随机接入失败的分析与处理

故障现象:随机接入是移动终端与网络在Um口建立无线连接的重要步骤，是接入网络时发生的第一个事件。位置更新、主叫起呼、响应寻呼、紧急呼叫、呼叫重建等情况下都将触发随机接入，所以随机接入成功率是影响网络性能的一项重要指标。在使用爱立信设备卮发现存在大量随机接入失败较高的小区，为此，我们进行了专题的分析与总结。原因分析：随机接入失败原因有很多，主要有以下几个方面：1.同BCCH/BSIC、同临频干扰这是最常见的影响随机接入成功率的原因。由于网络规模和容量的不断提高再加上频率规划的不合理，使得同临频复用的间距越来越小，势必造成因BCCH上行干扰，而导致BTS不能正确解码RACH上的接入请求消息（表现为信息错误编码）对于同频（BCCH）小区来说，尽管BSIC参与了随机接入信道的编码译码过程（为得到36bit的RACH突发脉冲消息字段，在8bit的消息比特基础上，加上6bit的色码，这6bit的色码是通过将6bit的BSIC和6bit的奇偶校验码加和取模2而获得的。然后再加上4bit的尾位，这样就得到了18bit，再将这18bit按照1:2的卷积编码速率，最后得到RACH突发脉冲上36bit的消息位；解码过程与此相反，当小区收到一个接入脉冲，在解码的过程中将比较自己的BSIC。如果相同，则进行下一步解码，如果不同，将丢弃之并产生相应的误码检测告警）但如果两个具有相同BCCH/BSIC的小区相距不足够远，则手机发出的RACH上的“CHANNELREQUEST”消息会被这两个小区都收到，这样就会使得较远处小区接收RACH时产生译码错误或TA超限导致随机接入失败（由于手机与较远处小区未同步），即使随机接入译码成功也不能成功给移动台指配信道，甚至有可能干扰近处小区的立即指配等。另一方面，在GSM系统的空中接口UM中，随机接入（RANDOMACCESS）（RACH上发送）和切换接入（HANDOVERACCESS）（FACCH上发送）均使用相同的编码和脉冲方式，即使用8位信息码加上6位奇偶校验位，并且这6位奇偶校验位和目标小区的BSIC相异或（加和模2）。这样距离距离较近的同BCCH、同BSIC小区间可能会产生随机接入和切换接入的干扰。由于切换多发生在小区边界，切换接入信令会在更近的距离产生干扰。基站分布较密时切换频繁，出现干扰的可能性也就较大。2・覆盖不好、上下行功率不平衡、TA过大这也是影响随机接入性能的主要原因。覆盖问题主要是指系统的上下行功率不平衡，使得系统产生无效的下行覆盖，手机在上行链路损耗过大，以至于上行的随机接入请求因干扰受限而不能被BTS正确接收到或者低于BTS的解调电平。另外一种覆盖问题是越区覆盖现象，主要是指海岛小区。由于无线电波在海面上的传播形式主要是直线波和海面的反射波的叠加，路径损耗很小，使得海岛小区的覆盖极远，甚至超过了GSM系统允许的TA（TimingAdvance）范围（MAXTA），因此在没有作扩展小区（ExtendedRangeCell）设定的海岛小区会产生由此引起的随机接入失败。另外，由于海面上的信号很杂，同临频现象产生的影响很严重，这也是海岛小区随机接入失败的主要原因。3.接收路径的硬件问题接收路径的硬件问题也可能影响到随机接入，主要是指接收天线、馈线、耦合器、接受分路器、接收机等等。

4■话务量过高、拥塞由于网络无法控制移动台接入的时间，因而在话务较繁重的地区会不可避免的发生多个移动台同抢一个RACH时隙来申请接入的现象，这就是碰撞现象。其后果有两个，一个是网络收到在此时隙上的一个突发脉冲的电平，要明显比另一个高，这样网络就会处理电平较高的那个随机接入请求。另一后果是，由于两者之间相互的干扰，网络哪一个都不能正确地接受到。因而随着业务量的增长，报文因碰撞而丢失的几率也就越来越大，这必将是对网络容量的一个重要制约因素。5.“幽灵”随机接入当无线条件符合正常的传播模型时，只要信号电平高于BTS的接收灵敏度，8丁，就会解调出所接收到的RACH脉冲群。在没有干扰的情况下，BTS的灵敏度由噪声因子、热噪声功率等决定，不考虑衰落容限时通常为-115dbm。上行干扰和阻塞会影响BTS的最低解调电平，使其不能达到-115dbm。当小区的话务量很低时，BTS接收到的接入脉冲不多，大部分接收到的信号都是由噪声引起的。如果接收机的灵敏度很高，那么一些噪声就会被TS当作是接入脉冲(噪声中某些比特模式可能会匹配有效的校验序列)。这就是所谓的“幽灵”随机接入(PhantomRACH)现象，而且是不可避免的，除非降低接收机灵敏度或者在信号处理器中采用更好的滤波功能，但是这样的话就可能丢弃一些真正的接入脉冲。当话务量比较高时，由于噪声会被真正的接入脉冲覆盖了，所以问题就不是那么突出，也就没有那么多的PhantomRACHTCH信道建立流程图：BSCBTSBSCBTSARETdhir-TRNTI?R口口RUTCHANNELACTIVATIONCHANNELACTIVATIONACKNOWLEDGEASSIG-NT4ENTCOMI4ANDESTABLISHINDICATIONASSIG-NT4ENTCOMPLETEASSIGNMENTCOMPLETEIASSIGNMENTCOMPLETRFCHANNELRELEASE(theoldchannelsRFCHANNELRELEASEACKNOWLEDGE下面根据图中的内容对信令连接的过程作简单的介绍:1）AssignmentRequest（指派请求）：A接口由MSC向BSC发送的消息。BSC在收到这条消息后开始了寻找符合条件的TCH（话音信道）。2）ChannelActivation（信道激活）：在BSC内部的信道保存和分配之后，找到空闲的TCH信道，BSC发送这条消息给BTS来激活指定的TCH信道。3）ChannelActivationAcknowledge（信道激活证实）：由BTS在激活指定的TCH信道后向BSC发送，证实BSC所要求的TCH信道已激活。4）AssignmentCommand（指派命令）：由BTS进一步把收到的消息在SDCCH上发送给手机。通知手机调整至新的信道（TCH+SACCH+FACCH），该消息包含完整的信道描述信息。5）EstablishIndication（建立指示）：由BTS向BSC发送。手机转到指定的新的信道后发送SABM（通过FACCH）通知该信道已正确占用，并且SACCH开始处于证实状态。当BTS收到SABM后回发UA（通过FACCH）信息给手机并向BSC发送“EstablishIndication”信息。6）AssignmentComplete（指派完成MSBSC）：由手机向基站（BTS）发送（通过FACCH）。该消息经由BTS送往BSC指示话音信道的已建立并运行正常。7）AssignmentComplete（指派完成BSCMSC）：由BSC向MSC发送。该消息向MSC证实新的话音信道已建立。当基站控制器（BSC）收到从基站（BTS）发来的信道请求消息后，基站控制器（BSC）8）RFChannelRelease（RF信道释放）：由BSC向基站（BTS）发送。使原来使用的SDCCH停止活动。9）RFChannelReleaseAcknowladge（RF信道释放证实）：由基站（BTS）向BSC发送。证实原来的SDCCH无线资源被释放。在了解话音信道的连接过程后下面对话音信道接通率相关的COUNTER的触发机理进行解释。下图为话音信道建立过程的相关的COUNTER的触发流程图。在发出收到AssignmentRequest信息后BSC会首先进行符合条件的有效信道的查找，在图中有B、C、D三种情况，在这里仅介绍Transcoderarepooled的方式，即图中的Allocateresources的情况。AssignmenttoServingCollC3■z\HSCSDccnnectiont^p^andifiranscod&rspooled?SingtaslGtconnectionandtranscodersarenai:pooledAllocateresources.3ingleslotCQiinection印对transcodersare[tooledAllocateresources.Mullislotconneclicnandtranscod&reare*pooledAllocateresources.Rjasdurcaallcic^tiansii-.r.^A.-l-nResDurLeBlbjcatiDntailedASSIGbOOUkKI7-IrillF：-Idng■?nl/ccnnc：;tionl-IFITXA[JU/10MS[ESAT一M_NIASSIGhCOrdFLETEtii\lr3ASSIGNMFN

IAlLUREfromMS11.-Hjriilli'ii.1-f:hzCellGrinddrtsListclLiin;ftssiqnni'5Tt|-TFTRALACC.-THTRALC.-CTRA|ACC]\ct.F|-TFTRALACC.-THTRALC.-CTRA|ACC]\ct.Fii■/Ateriiiter'dCrASSIGNMENTS.COMPLETE/10P4SLIink■u'ineoli-norHWfailure：'JFA=iCDMMArjr：.RF^FTCIRCUI1orRESETfromP4SCorAterRESETorAterRESET<JR-：'IIITfmil-TRC[T^SShLL；insenyin：|Eli■-ll-UJALASSAL_-'innq|7HM：-.FST^--\^FS-F.]、THM5EiTESUP..TFMSESTESL'E^；：'Assignment下图为的上图Allocateresources的具体内容。Rsloasc(.JAssignmentChannelMgEimrailed□isnrielrdlflcsbonsuesDeeded[TPALLOJjELLOGATERATPa[**SALLCCATERATP]列ERENG*<HRV1UNATT.FRV1UNATT,FRV2LJNATT〉[+4SZaA7ERTRGDEV]AellMflUciriaiccwclsd?R8K?u闻gdiocouonfiUi^SSd-4i1AllouatBre^aurc^s,slnglewlolconnectionandpooledtran&coder^AllocMeachannelIntheBSC5THVTRALA3C.*TFV1TRALACC.^TR/2TRh.LACC^wTHWTFULS旧*TFV1TFAL8UB.-TFV2TRALSUH>-：-5ZATERTRCDB/>[-SZ^TERTRCDEMl-TPIDLTR]l+TPACTTF]ResDurc®aH-Dcsfonfailedikii.Resourcecillacjticn『新J"_/bohmNUE_/『THTFSALAgHFTRAgC。]^i-TFDIJALTRAL>jCC>5HTRALSUB*TFTRALSUB>j-THTRALACC.-TFTRALACC]<-TFDiJALTFW.LACC^<-THTRALSUBrlFTR/\L&LI%■c-TH\Z1TRALACC.TF^ITRAJLACC.TF馄TRALKSChannelaltcal^nTailedChannelalbc^tiansueceKledl^-TPIDLTRIl-TPACTTR]/bcipjriNUE/"$*EA□QQllnststhetnnscDdoraid1*=-rrestrisiresc-urceDeslbratelhechaiiii^Iandterres-tnilre^ouroeSeeCAirliwcrls出日channelinHisBTSDe-^ilhcjleHielr;iiisccdei'Olid怕SLK己枝Seca^tr^nsc-MerFMourcs；YasSeizedirw$codsr》matdieslhaslocatedmantel濒pSHny?<^'>Seizingsucce&cfed?SeeFDHCilloMlAU仲tr0ns<xxferonJQwEstrisI「己ecu「弓七SeeGInovateihftchannelrtheblibDealbcaletriechann^/JL、AllocateanewchannelintheBSC_^|：F),malchiriigth*3«iz.edlirari&cocferCMIbzatethedddiannelTh?irclks&dMrrxfcnMresourceish典ll冲帕？AllocatethetmrrEsbijIresewo?ChjnrelalocabonChannel@1。的[心rMwRsuzceededSeeDDe^ib>?^terriechonn6iDsollMDlethedunrel-LAHaGat«anfrwchemnMInlheBSCF]matchitirgtheseiz&dtranscoder下图为上图中AllocateChannelinBSC的具体内容。F)AllocateachannelintheBSC.pooledTRAA-SeeAAllocs电aSeeAAllocs电achani^linih&BSC.AJlocationsucceeded?THCALISSIIRTFCA.LSSUP：.AJlocationsucceeded?■+-HV1CALLS.-f-F，.:l：：A-LS.-TF'Z2CALLS]I[4-THV1'3ALLSSUB>TFV1CALLS5UB,4TFV2CftLLSSUB]^Nof+THCONGSAS.+THCONGSASSUE.+TFCONGSAS,+TFCONGSASSUB}f+THVICONGSAS,+THV1CONGSASSUB,+TR/1CONGSAS.+TFV1CQNGSASSUB.+TFV2CONGSAS.+TFV2CQNGSASSUB}B：[-THTRALACC.-TFTRALACC]<=TFDUALTRALACC>■=-THTR.ALSUB,-TFTRALSUB--c-THVITRALACC.-TFV1^RALACC-TFV2TRALAOC?<-THVITRALSUB-TF^ITRALSUB.-TF^TRALSUB^,/'.：ON1nUL/'Chann&lAlI如alienSucc-aecl&di.z\Preemptionharidlingeesotivi?andthishahi*priori^1wi,/'.：ON1nUL/'Chann&lAlI如alienSucc-aecl&dJ-PreempotionsuJ-Preempotionsucreeded[FAILPH]/bcr[FAILPH]/bcriMu匕ChannelAllacalianFailedSeeB(forih白pr&etnptedconii^ciian'iAlloralethechannelreleasedbylinepreemptionhanding.厂芟土|一||、丘..'ChannelAllocationSucceeded解决措施：了解了随机接入失败的原因，就可以对症下药了。以下是一些解决随机接入失败的常用思路和方法。首先检查随机接入失败发生的时间统计规律，是否持续存在，与话务量高低变化是否相关等，以确认该故障是否由于不确定因素导致偶然发生的。如果随机接入失败持续存在，则应检查是硬件问题还是干扰问题。查看ERRORLOG看有无硬件告警，同时检查下列运行状况:TCH话务统计情况（上行质量掉话，场强掉话）、SDCCH话务统计情况（质量掉话、场强掉话、切换统计情况（上行质量紧急切换）小区内切换情况（上行质量触发切换），以及空闲信道测量统计等确定有无BCCH上行干扰或弱信号接入、路径损耗过大等。如果上行有硬件故障，那就会导致网络对MS信道请求无法进行信道指配，甚至无法收到MS信道请求。出现这种情况时应检查基站硬件，特别是上行部分（TRX、天线、馈线）。若无法确认应作Abis口挂表分析，检查链路预算，以确认问题所在。如果可以排除硬件和连接问题，应重点怀疑干扰的可能性。结合故障现象的起始时间和持续时间调查小区周围是否有新增射频发射装置。检查频率分配方案确认有无同频或临频干扰，如果有怀疑，可临时改动BCCH频率或BSIC,观察统计结果和解码的RACH电平是否有变化。可以使用OSS上RNO的功能，如FAS和MRR进一步确定故障小区的干扰情况和统计特征，必要时可进进行路测。最后可利用频谱分析仪或射频接收机检查干扰信号的特征，确定是否为宽带直放站或干扰机引起的上行干扰等等。如果仍没有解决问题的话，就要检查一下参数设置是否合理，是否能够利用参数修改进行优化（如随机接入失败与话务量过高有关）。与随机接入有关的参数主要有以下几个：（1）MAXRET最大重发次数。移动站在启动立即指配过程时（如移动台需位置更新、启动呼叫或响应寻呼时）将在RACH信道上向网络发送“信道请求”消息。由于RACH是一个ALOHA信道，为了提高移动台接入的成功率，网络允许移动台在收到立即指配消息前发送多个信道请求消息。最多允许重发的次数（MAXRET）则由网络确定。格式：MAXRET以十进制数表示，取值有4种，即：1、2、4和7（参见GSM规范04.18表10.5.48），默认值为7。传送：最大重发次数包含于信息单元“RACH控制参数”中，在每个小区广播的系统消息中周期发送。设置及影响：网络中每个小区的最大重发次数是可以由网络操作员设置的。一般地，MAXRET越大，试呼的成功率越高，接通率也越高，但同时RACH信道、CCCH信道和SDCCH信道的负荷也随之增大。在业务量较大的小区，若最大重发次数过大，容易引起无线信道的过载和拥塞，从而使接通率和无线资源利用率大大降低。相反，若最大重发次数过小，会使移动台的试呼成功率降低而影响网络的接通率。因此合理地设置每个小区的最大重发次数是充分发挥网络无线资源和提高接通率的重要手段。（2）TX发送分布时隙数（TX）：由于GSM系统中RACH信道是一种ALOHA信道，为了减少移动台接入时RACH信道上的冲突次数，提高RACH信道的效率，GSM规范（04.18第.2节）中规定了移动台必须采用的接入算法。该算法中应用了三个参数，即：发送分布时隙数TX、最大重发次数MAXRET和与参数TX及信道组合有关的参数S。参数TX表示移动台连续发送多个信道请求消息时，每次发送之间间隔的时隙数，参数，是接入算法中的一个中间变量，由参数诙和CCCH与SDCCH的组合方式确定。格式：TX以十进制数表示，其取值范围为3〜12、14、16、20、25、32和50，默认值为50。传送：TX包含于信息单元“RACH控制参数”之中，在每个小区广播的系统消息中周期发送。设置及影响：当移动台接入网络时需启动一次立即指配过程，该过程的开始，移动台将在RACH信道上发送（MAXRET+1）个信道请求消息。为了减少RACH信道上的冲突次数，移动台发送信道请求消息的时间必须遵循下列规则:移动台启动立即指配过程开始到第一个信道请求消息发送之间的时隙数（不包括发送消息的时隙）是一个随机数。这个随机数是属于集合｛0,1,……,MAX（TX，8）-1｝中的一个元素。移动台每次启动立即指配过程时，按均匀分布概率从上述集合中取数。任意两次相邻的信道请求消息之间间隔的时隙数（不包括消息发送的时隙）由移动台以均匀分布概率方式从集合｛S，S+1，……，S+TX-1｝中取出。由上述分析可知，参数TX越大，移动台发送信道请求消息之间的间隔的变化范围越大，RACH冲突的次数相应减少。参数S越大，移动台发送信道请求消息之间的间隔越大，RACH信道上的冲突减少，同时AGCH信道和SDCCH信道的利用率提高（网络每收到一次信道请求，只要有空闲信道都会分配一个信令信道而不论信道请求消息是否由同一个移动台发出。然而，参数TX和S的增大却会延长移动台的接入时间，从而导致整个网络的接入性能下降，因此必须选择合适的TX和S。参数S实际上是由移动台根据参数诙和CCH信道的组合情况自行计算得到，而参数诙则在小区广播的系统消息中周期发送。网络操作员可以根据系统的实际应用情况设置适当的TX值以使网络的接入性能最佳。TX值的选择一般可参考下列原则：在一般情况下，应取参数诙使参数S尽可能小（以减小移动台接入时间），但必须保证AGCH信道和SDCCH信道不出现过载。操作过程中，对业务量不明的小区可以任意取一个昧值使参数S最小，若小区的AGCH或SDCCH信道出现过载则改变TX使S增大一次（参照表3.1）直到小区不再出现AGCH或SDCCH信道过载情况。根据上述原则，可以确定TX值的取值范围（对应参数S的每个取值参数诙可以取数个），当小区RACH冲突数较大时，应取较大的TX值（在上述范围内）；在RACH冲突数较少（定量分析需在实验以后进行）的情况下，应使昧值尽可能小。（3）CCHPWR控制信道最大功率电平（CCHPWR）定义：移动台在与网络进行通信过程中，其发射功率是受网络控制的。网络通过功率命令（PowerCommand）对移动台进行功率设置，该命令在慢速随路控制信道（SACCH）上传送，（SACCH有两个头字节，一个是功率控制字节，另一个是时间提前量）。移动台必须从下行的SACCH中提取功率控制头，并以其规定的发射功率作为输出功率，若移动台的功率等级无法输出该功率值，则以能输出的最相近的发射功率输出。由于SACCH是随路信令，它必须与其它信道如SDCCH、TCH等组合使用。因此网络对移动台的功率控制实际上是在移动台接收SACCH以后才开始。移动台在收到SACCH前使用的功率（即在发送RACH时使用的功率）则由控制信道最大功率电平（CCHPWR）决定。格式：控制信道最大功率电平采用十进制表示，单位为dBm，范围为：GSM900:13〜43，步长为2dB。GSM1800：4〜30，步长为2dB。传送：控制信道最大功率电平包含于信息单元“小区选择参数（CellSelectionParameter）”中。该信息单元在每个小区广播的系统消息中周期发送。设置及影响：控制信道最大功率电平是关系移动台接入成功率和邻信道干扰的重要参数，可以由网络操作员设定。该参数设置过大（指移动台输出的功率）时，在基站附近的移动台会对本小区造成较大的邻信道干扰，影响小区中其它移动台的接入和通信质量；反之，若该参数设置过小（指移动台输出的功率）则使在小区边缘的移动台接入成功率降低。控制信道功率电平的设置原则为：在确保小区边缘处移动台有一定的接入成功率的前提下，尽可能减小移动台的接入电平。显然，小区覆盖面积越大，要求移动台输出的功率电平越大。该参数一般的设置建议为33dBm（对应GSM900移动台）和26dBm（对应GSM1800移动台）。在实际应用中，设定该参数后，可以通过实验方式，即在小区边缘做拨打试验，在不同的参数设置下测试移动台的接入成功率和接入时间以决定提高或降低该参数的数值。（4）CRH小区重选滞后：移动台进行小区重选时，若原小区和目标小区属不同的位置区，则移动台在小区重选后必须启动一次位置更新过程。由于无线信道的衰落特性，通常在相邻小区的交界处测量得到的两个小区的C2值会有较大的波动，从而使移动台频繁地进行小区重选。尽管移动台两次小区重选的间隔时间不会小于15秒，但对位置更新而言15秒的时间是极其短暂的。它不但使网络的信令流量大大增加、无线资源得不到充分利用，并且由于移动台在位置更新的过程中无法响应寻呼，因而使系统的接通率降低。为了减小这一问题的影响，GSM规范设立了一个参数，称为小区重选滞后。要求邻区（位置区与本区不同信号电平必须比本区信号电平大，且其差值必须大于小区重选滞后规定的值，移动台才启动小区重选。格式：CRH以十进制数表示，单位为dB，范围为0〜14，步长为2dB，默认值为4。传送：小区重选滞后包含于信息单元“小区选择参数（CellSelectionParameter）”中。该信息单元在每个小区广播的系统消息中周期发送。设置及影响：选择合适的小区重选滞后电平对网络优化有重要的意义。小区重选滞后通常建议设置为8dB或10dB。（5）ACC接入控制等级：ACC定义在某些特殊的情况下，营运者希望在某些特殊区域中禁止全部或部分移动台发出接入请求或寻呼响应请求。例如，在某些地区出现紧急状态或某个GSM公用陆地移动网发生严重故障等等。因此，GSM规范（02.11）规定一般给每一个GSM用户（一般用户）分配一个接入等级。接入等级分为等级0至等级9等十种，它们储存于移动用户的SIM卡中。对于一些特殊用户GSM规范保留有5个特殊的接入等级，即等级11至等级15。这些等级通常具有较高的接入优先级。特殊用户同时可以拥有一个或多个接入等级（11〜15之间），它们的接入等级同样储存于用户的SIM卡中。接入等级的分配如下：等级0〜9:普通用户；等级11:用于PLMN的管理等；等级12:安全部门应用；等级13:公用事业部门（如：水、煤气等）；等级1