MF006602(教材)GSM网络规划和优化位置区LA容量规划20030701B.doc

MF00602位置区（LA）容量规划ISSUE1.0目录课程说明2课程介绍2课程目标2相关资料2第1章 概述3第2章 位置区设计原则5第3章 寻呼83.1 寻呼组83.2 BS-AG-BLKS-RES83.3 BS-PA-MFRMS83.4 寻呼组、BS-PA-MFRMS、BS-AG-BLKS-RES（AGB）三者关系93.5 寻呼策略9第4章 位置区计算114.1 寻呼容量计算114.2 位置区容量计算11第5章 结论15课程说明课程介绍本课程介绍位置区的规划。位置区的规划在实际网络中有非常重要的应用，分为位置区概念、设计原则、寻呼组、位置区计算等章节。课程目标完成本课程的学习后，您应该能够： l 掌握位置区划分原则l 掌握位置区容量计算相关资料第1章 概述位置区（LA）是GSM中的重要概念。根据GSM协议，整个移动通信网络是按位置区码划分为不同的业务区。网络通过在整个位置区内发送寻呼消息来寻呼移动用户。位置区的功能描述如下：网络侧要与移动用户建立呼叫连接，就必须随时记录该移动用户的位置信息，以便在需要的时候能够寻呼该用户。在网络侧设备HLR中保存着本地注册用户的基本信息及该用户的当前的位置信息（该用户当前所在的MSC/VLR信息）；MSC/VLR保存着所有当前驻留在本MSC下的移动用户的基本信息和位置信息（具体的位置区信息）；移动用户SIM卡中存贮着移动用户的位置信息（具体的位置区信息）。移动台在刚开机时，在锁定到广播信道后，进行位置信息的比较，即比较SIM卡中存贮的位置区信息与广播信道下发的位置区信息是否一致。如果不一致，移动台就启动位置更新。位置更新完成的任务是在当前MSC/VLR中登记新的位置区，如果发现MSC/VLR也已经发生改变，则要发信令到注册地修改HLR中MSC/VLR信息，同时删除旧MSC/VLR信息。当移动台处于待机状态时，它将不停侦听广播信道的位置信息，一旦发现SIM卡中的位置信息与广播信道下发的位置信息不一致，立即启动位置更新。当移动台在通话状态时，它将侦听随路信道下发的位置信息，当发现SIM卡中的位置信息与随路信道下发的信息不一致时，在完成通话后，立即启动位置更新。为了保证不丢失对移动用户的寻呼，必须要求在任何时候，HLR、VLR和SIM卡中存贮的位置信息保持一致。位置区是GSM系统中寻呼区的基本单位，即寻呼消息将以位置区为单位进行寻呼，一个移动用户的寻呼消息将在位置区中的所有小区中发送。一个位置区可能包括一个或多个BSC，但它只属于一个MSC，如图所示。 图1-1 业务区划分第2章 位置区设计原则为了确定移动台的位置，每个GSM PLMN的覆盖区都被划分成许多位置区。位置区的大小（即一个位置区码LAC所覆盖的范围大小）在系统中是一个非常关键的因素。在做网络规划时，对位置区的划分相当重要，在划分位置区过程中,应在保证不会产生寻呼负荷过高的前提下尽量使位置更新次数降低到最小。因为，作为网络运营商，如果系统出现频繁的位置更新只能导致浪费网络资源，而不会增加任何收入。 寻呼负荷确定了LA的最大范围，相应的，边缘小区的位置更新负荷决定了位置区的最小范围。其最重要的限定条件还是BTS的最大寻呼容量。位置区的规划遵循以下原则：(1) 位置区的划分不能过大或过小。如果LAC覆盖范围过小，则移动台发生位置更新的过程将增多，从而增加了系统中的信令流量；反之，位置区覆盖范围过大，则网络寻呼移动台的同一寻呼消息会在许多小区中发送，会导致PCH信道负荷过重，同时增加Abis接口上的信令流量。 位置区的计算跟不同厂家的寻呼策略相关，具体见下节“位置区的计算”。一般建议每个位置区内的TRX数目在300左右。在建网初期，话务量不高，一个LAC可容纳的TRX数可以大于这个数值；但是长期监测PCH负荷以及话务量增长是非常必要的。当然，增加一个从BCCH信道也可以有效增加PCH容量，但是牺牲了一个话音信道。(2) 尽量利用移动用户的地理分布和行为进行LAC区域划分，达到在位置区边缘位置更新较少的目的。 城郊与市区不连续覆盖时，有可能会出现手机在周期性位置更新时间到达时作不了位置更新，超过保护时间后（一般在MSC中设定），系统认为IMSI 隐含分离，假如此时进入市区，市区与郊区的LAC一致，有些手机不会立即做正常的位置更新，就会出现有信号却不在服务区的现象。所以在位置区的分配上，一般郊区（县）使用单独的位置区，即和城区的位置区不一样，此时的位置区分布类似于一个同心圆（内圆城区也可能由于容量因素设置几个位置区，圆内可以采取分片方式或另一个内外圆环方式或混合方式），可以有效避免以上现象的发生。实践证明，这样LAC划分不仅可以减少用户不在服务区现象，并且接通率和呼通率也能有较大改善。如下图：图2-1 LAC划分示意图另外，在高话务的大城市，如果存在两个以上的位置区，可以利用市区中山体、河流等地形因素来作为位置区的边界，减少两个位置区下不同小区的交叠深度。如果不存在这样的地理环境，位置区的划分尽量不要以街道为界，边界不要放在话务量很高的地方（比如商场）。一般要求位置区边界不与街道平行或垂直，而是斜交。在市区和城郊交界区域，一般将位置区的边界放在外围一线的基站处，而不是放在话务密集的城郊结合部，避免结合部用户频繁位置更新。在双频网中，对位置区的划分提出了新的要求。双频网建设中关于位置区划分的部分经验如下：(1) 如果M1800与M900各自独立用一个MSC，它们的位置区肯定不同，需要通过设置参数，使移动台尽量驻留在吸收话务的M1800小区，减少双频段间的切换和重选，同时在设计信令信道，充分考虑位置更新给系统带来的负荷。(2) 如果M1800与M900共用一个MSC，在建网初期，只要系统容量允许，建议使用相同的位置区；如果由于寻呼容量的限制，必须划分为两个以上的位置区，这时候就有两种设计思路，按地理位置划分和按频段划分，具体见下图。图2-2 按频段划分位置区图2-3 按地理位置划分位置区按频段划分位置区，考虑到双频段间切换、重选导致位置更新较频繁，需要设置参数，使移动台尽量驻留在吸收话务的M1800小区，尽量减少双频段间的切换和重选，同时在设计信令信道，充分考虑位置更新给系统带来的负荷。按地理位置设置位置区可以解决双频切换、重选带来的位置更新频繁问题，但是需要修改原来M900网络的局数据，同时，在位置区边界，同时存在同频段和双频段的切换和重选带来的位置更新，信令流量比较大，需要仔细设计位置区边界。第3章 寻呼3.1 寻呼组当MS解出BCCH并对系统消息解码成功后，MS可以计算出它应该监听的寻呼信道。在OMC上可以定义寻呼组的大小。它定义了将一个小区中的寻呼信道分配成多少寻呼子信道。在实际网络中，若MS支持DRX功能且网络打开DRX功能，则MS只监听所属的寻呼子信道而忽略其他寻呼子信道的内容。见协议0502、0508。寻呼组大，即小区的寻呼子信道数越多，相应属于每个寻呼子信道的用户数越少（参见GSM规范05.02寻呼组计算方式），可以延长MS的电池平均使用时间。增加系统的寻呼容量；但寻呼消息在无线信道上的平均时延加大，系统的平均服务性能降低。寻呼组小，可以加快寻呼响应时间；缺点是MS 的电池消耗快，系统寻呼容量也小。寻呼组数由接入允许块数BS-AG-BLKS-RES与相同寻呼间帧数编码BS-PA-MFRMS两个参数决定。3.2 BS-AG-BLKS-RES在华为BSC中，有参数“接入允许保留块数”（BS-AG-BLKS-RES）。表示在CCCH信道消息块数中有多少块数是保留给准许接入信道专用的。在CCCH配置完成后，该值实际上是分配AGCH和PCH在CCCH上的占用比例。本参数的设置影响MS响应寻呼的时间和系统服务性能。当AGCH信道占用完时，如果此时PCH信道空闲，可以借用PCH信道来进行立即指配命令的下发。AGCH保留块如果配置为0，那么立即指配就得在空闲的寻呼信道发送。3.3 BS-PA-MFRMS在华为BSC中，有参数“相同寻呼间帧数编码”（BS-PA-MFRMS）。 它指的是以多少个复帧数作为寻呼子信道的一个循环，实际上本参数确定了将一个小区中的寻呼信道分配成多少寻呼子信道。 当相同寻呼间帧数编码越大，小区的寻呼子信道数也越多；该值的选择以保证寻呼信道不发生过载为原则，在此基础上使该参数尽可能小。在运行的网络中应定期测量寻呼信道的过载情况，并以此为根据适当调整相同寻呼间帧数编码的数值。 由于同一个位置区（相同LAC）中任何一个寻呼消息必须同时在该位置区内的所有小区中发送，因此同一位置区中每个小区的寻呼信道容量应尽可能相同或接近（指最终计算出每个小区的寻呼子信道数）。当BS-PA-MFRMS = 9 时，意味着属于某一寻呼组的MS每隔9个复幀被寻呼一次，此间隔约为2.1秒（235.4ms*9）。相同寻呼间帧数编码（BS-PA-MFRMS）还与MS在空闲状态的无线链路计数器有关：计数器初值 = 90/BS-PA-MFRMS因此，当BS-PA-MFRMS越大，该计数器初值越小，在覆盖不好的网络边缘地区，手机越容易掉网。3.4 寻呼组、BS-PA-MFRMS、BS-AG-BLKS-RES（AGB）三者关系组合BCCH/SDCCH的寻呼组数 = (3-AGB)*BS-PA-MFRMS非组合BCCH/SDCCH的寻呼组数 = (9-AGB)*BS-PA-MFRMS三者的关系见下表：3.5 寻呼策略如果在VLR中已知MS的位置区，第一次寻呼消息只在MS所登记的位置区中广播发送，即本地寻呼。如果MS没有响应第一次寻呼，则MSC将发起第二次寻呼，第二次寻呼通常仍在原LA中广播，但也有其它厂商支持第二次在整个MSC内的所有小区发起寻呼，即全局寻呼。后者的寻呼成功率将提高。寻呼时可以用TMSI 或IMSI 来区分MS。华为的寻呼策略是：MSC最多支持5次寻呼重发，采用TMSI还是IMSI寻呼可由MSC设置，第二次寻呼是采用本局寻呼还是全局寻呼也可以由MSC设置，但第一次寻呼必须为本局寻呼。当选定IMSI寻呼后，所有寻呼消息均采用IMSI寻呼； 当选定TMSI寻呼后，均采用TMSI 寻呼，但如果多次寻呼不到，最后一次将采用IMSI 寻呼。目前华为网上MSC在中国移动均采用IMSI 寻呼，在联通网上采用TMSI寻呼。第4章 位置区计算4.1 寻呼容量计算位置区容量实质上就是一个位置区内可以容纳的用户数量或者说载频数量，它与小区寻呼容量密切相关，因此有必要先计算小区的寻呼容量。寻呼消息在BCCH信道所在的时隙0上发送，时隙0上的子信道有：l 广播信道（BCH）：频率校正信道FCCH、同步信道SCH、BCCHl 公共控制信道（CCCH）：寻呼信道PCH、接入允许信道AGCHl 专用控制信道（DCCH）（如果是组合BCCH/SDCCH）：SDCCH、慢速随路信令控制信道SACCH、小区广播信道CBCH（如果使用小区广播）物理信道时隙0在逻辑上由复帧组成，每个复帧长235.4毫秒。复帧有不同的信道配置，如组合BCCH/SDCCH或非组合BCCH/SDCCH，不同的配置有不同的寻呼容量。l 非组合BCCH/SDCCH非组合BCCH/SDCCH的每个复帧可以有9个寻呼块。在BCCH所在载频的时隙0上，不包含SDCCH信道，当然也没有CBCH信道。l 组合BCCH/SDCCH组合BCCH/SDCCH的每个复帧可以有3个寻呼块。在BCCH所在载频的时隙0上，含有4个SDCCH子信道（无CBCH时）或3个SDCCH+1个CBCH子信道。组合BCCH/SDCCH配置对寻呼容量有较大影响，每个复帧中的寻呼块只有3个，而不是非组合BCCH/SDCCH配置的9个，这也意味着小区最大寻呼能力降低到后者的1/3。另外AGCH信道与PCH共享相同的无线资源。可以为AGCH保留固定数量的块，也可以不保留专门的AGCH块（AGB），只是在AGCH信道需要时借用PCH信道。4.2 位置区容量计算位置区容量计算方法如下：每秒寻呼块数每寻呼块的寻呼消息数每秒钟最多可发送寻呼次数每小时支持寻呼次数每位置区允许话务量每位置区支持载频数l 每秒寻呼块数1帧=4.615ms，1复帧=51帧=0.2354s，假设接入允许保留块数为AGB块，则每秒的寻呼块数可由以下公式计算：l 对于非组合BCCH：每秒寻呼块数=（9-AGB）/0.2354（寻呼块/秒）l 对于组合BCCH： 每秒寻呼块数=（3-AGB）/0.2354（寻呼块/秒）对于非组合BCCH：华为BSC通常配置为AGB=2，则每秒寻呼块数29.7 寻呼块/秒。当AGB0时，每秒寻呼块数38.2 寻呼块/秒。对于组合BCCH：通常AGB=1，则每秒寻呼块数8.5 寻呼块/秒。当AGB0 时，每秒寻呼块数12.7 寻呼块/秒。可以看出，接入允许保留块数越多，则系统每秒钟内能够下发的寻呼块数越少，寻呼容量也越小。而组合BCCH的寻呼容量比非组合BCCH小很多。需要注意的是在同一个LA中，通常不宜同时配置组合BCCH和非组合BCCH小区，接入允许保留块数也应该在同一LA中保持一致。否则将导致寻呼容量降低（为LA中寻呼容量最低的小区）。但如果位置区容量不大，且位置区编码资源紧张，也可以把组合BCCH和非组合BCCH的小区配置于同一个LA中，以增加O1、S111站型基站的业务信道数量。l 每寻呼块的寻呼次数（X）根据GSM0408协议9.1.22 节，每个寻呼块有23个字节，可以发送2个IMSI寻呼（a）；或2个TMSI 和1个IMSI 寻呼（b）；或4个TMSI寻呼（c）。按照华为MSC的寻呼策略，若采用IMSI 寻呼机制，则平均每寻呼块可发送寻呼次数X为：X2寻呼次数/寻呼块若采用TMSI寻呼机制，则，X = 4寻呼次数/寻呼块l 每秒钟最多可发送寻呼次数（P）可由下列公式计算：l 对于非组合BCCH：P =（9-AGB）/0.2354（寻呼块/秒） X （寻呼次数/寻呼块）l 对于组合BCCH： P =（3-AGB）/0.2354（寻呼块/秒） X （寻呼次数/寻呼块）采用IMSI 寻呼机制：对非组合BCCH，当AGB=2时，P= 59.47 寻呼次数/秒；当AGB0时，P=76.47 寻呼次数/秒。对于组合BCCH，当AGB=1时，P=16.99寻呼次数/秒；当AGB=0时，P25.49 寻呼次数/秒。采用TMSI寻呼机制：对非组合BCCH，当AGB=2时，P=118.95 寻呼次数/秒；当AGB0时，P=152.93 寻呼次数/秒。对于组合BCCH，当AGB=1时，P=33.98 寻呼次数/秒；当AGB=0时，P50.98 寻呼次数/秒。由此可见，采用IMSI 寻呼机制的寻呼容量比采用TMSI寻呼机制的寻呼容量小一半。也就是说当两个网络的规模完全相等、数据配置相同时，中国移动的寻呼容量比中国联通的小。l 每位置区允许话务量（T）设计位置区容量时的一个重要原则是LA的大小不得超过其所能承担的最大寻呼容量。对于扩容网络可以从OMC上采集由BSC转发的忙时寻呼命令下发次数，换算成每秒寻呼命令数。该值不得超过上述计算值。当无话统数据可以参考时，如新建网络，则根据一个假设的话务模型进行计算：l 平均通话持续时间：60秒l MS成功被叫次数（导致寻呼并产生TCH话务量）占总呼叫次数比例：30则60秒持续通话时间对应1/60 次呼叫/(秒.Erl)，其中的30由被叫产生，因此，30的MS成功被叫对应：1/60*30% = 0.005 次成功被叫/（秒.Erl）。假设75的MS都在第一次寻呼时响应，25的MS在第二次寻呼时才响应，第三次寻呼以后MS才响应的忽略不计（此为假设数据，具体计算时应该按实际网上数据计算）。因此MS的每一次成功被叫需要1.25次寻呼（25的寻呼需要第二次重发），则产生：Y=0.005*(1+25%)=0.00625 寻呼次数/（秒.Erl）采用IMSI 寻呼机制时，一个位置区允许的话务量为：T=P*50%/Y = 4757.86 Erl(AGB=2，非组合BCCH)T= 6117.25 Erl(AGB=0 ，非组合BCCH)T= 1359.39 Erl(AGB=1，组合BCCH)T= 2039.08 Erl(AGB=0 ，组合BCCH)采用TMSI 寻呼机制时，一个位置区允许的话务量为：T= 9515.72 Erl(AGB=2，非组合BCCH)T= 12234 .49 Erl(AGB=0 ，非组合BCCH)T= 2718.78 Erl(AGB=1，组合BCCH)T= 4078.16 Erl(AGB=0 ，组合BCCH)l 每位置区可支持载频数NTRX平均每个TRX有7.2个TCH，那么1小时平均每个TRX的话务量的最大值是7.2，则采用IMSI 寻呼机制时，一个位置区支持的载频数：NTRX =T/7.2= 660 TRX/LA(AGB=2，非组合BCCH)NTRX = 849 TRX/LA(AGB=0 ，非组合BCCH)NTRX = 1