嘉兴高铁LAC边界登记随机化解决登记冲突导致异常问题案例.docx

登记冲突导致异常问题案例文档密级： 嘉兴高铁边界登记随机化解决登记冲突导致异常问题案例嘉兴联合优化项目组1 现象发现智能终端设置为混合模式时，在高铁沿线LAC边界每次都会出现DO业务数据激活态与1x业务登记冲突，导致DO业务时出现connection掉线事件。当混合模式下终端检测到新的Lac中某一扇区信号时，会自动驻留在1x网络发起登记，而正在进行的EVDO数据业务则会出现“connection Release”事件，并且解释为Reason:2(System lost)，即为连接出错，此时系统记为一次EVDO异常掉线。2 登记流程在CDMA2000中MS登记的作用：a) 报告MS的位置与状态信息，当MS作被叫的时候，能够被寻呼到；b) MS在时隙模式下提供SLOT_CYCLE_INDEX，以便BSC能知道手机在监听哪个时隙；c) 告知BSS系统MS类别与协议版本以便BSS系统知道MS能力。常见的MS登记类型包括：开机登记、关机登记、周期登记、距离登记、区域登记、参数更新登记和隐含登记，流程如0所示：图1 MS登记流程1. MS向BSS发送Registration Message发起登记流程；2. BSS收到Registration Message之后，构造Location Updating Request消息，封装后发送给MSC；3. MSC向BSS发送Location Updating Accept消息，以指示对Location Updating Request消息的处理操作已经完成；4. BSS向MS传送Registration Accepted Order消息，表示登记成功。基于区域登记：登记区域就是在一个给定的系统和网络里的基站组。一个基站的登记区域号码在系统参数消息里的REG_ZONE字段里指出。基于区域的登记在每当移动台移至一个不在它内部存储访问登记区域表ZONE_LIST上的新区域时开始登记。登记区域在一个登记发生时被加到该表上并在区域定时器超时时被删掉。移动台可以在多个登记区域里登记，通过登记区域号码加上该区域的SID和NID可以唯一识别该区域。移动台在ZONE_LIST中至少可存储7个登记区域。基站通过发送系统参数消息中TOTAL_ZONES字段可以控制登记区域表的登记区域的最大数，当区域表中的区域个数超过设定的最大值TOTAL_ZONES时，移动台依据各区域定时器的计时长短，从最长的区域开始删除，直到剩下区域的个数不多于TOTAL_ZONES为止。登记消息信令中可看到登记类型（原因），基于区域登记reg_type为2，如下图所示：3 接入负荷碰撞在CDMA系统中，接入信道承担将接入信道消息从终端传送到基站，相关的消息主要包括：始呼消息、寻呼响应消息、命令消息、登记消息以及短消息等。接入信道采用时隙化的结构，每个接入时隙都有一个固定的持续时间并由多个帧组成，每帧的周期是20ms。接入信道容量：接入信道容量是指理论上接入信道单位时间内能够处理的最大消息数量，假定接入信道消息长度为11帧，每帧的长度是20ms，则：每小时接入信道最大可以接受的消息数目 = 3600 /(0.0211)= 16363条消息/小时在华为CDMA系统中： 注：因为接入信道采用随机接入，因此存在接入碰撞的可能，所谓接入碰撞指的是在同一个接入时隙有多个终端同时发送接入消息的情况。其中：接入时隙长度：由接入信道参数PAM_SZ和MAX_CAP_SZ决定，即(4+PAM_SZ+MAX_CAP_SZ)*20ms，现网一般为220ms；接入消息数量：是指单位时间内始呼消息、寻呼响应消息、短消息、登记消息等接入信道消息数量之和4 登记过程（接入过程）登记过程是接入过程一种，沿用接入过程相关参数。接入过程示意图接入信道请求和响应尝试随机化接入变量如下表所示：变量名描述关系式取值范围单位PD持续延迟以时隙为单位进行延迟，直至伪随机持续性检测通过。时隙RA接入信道号数0到ACC_CHAN(我们产品的变量名)(总接入信道数)间的随机数，在每个序列前产生。031RNPN随机延迟Hash using ESN between 0 and2PROBE_PN_RAN 1; generated once atbeginning of attempt.0 511 码片RS序列后延0到1BKOFF间的随机数，在每个探测序列之前产生，第一个除外。0 16时隙RT探针后延0到1+probe_bkoff的随机数，在连续的探针之前产生0 16时隙TA响应超时TA = 80* (2 + ACCTMO);0 1680msIS-95移动台的接入方案是基于一种时隙方式的ALOHA协议。由于所有的用户都可以根据自己的意愿随机地发送接入信息，但是接入信道只有一个，因此他们所发出的帧在时间就有可能发生冲突，而产生碰撞。碰撞的结果是使碰撞的双方（也可能是多方）所发送的数据都出现差错，因而都必须重发。为了避免继续发生碰撞，各方不能马上重发，ALOHA协议采用的重发策略是让各方等待一段随机的时间，然后再进行重发。如果再进行碰撞，则再等一段随机的时间，直到重发成功为止。IS-2000中，既兼容了IS95的接入模式，又针对IS95的不足进行了改进。反向随机接入信道保留了原有的接入模式，其接入过程与IS95基本相同。同时，增加了一个增强接入信道，采用了改进的接入方式，以达到更高的接入效率，支持高速数据业务。与IS95的非重叠时隙ALOHA方案不同的是，它采用了重叠时隙ALOHA的方法，使用长码作为时隙的函数以防止碰撞。这样，用户发送的接入信息在时间轴上可能是部分重叠，减小了时延。它在接入信道上还采用了闭环功率控制，提高了信道性能，减小了接入消息的差错概率。另外，在对协议的优化方面，大大缩短了时隙的长度（由200ms减为1.25ms）及超时参数等；可以另外用一个专用信道传送较长的消息，这样可以使得接入信道的负荷不致过高；而且还应用了软切换以提高接入性能。在载扇下，每个paging信道下可最多对应32个access信道，移动台选择它所监视的Paging信道下的某一个access信道作为自己的接续信道，完成起呼、响应呼叫和位置登记工作。Access信道采用随机接续时隙-aloha（slotted-aloha）方式，即发送接入请求的长度不会超过时隙的宽度，这样移动台只要不在同一时隙发送请求就不会发生碰撞。在这种方式下，移动台的每个接续信号在时隙的起点处开始改善，然后随机地等待一段时间（160-1360ms）.其间，如果基站没有通过paging信道向移动台发出认可信号，则表明接续信号在信道中发生了碰撞，移动台就选择一个时隙，重复改善该接续信号。移动台在接入信道中传送两类消息：响应消息（对基站消息的响应）和请求消息（移动台自动发出的）。每次接入尝试由长为max_req_seq（对于请求接入而言）或max_rsp_seq（对于响应接入而言）的接入探针序列组成。每个接入探针序列由1NUM_STEP个接入探针组成，这些探针都在同一个接入信道上传送。移动台通过发送接入探针（access probe）来实现接入，几个接入探针组成一个接入探针序列，几个接入探针序列组成一次接入尝试。移动台在接入尝试的每个接入探针发送相同的消息。每个接入探针包括一个接入信道报头（preamble）和一个接入信道消息体（message capsule），一个接入探针（接入信道时隙）的持续时间是4+ pam_sz + max_cap_sz个20ms帧。接入信道帧长为20ms,接入信道前缀部分需要1-16个帧（典型长度为80ms，即4个帧），其帧由96个全零组成，即以4800bit/s的速率发射，为了帮助基站捕获移动台的接入信道消息。接入信道消息部分占3-10个帧，其典型长度为120ms,即6个帧，传一些用户接入请求的信息或对基站寻呼消息的应答信息。在一段时间内若移动台收到了确认信息，则表明接入成功；若未收到确认信息，移动台将增加一定的发射功率，并再随机时延一段时间后重发接入试探，它可有效的增大移动台到基站的范围。这增加了基站在同一个接入信道时隙内分别解调多个移动台发出的消息的概率，尤其是当许多移动台工作在与基站距离很近的区域时。每个接入试探的传输开始于R-ACH时隙的起始时刻。一个接入试探序列的开始时间是随机定的。对于每个接入试探序列，时延RS将从0到1+BKOFFs个时隙中随机产生；另一个附加的时延PD，由一个伪随机持续性检测根据MAC-SDUReady.Reruest原语中的参数P决定的。PD对于发送含有相应消息的SDU是不需要的，因为基站通过控制它发送请求相应的消息的速率从而能够控制相应消息的到达速率。 在时延RS之后的每个时隙，移动台都根据参数P执行伪随机持续性检测。若检测通过，则在这个时隙发送序列的第一个试探；若失败，则延迟接入试探序列到下一个时隙再接着进行检测。持续性检测是在每个时隙产生一个随机数，并将它与一个预先决定的门限比较，这个预先计算的门限值根据接入负荷等级等参数有不同的值。移动台伪随机的产生接入试探序列的接入试探间的时间间隔。在发送接入试探以后，移动台等待特定的时间TA，即从该时隙结束直至收到来自基站的确认信息。若移动台接收到确认信息，则接入信道尝试结束。否则，移动台在附加的补偿时延RT后开始发送下一个接入试探。 接入尝试分为两大类，一类是移动台发起的请求类，这一类的接入试探序列在发送前，需要经过一个持续性检测（PD），如上图所示。其目的是产生一个随机时延，以便控制移动台发起呼叫的时间，降低和别人冲突的概率。还有一类接入尝试是用于响应基站的消息，这一类在发送接入试探前，无需经过持续性检测，其目的是减少时延，以迅速响应基站的消息。在移动台发送一次接入试探时，精确的起始发送时间实际存在一个码片级的伪随机时延，移动台利用ESN经过HASH算法算出这个时延，范围是0-511间某个数。这样，当多个移动台在同一个时隙接入时，可以增加基站分别解调出不同用户接入消息的概率，特别是当这些移动台离基站的距离相差不多时。移动台发送一次接入试探后等待“TA ”时间；若未收到基站确认，则认为此次试探失败，再等待“RT”随机时延后开始下次接入试探，并且功率会比前次增加“PI”，这是因为接入试探不成功的原因是功率太小，系统无法正确解码，因此需要增加发射功率。这样不断重复，形成了一个接入试探序列。移动台在一个接入试探序列中最多发送接入试探的次数为1+NUM_STEP(最大值为16)。这期间每次发送的接入试探，都在不断增大功率。当功率加大到某个水平还不能接入时，实际上可能不是功率不够大，而是发生了接入碰撞或系统太忙，因此有最大次数的限制。重要的是接入信道时隙是从哪开始的。容易混淆的问题是移动台在发送完一个接入试探后，在等待TA+RT后就开始发送下一个接入试探，虽然RT是以时隙为单位的，但TA只是80ms的倍数，并不是以时隙为单位，说明移动台等待一个非时隙整数倍开始新的接入试探，这样会造成所有的移动台并不在统一的系统时间开始进行接入尝试，而是各自以自己认为的时隙开始进行接入。这就给基站捕获所有移动台的接入带来了困难。事实上，协议上对接入信道时隙的开始做了规定，要求接入信道时隙在接入信道帧的整数倍处开始，并且满足如下条件：t mod（4+MAX_CAP_SZ+PAM_SZ）= 0 一般情况下，移动台发射接入试探通常需要500ms，在网络覆盖边缘地区，接入试探花费的时间需要23秒左右.基站侧建立时间:基站接收到移动台的始呼消息后，完成对始呼消息发送大概在200ms内； 接下来，需要约300ms后才发送信道指配消息；基站捕获反向业务信道和在前向信道上发送应答命令，大概需要500ms到1500ms时间；最后，基站大概需要200ms时间用于业务连接消息的发送.一般来说，从基站接收到移动台的始呼消息算起，整个接入时间通常是1.5到2秒钟。若一个接入试探序列失败后，移动台等待“RS+PD”随机时延后开始发送第二次接入试探序列。针对不同的业务，移动台发送的接入试探序列的最大次数可以不同；达到最大值后若移动台仍未收到基站确认，移动台确定接入失败。这时主叫方通常会听到“被叫用户无法接通”或者“网络正忙请稍后再拨”。就登记而言，登记最终失败会导致终端重新初始化。登记流程图如下表所示：5 调整方案第一步：3月31号晚上把高铁沿线LAC边界站点1X接入信道个数由1调整为4，减少ACH信道最大碰撞概率。减少因1X登记冲突导致的DO掉线问题。修改后指标观察：接入信道增加后ACH信道最大碰撞概率明显减少，修改前最大碰撞概率平均30.57%，修改后降至12.43%.第二步：4月2日调整接入探测随机延迟由0修改为6，接入信道