TDLTE寻呼过程及寻呼流量分析.doc

td-lte寻呼过程及寻呼流量分析张建国华信邮电咨询设计研究院有限公司【摘要】文章首先介绍了td-lte的寻呼过程；然后分析影响td-lte寻呼流量的参数，并给出了计算寻呼流量的公式；最后介绍td-lte跟踪区的计算方法，并指出了td-lte跟踪区列表所能容纳的小区建议值。【关键词】td-lte 寻呼过程 寻呼流量 跟踪区1 引言为了向处于rrc_idle状态的ue发送寻呼消息，或者向ue传送系统更新消息通知，td-lte需要使用寻呼 流程。td-lte的寻呼消息由pdsch（physical downlink shared channel，物理下行共享信道）承载，极大地增加 了寻呼流量。合理地规划跟踪区（ta，tracking area）列 表大小能在ta更新的信令负荷和寻呼区大小之间寻找到 一个平衡点。subscriber identity）或者是mme分配的s-tmsi（saetemporary mobile station identifier）。 为了降低rrc_idle状态下ue的电力消耗，ue使用非连续接收方式（drx，discontinuous reception）接收 寻呼消息，rrc_idle状态下的ue在特定的子帧（1ms） 监听pdcch，这些特定的子帧称为寻呼时机（po，pag- ing occasion），这些子帧所在的无线帧（10ms）称为寻 呼帧（pf，paging frame）。与pf 和po 相关的两个参数 是t 和nb ，这两个参数由系统消息sib2通知ue。根据公式（1 ）和（2 ）计算出pf 和po 的具体位 置后，ue 开始监听相应子帧的pdcch ，如果发现有 p-rnti，则根据pdcch指示的rb分配和调制编码方式（mcs），从同一子帧的pdsch上获取寻呼消息。如果 寻呼消息含有本ue的id，则发起寻呼响应；否则，在间 隔t 个无线帧后继续监听相应子帧的pdcch。pf 的确定：2 td-lte寻呼过程寻呼的通知由 pdcch dci 格式 1c 通知 ue ，pdcch的通知上携带p-rnti（16bit的识别码，取值为 xfffe），表示这是寻呼消息。具体的被寻呼的ue id承 载在pch上的寻呼消息（paging message）中，pch映 射到pdsch信道上，ue id是imsi（international mobilesfn mod t =(t div n)*(ue_id mod n )（1）收稿日期：2012-02-01po 的确定：i_s =floor(ue_id/n ) mod ns当sfn =4,64+4, ，满足sfn mod t =(t div n )*(ue_id mod n )=4。po 的计算：i_s =floor(ue_id/n ) mod ns =1，查表得出po =5。td- lte寻呼帧和寻呼时机示意图如图1所示。（2）t ：ue的非连续接收周期，取值范围是32、64、128和256，单位是无线帧。该值越大，则rrc_idle状态下 ue的电力消耗越少，但是寻呼消息在无线信道上的平均 延迟越大。nb ：取值范围是4t 、2t 、t 、t /2 、t /4 、t /8 、 t /16、t /32，该参数主要表征了寻呼的密度，4t表示每个 无线帧有4个子帧用于寻呼，t /4表示每4个无线帧有1个子 帧用于寻呼，该值决定了系统的寻呼容量。n =min(t,nb )；ns =max(1,nb/t )；ue_id =imsi mod1024i_s 通过查找表1得到，寻呼时机存在于子帧0、子帧1、子帧5和子帧6。子帧0和子帧5是下行子帧，子帧1是特 殊子帧，子帧6是下行子帧或特殊子帧，寻呼时机的安排 便于ue在不同时隙配置下以相同方式实现寻呼功能；同 时优先选择子帧0和子帧5，既兼顾了寻呼容量又尽量减少 对特殊子帧的影响。3 td-lte寻呼流量一个寻呼消息由最多maxpagerec个paging record组成，每个paging record标识1个ue id。根据ts36.331协 议，maxpagerec取值16，也就是td-lte的每个寻呼消息 最多承载16个ue id。pdcch dci 格式 1c 指示的 pdsch 的最大 tbs （transport block size ，传输块尺寸）是1736 个bit （i tbs =31 ）。如果使用15 个十进制位的imsi-gsm- map来进行计算，可以得到1个paging record的长度是1+3+1+3+(15*4+4)=72bit（前8个bit是报头），则16个 paging record的长度是1152个bit。td-scdma一个寻呼 消息承载的paging record最多是5个，可见td-lte寻呼消息承载能力有了很大的提高。采用i tbs =31会导致系统采用更高的编码方式或者占 用更多的rb，同时每个寻呼消息承载的paging record过 多会导致随机接入冲突的概率增加，因此系统会根据网 络参数和资源情况等因素确定每个寻呼消息承载的paging record，建议以50的负荷为准来确定，即每个寻呼消息 承载的paging record不超过8个。在满足一定寻呼拥塞率（一般设置为2% ）的情况 下，一个寻呼消息能支持的寻呼流量可以通过查询爱尔兰 表得到。如果寻呼消息承载的paging record个数m =16， 则寻呼流量e paging =9.83；如果m =8，则e paging =3.63。td-lte在1s内支持的寻呼流量icell 可由公式（3）计算得到：表1 td-lte寻呼子帧映射关系通过例子来说明td-lte 在不连续接收方式下的寻呼过程。假设ue 通过系统消息sib2 得到defaultpag- ingcycle 是64 ，即t =64 ，也就是drx 周期是640ms ； nb =2t ，即每帧有2个子帧用于寻呼，则n =min(t,nb )=t ； ns =max(1,nb/t )=2；ue_id =imsi mod 1024=68。pf 的计算：icell =epaging *(nb/t )*100（3）td-lte在1s内的最大寻呼流量是3932（m 取值16，nb 取值4t ），在1s内中等寻呼流量是726（m 取值8，nb 取值2t ）；td-scdma在1s内的寻呼流量是54。td-lte 的寻呼流量高出td-scdma寻呼流量1到2个数量级，原 因在于td-lte服务于移动互联网，用户需要保持100%在 线，每个用户的忙时寻呼次数急剧增加。图1 td-lte寻呼帧和寻呼时机示意图nspo when i_s =0po when i_s =1po when i_s =2po when i_s =310n/an/an/a205n/an/a401564 td-lte跟踪区规划为了便于管理用户的移动性，在eps（evolved packetsystem ，演进型分组系统）中，应用了类似于gsm/ umts 中位置区（location area ）和路由区（routing area）概念，被称为跟踪区（ta），ta的大小介于小区 和ra之间。为了避免ue在ta的边界移动时产生大量的 跟踪区更新（tau，tracking area update）信令，eps 为一个ue同时指配多个跟踪区，构成一个ta列表（ta list）。ue在一个ta列表中移动时，ta的改变不会引起ta 更新过程的执行。对于rrc_idle状态下的ue进行寻呼 时，可以在一个ta列表中的所有ta中进行，也可按照某 些优化算法，在ta列表中的部分ta中进行寻呼。ta列表大小的设置至关重要，分配过大的跟踪区使 寻呼时的区域过大，增加网络不必要的信令负荷；而寻呼 区过小又导致频繁的跟踪区更新。因此，必须根据网络 部署情况对ta列表的大小进行限制，以避免耗费系统资 源。td-lte跟踪区内所能容纳的小区数量由公式（4）计算：n repetition ：mme寻呼重复次数，一般设置为1次，lte的寻呼重传功能被放在了epc的mme和sgsn中。n ta ：eps每次寻呼包含的跟踪区数，本文分别以2、5、10为例进行计算。td-lte 跟踪区的计算结果见表2 。从表2 可知，在 其它参数相同情况下，n ta 与n cell/ta 的乘积是常数，即ta 列表所能容纳的小区数是固定的。建议在td-lte建网初 期，ta列表包含的小区数不超过390个，该值与文献7 建议的td-scdma的位置区不超过300个小区相当，因此 td-lte跟踪区规划可以参照td-scdma位置区规划。表2td-lte跟踪区repetition（4）公式（4）中的各个参数含义和建议值如下：i cell ：每小区1s内允许的寻呼流量，该值由公式（3） 计算得到。i subs ：每用户忙时寻呼流量，该值与用户行为和运营 商策略密切相关，需要网络长期运行后才能得到一个比较 合理的数值。本文分别以5、20、50为例进行计算。n subs/cell ：每小区用户数，该值与系统带宽、mimo方 案、无线环境、用户行为及调度方式等密切相关，不同小 区服务的用户数差别很大。根据文献4，假定系统带宽 是20mhz，频谱效率是1.74bps/hz/cell，忙时话务量占全 天话务量的15%，每用户每月下行数据流量是5gb，可以 得出lte fdd每小区的用户数是307个左右。假设td-lte 的频谱效率和用户行为与lte fdd相似，在20mhz系统带 宽，时隙配置是2:2模式，td-lte每小区服务的用户数是307*(2+0.75)/5168个。5 结束语由于td-lte服务于移动互联网，其寻呼消息用数据信道承载，寻呼流量有了极大的增加。td-lte的跟踪区 大小与用户行为、网络参数、无线环境以及运营商的策略 密切相关，因此需要根据网络运行情况不断调整ta列表 大小，做到网络的高效运行。参考文献：1 3gpp ts 36.304. 3rd generation partnership project; technical specification group radio access network; evolved universal terrestrial radio access (e-utra); user equipment (ue) procedures in idle modes.2 3gpp ts 36.213. 3rd generation partnership project; technical specification group radio access network; evolved universal terrestrial radio access (e-utra)s.3 3gpp ts 36.331. 3rd generation partnership project;m161616888nb444222pcongestion0.020.020.020.020.020.02epaging9.839.839.833.633.633.63icell393239323932726726726nsubs/cell168168168168168168isubs5205052050n111111nta 1222222ncells/ta 14213105342177819478nta 2555555ncells/ta 216854211693117831nta 3101010101010ncells/ta 3843211841563916technical specification group radio access network;evolved universal terrestrial radio access (e-utra); radio resource control (rrc);protocol specifications.4 harri holma,antti toskala. lte for umts: ofdma and sc-fdma based radio accessm. john wiley & sons ltd, 2009.5 张新程,田韬,周晓津,等. lte空中接口技术与性能m.北京: 人民邮电出版社, 2009.6 姜怡华,许慕鸿,习建德,等. 3gpp系统架构演进（sae） 原理与设计m. 北京: 人民邮电出版社, 2010.7 华为技术有限公司. ws100105：td-scdma小区参数 规划z. 2009. 作者简介 张建国：工学硕士，毕业于南京邮电学院，现任职于华信邮电咨询设 计研究院有限公司，主要从事无线 网络的规划和设计工作。日前，ut斯达康公司成功中标海南网络电视台iptv集成播控平台项目。该项目是全国三网融合第二批试点城市播控平台中的第二个招标项目，经过严格的竞标筛选，ut斯达康公司在众多对手中脱颖而出，承建该 iptv集成播控平台。在刚刚过去的三月份里，ut斯达康成功中标了第二批试点城市中的首个招标项目重 庆广播电视集团（总台）新媒体技术平台iptv集成播控平台项目。据介绍，ut斯达康将为海南网络电视台提 供整体解决方案，包括软硬件设备建设以及与全国集成播控平台、cdn对接的支持，以及技术平台的总体集 成。该平台将覆盖海南全省地区，为省内将近10万用户提供iptv服务。ut斯达康ipt