務量和數據流量，然后才能做出系統的規(guī)劃方案。后者實現起來較為簡單快捷。3.2 小區(qū)分裂小區(qū)分裂就是在原有小區(qū)上再分裂出一個小區(qū)，間接實現CCCH信道的擴容。利用共TG多小區(qū)的功能，在不改變原小區(qū)的硬件和天饋系統的前提下，將一個小區(qū)分裂為兩個小區(qū)，兩個小區(qū)共TG同覆蓋，這樣不會改變原小區(qū)的覆蓋特性，并實現CCCH的擴容。

8、該方法需要注意分裂后小區(qū)間的話務均衡，比如功率、話音信道數都要設成一樣。這樣才能保證用戶能均勻地分布在兩個小區(qū)上，否則會造成其中的一個小區(qū)更加擁塞。由于該方法將一個小區(qū)的話音信道資源分成了兩部分，對話音信道整體利用率稍有影響。在優(yōu)化實踐中，我們對遠望數碼進行了分裂測試。統計顯示,全局話務量和尋呼總數變化不大，且在分裂后的兩個小區(qū)的總話務量比分裂前增加了37的前提下，該小區(qū)的尋呼擁塞數由20萬降至7萬，降低了65；其所在LA的一次尋呼成功率由81升至89，提升了8，其所在MSC尋呼成功率由85升至91，提升了7。另外，由于之前尋呼擁塞很多，公共控制信道資源緊張，立即指配也受到影響，該小區(qū)的SDC

9、CH接通率較低，分裂后SDCCH接通率也由70升至96以上，提升了38，實地撥打感覺良好，客戶體驗得到充分改善。3.3 LAC分裂在深圳移動的網絡中，目前一個MSC帶兩個2個BSC，每個BSC使用一個LAC，按照第一次local和第二次gloabl的尋呼策略。因此，每個BSC攜帶話務量的大小基本決定了從MSC下發(fā)到每個BSC的尋呼量，如果能夠將LAC分得比較精細，提高尋呼落地的精確率，就能有效減少到達空口的尋呼數量。有兩種方法：第一，每個BSC規(guī)劃一個LAC，規(guī)劃建設更多的BSC，縮小每個BSC覆蓋面積，這需要增加投資；第二，分裂LAC，將LAC精細化，如圖3將兩個LAC分裂成3個LAC或者4

10、個LAC，可以有效減少每小區(qū)空口落地的尋呼嘗試次數，該方法的缺點是會增加額外的位置更新信令負荷，需要綜合考慮兩者的平衡關系。實際操作時，應該盡量避免切換頻繁的小區(qū)作為LAC邊界。圖3 LAC分裂示意圖我們選取了一個尋呼負荷較高的交換局進行LAC分裂測試，效果比較好。首先，空口尋呼擁塞得到明顯減少。圖4是對一個小區(qū)集跟蹤比較的結果，LAC分裂后，小區(qū)集的日尋呼擁塞由原來的400萬次降到50萬次，圖4中畫圈的是實施時間點。其次，該交換局的尋呼總數和二次尋呼數明顯有下降，尋呼成功率有7左右的提升。圖4 尋呼擁塞改善情況3.4 其他措施除了上述方法外，如果能盡量減少數據業(yè)務對CCCH信道的占用，也可以緩解尋呼信道的壓力。在愛立信GPRS系統中，有上行延遲釋放、TBF下行延遲釋放和TBF下行早建三項功能。數據業(yè)務大部分都由用戶自身發(fā)起，并主要以下行業(yè)務為主。根據數據業(yè)務接入信令流程，當手機處于上下行均不存在TBF的狀態(tài)下，用戶若有數據傳輸請求，就會觸發(fā)TBF建立過程，從而引起PS的立即指派功能。只要用戶存在一個TBF，無論是上行還是下行，都不需要通過CCCH信道來指配信道，只需通過PACCH信道（映射在PDCH上）就能完成所需的TBF建立過程。如果用戶在較短的時間內發(fā)起兩次數據請求，若TBF延