WCDMA網(wǎng)絡(luò)尋呼信道擁塞解決方案

摘 要：通過分析尋呼信道（PCH）承載能力以及尋呼消息中所占用字節(jié)數(shù)量，提出了一種評(píng)估WCDMA網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的方法。針對(duì)現(xiàn)網(wǎng)中PCH負(fù)荷較高的問題，論證了幾種優(yōu)化解決方案的可行性，并最終采取RAC分裂解決，通過效果評(píng)估，PCH負(fù)荷的優(yōu)化，在降低網(wǎng)絡(luò)尋呼負(fù)荷、提升尋呼成功率和接通率等方面有良好效果。

關(guān)鍵詞：RAC分裂；PCH；尋呼類型；尋呼信道；尋呼負(fù)荷；尋呼信道擁塞

引言

尋呼是網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系UE的重要途徑，和其他流程相比較，尋呼流程在無線網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)出頻率高、流量大、突發(fā)性強(qiáng)等特點(diǎn)，尋呼性能關(guān)系到整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的性能。所以研究尋呼問題對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)性能具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 尋呼過程及原因

1.1 尋呼發(fā)起

CN發(fā)起的尋呼：CN發(fā)起尋呼過程的目的是使CN能夠請(qǐng)求UTRAN聯(lián)系UE。尋呼過程在IU接口使用無連接的信令過程。CN通過發(fā)送尋呼消息觸發(fā)尋呼過程，UTRAN則將CN尋呼消息通過UU接口上的尋呼過程發(fā)送給UE，使得被尋呼的UE發(fā)起與CN的信令連接建立過程。

UTRAN發(fā)起的尋呼：當(dāng)系統(tǒng)消息發(fā)生改變時(shí)，UTRAN為了通知處在空閑模式、CELL_PCH和URA_PCH狀態(tài)下的UE進(jìn)行系統(tǒng)消息更新，會(huì)觸發(fā)尋呼過程，以使UE讀取更新后的系統(tǒng)信息。

為了觸發(fā)處于CELL_PCH，URA_PCH狀態(tài)下的UE進(jìn)行狀態(tài)遷移，UTRAN會(huì)進(jìn)行一次尋呼流程，作為對(duì)該尋呼的一種應(yīng)答形式，UE會(huì)相應(yīng)的發(fā)起一次小區(qū)更新或URA更新。

1.2 尋呼類型

當(dāng)用戶處于空閑狀態(tài)、Cell_PCH和URA_PCH狀態(tài)時(shí)，UTRAN通過在尋呼控制信道（PCCH）上發(fā)送尋呼消息類型1來啟動(dòng)尋呼，用于被叫業(yè)務(wù)建立或更新系統(tǒng)消息。

而當(dāng)用戶處于Cell_FACH和Cell_DCH時(shí)，UTRAN通過在專用控制信道（DCCH）上發(fā)送尋呼消息類型2啟動(dòng)尋呼，用于通知用戶接收下行數(shù)據(jù)或被叫業(yè)務(wù)建立，也可用于系統(tǒng)消息更新。（圖1）

在日常尋呼負(fù)荷指標(biāo)優(yōu)化中可以有效參考RNC尋呼負(fù)荷指標(biāo)。

3 尋呼信道擁塞原因

3.1 尋呼信道擁塞原因

在3G網(wǎng)絡(luò)中，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量快速增長，單純的CS業(yè)務(wù)逐漸降低。由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的小流量、間斷發(fā)生特點(diǎn)，造成了PS域的尋呼量快速增長，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或參數(shù)設(shè)置不合理時(shí)極易造成尋呼信道擁塞，尋呼消息丟棄的現(xiàn)象發(fā)生，從而導(dǎo)致尋呼時(shí)延增加，接通率下降。為了更好地理解尋呼信道擁塞概念，首先回顧下尋呼的整個(gè)過程。

用戶側(cè)，用戶通過IMSI計(jì)算出自己的尋呼時(shí)刻（SFN），然后在屬于自己的尋呼時(shí)刻偵聽尋呼指示信道，看是否有屬于自己的尋呼消息，判斷的原則是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的尋呼指示分組，計(jì)算出用戶在一個(gè)10ms中標(biāo)識(shí)自己的PI位置。當(dāng)屬于自己位置PI的所有bit都被置1，即有尋呼消息發(fā)給自己，UE則在SCCPCH信道獲取消息內(nèi)容。

網(wǎng)絡(luò)側(cè)，當(dāng)RNC收到來自CN的消息后，發(fā)給MAC-C實(shí)體，MAC-C實(shí)體計(jì)算出用戶的尋呼時(shí)刻，然后在距離當(dāng)前CFN最近的尋呼周期位置將尋呼記錄保存下來（按照協(xié)議規(guī)定，每一個(gè)尋呼時(shí)刻MAC-C實(shí)體最多支持8個(gè)尋呼記錄的排隊(duì)），待到每個(gè)尋呼時(shí)刻，MAC-C實(shí)體將對(duì)尋呼記錄排序，并發(fā)給NODEB，然后在SCCPCH信道上發(fā)送。雖然在MAC-C實(shí)體上，可支持8條尋呼記錄的排隊(duì)，但PCH信道傳輸塊大小為240bit，限制了可被尋呼的用戶數(shù)，根據(jù)用戶標(biāo)識(shí)所占字節(jié)的大小，每一個(gè)尋呼時(shí)刻按IMSI最多可尋呼3個(gè)用戶，按TMSI最多可尋呼5個(gè)用戶。

尋呼信道擁塞就是指在一個(gè)尋呼時(shí)刻同時(shí)有超過5個(gè)以上的用戶需要尋呼，但最多只能尋呼5個(gè)用戶。未被發(fā)送到尋呼記錄將在最近的下一個(gè)尋呼時(shí)刻排隊(duì)等待發(fā)送，但若下一個(gè)尋呼時(shí)刻仍不能被發(fā)送或者排隊(duì)時(shí)長超過了閥值，將會(huì)丟棄尋呼記錄。

3.2 網(wǎng)絡(luò)尋呼負(fù)荷現(xiàn)狀

文章主要討論的是業(yè)務(wù)量持續(xù)增長情況下造成的尋呼信道擁塞解決方案。

3G用戶數(shù)量持續(xù)增長，3G話務(wù)量和數(shù)據(jù)流量隨之快速增加，RNC尋呼負(fù)荷、尋呼擁塞率也隨之上升，以RNC3128（覆蓋整個(gè)延安寶塔區(qū)）更為顯著。（圖2）

話務(wù)量10月較1月增幅達(dá)72%左右；數(shù)據(jù)流量10月較1月增幅達(dá)80%左右。

從全網(wǎng)RNC尋呼擁塞率來看（實(shí)際忙時(shí)）：RNC3128尋呼擁塞率4月份之后持續(xù)快速增長，10月份最新統(tǒng)計(jì)已達(dá)到31%，RNC3129、RNC3131、RNC3132尋呼擁塞率低于3%。（圖3）

RNC3128 PCH負(fù)荷最高達(dá)到78%，遠(yuǎn)超正常范圍。（圖4）

4 尋呼信道擁塞解決方案

尋呼信道由于負(fù)荷導(dǎo)致?lián)砣鉀Q或緩解方案很多，如：調(diào)整尋呼周期、合理規(guī)劃LAC/RAC分配、調(diào)整尋呼機(jī)制、PICH和PCH等參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)干擾排查等。文章立足延安聯(lián)通分公司網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷持續(xù)增長實(shí)際情況，制定了4種方案。

4.1 新建RNC

通過新建RNC緩解RNC3128負(fù)荷壓力。延安聯(lián)通分公司現(xiàn)網(wǎng)共有4臺(tái)RNC，寶塔區(qū)由RNC3128覆蓋，該RNC語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)流量整體占比達(dá)到54%以上。

RNC3128目前下掛1446個(gè)小區(qū)，其中RNC規(guī)劃所帶小區(qū)2100個(gè)，目前已下掛比例已達(dá)到68.86%，按照建設(shè)規(guī)劃至2014年底仍有40個(gè)宏基站開通、101個(gè)載頻擴(kuò)容需求，下掛小區(qū)數(shù)量占RNC規(guī)劃所帶小區(qū)數(shù)占比將達(dá)到82.23%。（表1）

4.2 割接基站

將RNC3128下掛部分基站割接至周邊RNC以緩解負(fù)荷壓力，具體割接區(qū)域如下（表2）：

RNC1割接至RNC5基站范圍：甘谷驛至常態(tài)藥業(yè)，龍灣至新官莊，具體包含：蟠龍、青化砭、甘谷驛、姚店、李渠。

RNC1割接至RNC2基站范圍：黃新莊至洞子梁隧道，萬花肖渠以西，新九燕溝隧道以南、南泥灣。

選擇割接站點(diǎn)話務(wù)量占RNC3128整體比例10.23%，數(shù)據(jù)流量占RNC3128整體比例12.35%。

4.3 RAC分裂

隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷逐年遞增，尤其APP軟件的普及，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的小流量、間斷發(fā)生特點(diǎn)更加突出，RAC分裂方案實(shí)施將有效解決尋呼負(fù)荷。近期尋呼丟失率指標(biāo)統(tǒng)計(jì)：尋呼丟失率達(dá)到31.01%中CS尋呼丟失率為21.44%，PS尋呼丟失率為9.57%。

RNC3128下新增2個(gè)RAC（新增RAC41、RAC42），由原來的1個(gè)RAC調(diào)整為3個(gè)RAC。（表3）

4.4 24K Paging channel feature

目前諾基亞通信WCDMA網(wǎng)絡(luò)支持兩種格式的PCH信道負(fù)荷。

第一種是RAS06和RU10支持8Kbps的PCH比特率，80bits大小的傳輸塊，每TTI傳輸時(shí)延10ms。

第二種是RU20版本以上支持24Kbps的PCH比特率，240bits大小的傳輸塊，每TTI傳輸時(shí)延10ms。

RNC3128未開通24K Paging channel功能時(shí)尋呼信道只能傳輸80bits的傳輸塊，開通該功能后尋呼信道的傳輸能力將達(dá)到240bits，將有效解決尋呼擁塞過高問題。

5 解決方案實(shí)施及效果評(píng)估

通過以上4種方案的對(duì)比，RAC分裂是最經(jīng)濟(jì)、且簡(jiǎn)單易行。10月31日實(shí)施了RNC3128 RAC分裂方案，通過11月1日、11月2日、11月3日的指標(biāo)觀察，PCH負(fù)荷峰值已經(jīng)由78%降到40%，達(dá)到預(yù)期效果。（圖5）

參考文獻(xiàn)

[1]Rudolf Tanner.WCDMA原理與開發(fā)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械出版社，2007.

[2]張紅，張華生，Adrian Boukalov.WCDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與無線資源管理[J].移動(dòng)通信，2005.

作者簡(jiǎn)介：何瑩振（1976-），男，漢族，陜西省渭南市富平縣人，現(xiàn)供職于中國聯(lián)通延安分公司，本科，運(yùn)行維護(hù)部副經(jīng)理，主要從事GSM/WCDMA/LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化工作及研究。