位置区容量规划

1、目 录 7-107.5 结论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-77.4.2 位置区容量计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-77.4.1 寻呼容量计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-77.4 位置区计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-67.3.5 寻呼策略 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-67.3.4 寻呼组、 BS-PA-M

3、FRMS 、 BS-AG-BLKS-RES (AGB 三者关系 . . . . . . . . . 7-57.3.3 BS-PA-MFRMS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-57.3.2 BS-AG-BLKS-RES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-57.3.1 寻呼组 . . . . . . . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-57.3 寻呼 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-27.2 位置区设计原则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . 7-17.1 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-1第 7章 位置区(LA 容量规划 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .第 7章 位置区(LA 容量规划7.1 概述位置区(LA 是 GSM 中的重要

6、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

7、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就是在当前 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,它将不停地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

8、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 系统中寻呼范围的基本单位,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 7-1所示。 规划篇GSM 无线网络规划及优化 图 7-1 业务区划分7.2 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

9、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,相应地,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

10、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,而超过保护时间后(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 LA

11、C 一致,有些手机不会立即做正常的位置更新,就会出现被叫时不在服务区的现象。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,此时规划篇GSM 无线网络规划及优化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。如图 7-2 :图 7-2 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

12、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 GSM1800与 GSM900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 GSM1800小区,减少双 频段间的切换和重选,同时在设计信令信道,充

13、分考虑位置更新给系统带来 的负荷。(2 如果 GSM1800与 GSM900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 图 7-3、图 7-4所示。 图 7-3 按频段划分位置区 图 7-4 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 GSM1800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

14、频切换、重选带来的位置更新频繁问 题,但是需要修改原来 GSM900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。7.3 寻呼7.3.1 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

15、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。7.3.2 BS-AG-BLKS-RES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

16、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。7.3.3 BS-PA-MFRMS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;

17、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个复帧被寻呼 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(对计算结果取整:计数

18、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。7.3.4 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三者的关系见表 7-1:表 7-1 寻呼组、 BS-PA-MFRMS 、 BS-AG-BLKS-RES (AGB 三者关系表 728118272.129647216241.898566314211.657

19、485412181.4164045101519442427690.7131618460.4728 paging bloks per multiframeAGB=19 paging bloks per multiframeAGB=02 paging bloks per multiframeAGB=13 paging bloksper multiframeAGB=0Number of paging groups Non-Combined BCCH/SDCCHNumber of paging groupsCombined BCCH/SDCCHTime between tra

20、nsmission of each paging groupBS-PA-MF RMS 7.3.5 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 4次寻呼重发(不包括第一次寻呼发送,采用 TMSI 还是 IMSI 寻呼可由 MSC 设置,第二次寻呼是

21、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 或 IMSI 寻呼。7.4 位置区计算7.4.1 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:y广播信道(

22、BCH :频率校正信道 FCCH 、同步信道 SCH 、 BCCHy公共控制信道(CCCH :寻呼信道 PCH 、接入允许信道 AGCHy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。y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

23、含 SDCCH 信道,当然也没有 CBCH 信道。y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

24、需要时借用 PCH 信道。7.4.2 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(1 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:y对于非组合 BCCH :每秒寻呼块数 =(9-AGB /0.2354(寻呼块 /秒 y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=

25、29.7 寻 呼块 /秒。当 AGB =0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 AGB =0 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

26、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。(2 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:X =2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(3 每秒钟最多

27、可发送寻呼次数(P 可由下列公式计算:y对于非组合 BCCH :P =(9-AGB /0.2354(寻呼块 /秒× X (寻呼次数 /寻呼块y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 AGB =0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, P =25.49 寻呼次数 /秒。采用 TMSI 寻呼机制:对非组

28、合 BCCH ,当 AGB=2时, P=118.95 寻呼次数 /秒;当 AGB =0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, P =50.98 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。(4 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

29、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:y平均通话持续时间:60秒yMS 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

30、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 假设超过理论最大寻呼容量的 50%后,寻呼信道会发生拥塞,即在不超过最 大寻呼负载 50%情况下,不会由于 BTS 中的寻呼队列满,而使原始寻呼消息 发生丢弃。则 1秒钟的时间里的寻呼量是 P*50%。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 BCCHT= 6117.25 Erl(AGB=0 ,非组合 BCCHT= 1359.39 Erl(AGB=1,组合 BCCHT= 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 BCCHT= 12234 .49 Erl(AGB=0 ,非组合 BCCHT= 2718.78 Erl(AGB=1,组合 BCCHT= 4078.16 Erl(AGB=0 ,组合 BCCHGSM无线网络规划及优化 规划篇 (5 每位置区可支持载