無線尋呼“黑洞”的查找和優化

　　 
　　一、概述
　　致力于提高網絡質量，從而保持用戶的忠誠度和爭取更高的市場份額是中國移動目前面臨的重要課題。無論是GSM移動通信系統還是未來將要采用的3G甚至4G技術，移動用戶的呼入業務都是建立在先通過無線尋呼尋找到移動用戶，再分配所需的網絡資源之上的。

就目前而言，無線尋呼成功率也是一項重要的網絡質量指標。而且，這項指標還直接影響來話接通率和短信接收成功率等其它網絡質量指標的優劣。因此，保持和提高無線尋呼成功率一直是網絡優化部門的工作重點。但是由于無線網絡覆蓋和無線環境的變化及移動用戶所處位置的不確定性，以及無線尋呼所采用的信令流程和機制，都使查找無線網絡覆蓋中存在的無線尋呼黑洞（BlackHole）變得比較困難。因此，查出無線尋呼黑洞并進行相應的網絡優化，使網絡達到最佳運行狀態并獲得最佳效益是本文將要進一步探討的。
　　
　　二、無線尋呼的基本信令流程
　　無線尋呼的過程，即MSC通過尋呼尋找到MS的通信過程，只有在查找到移動用戶后，MSC才能進行下一步的呼叫接續工作。在GSM移動通信系統中，無線尋呼基本信令流程如圖1所示。
　　　
　　圖1無線尋呼信令流程
　　
　　
　　從圖1可知，當MSC從VLR中獲得MS當前所處的位置區號（LACOD）后，將向這一位置區的所有BSC發出尋呼消息（PAGING）。BSC收到尋呼消息后，向該BSC下屬于此位置區的所有小區發出尋呼命令消息（PAGINGCOMMAND）。當基站收到尋呼命令后，將在無線信道的該IMSI所在尋呼組的尋呼子信道上發出尋呼請求消息（PAGINGREQUEST），該消息中攜帶有被尋呼用戶的IMSI或者TMSI號碼。MS在接收到尋呼請求消息后，通過隨機接入信道（RACH）請求分配獨立控制信道（SDCCH）。BSC則在確認基站激活了所需的SDCCH信道后，在接入許可信道（AGCH）通過立即指配消息（IMASS）將該SDCCH信道指配給移動臺。移動臺則使用該SDCCH信道發送尋呼響應消息（PAGRES）。BSC將PAGRES消息轉發給MSC，完成一次成功的無線尋呼。根據現網設置，如果MSC在發出PAGING消息后，4秒內沒有收到PAGRES消息，MSC則會再發送一次PAGING消息，如果4秒內仍沒有收到PAGRES消息，則此次無線尋呼失敗，同時，MSC將向主叫用戶送被叫用戶“暫時不能接通”的錄音通知。
　　
　　三、導致無線尋呼“黑洞”的原因
　　通過對無線尋呼的信令流程分析可知，無線尋呼在以下三種情況下可能存在“黑洞”：小區尋呼信道擁塞；MS處于無線覆蓋質量較差的區域；SDCCH信道指配失敗及擁塞。
　　
　　1.小區尋呼信道擁塞
　　
　　目前，上海移動通信網中對移動用戶的尋呼方式有兩種，一種是900M頻段的西門子和阿爾卡特系統使用TMSI進行尋呼，另一種是1800M頻段的愛立信和諾基亞系統使用IMSI進行尋呼。兩種尋呼方式對尋呼信道的話務負荷也不同。在分析小區尋呼信道擁塞導致無線尋呼“黑洞”以前，先介紹一下IMSI及TMSI的結構及兩種尋呼方式的差異。
　　
　　IMSI，即國際移動用戶識別碼。在GSM系統中，每個用戶都分配了一個唯一的IMSI，用于用戶身份識別。它由MCC（移動國家碼）、MNC（移動網號）和MSIN（移動用戶識別碼）組成。長度為8個字節。
　　
　　TMSI，即臨時移動用戶識別碼。在GSM系統中，TMSI由VLR為來訪的移動用戶在鑒權成功后分配，僅在該VLR管轄范圍內代替IMSI在空中接口中臨時使用，且與IMSI相互對應。長度為4個字節。
　　
　　由于IMSI長度為8個字節，而TMSI長度為4個字節，因此空中接口的尋呼信道在使用IMSI方式尋呼時，尋呼請求消息中只能包含兩個IMSI號碼，而使用TMSI方式尋呼時，尋呼請求消息中可以包含四個TMSI號碼。因此，使用IMSI方式尋呼會導致尋呼信道的負荷增加一倍。
　　
　　對于現網中，空中接口中包含BCCH頻點的控制信道一般采用FACCH+SCH+BCCH+CCCH的配置，AGCH保留塊數為1，則每個小區有8個尋呼子信道，一個51復幀長度為0.235秒，我們可以計算出兩種尋呼方式可以支持的最大尋呼次數：
　　
　　(1)采用IMSI尋呼方式，每小時可容納最大尋呼次數為245106次
　　
　　(2)采用TMSI尋呼方式，每小時可容納最大尋呼次數則可達到490212次。
　　
　　因此，現網中是否存在由于尋呼信道擁塞導致無線尋呼“黑洞”的情況，我們只需要在話務報告中統計BSC發向每個小區的尋呼次數，對于尋呼次數偏高的小區，檢查其控制信道的配置容量，并按照上述方法根據尋呼方式的不同，計算出該小區可以容納的最大尋呼次數就可以知道是否存在尋呼信道擁塞的情況。如果發向該小區的尋呼次數大于尋呼信道可容納的最大尋呼次數，我們則需要增加該小區尋呼信道的數量，以滿足無線尋呼的需要。
　　
　　2.無線覆蓋質量
　　
　　移動臺處于覆蓋盲區或者處于干擾嚴重的無線環境中也可能導致無線尋呼“黑洞”。此時，MSC發出的尋呼消息就如石沉大海，沒有尋呼響應。由于無線尋呼過程中，MSC只知道移動臺所處的位置區，并不知道移動臺具體在哪一個小區下面，因此僅通過無線尋呼的信令流程無法判斷哪一個小區存在覆蓋盲區或者干擾嚴重。這種情況在無線尋呼“黑洞”中最為常見，但也最難進行相應的優化工作，依靠大量的路測（DT）和撥打測試（CQT）也僅僅只能保證重點區域和路段的無線網絡覆蓋。
　　
　　為此，對這種情況我們使用了“CallAnalyzer-Roaming”信令測試軟件并結合路測等多種方法進行深入分析?！癈all Analyzer-Roaming”信令分析軟件的原理如下：
　　
　　由于無線尋呼過程中移動用戶位置的不確定性，使我們很難找到被尋呼的用戶的具體位置。但是通過A接口尋呼消息中對相同IMSI的其它信令流程進行關聯，可以估計出存在“黑洞”的小區。例如，我們發現一個尋呼消息沒有尋呼響應，則在此條尋呼消息前后某段時間內進行信令流程的關聯，用戶可能在某個小區進行了主叫、位置更新、短消息發送等操作。在一個合理的時間段內，可以估計移動用戶仍在此小區內由于無線覆蓋等原因導致尋呼無響應。通過對這些小區中存在上述情況的次數進行排序，次數越多，則表明該小區存在“黑洞”可能性越大。
　　
　　3.SDCCH信道指配失敗及擁塞
　　
　　通過無線尋呼信令流程的分析，我們可以知道在移動臺收到尋呼請求消息后，會要求BSC指配SDCCH信道，BSC根據該小區SDCCH信道的占用情況要求BTS完成SDCCH信道激活，并占用該信道發送尋呼響應消息。此時，如果BSC指配SDCCH信道失敗或者BTS中SDCCH信道擁塞，都會導致無線尋呼失敗。
　　
　　四、無線尋呼“黑洞”的優化
　　根據導致無線尋呼“黑洞”原因的分析結果，近期我們針對無線尋呼成功率較低的G34交換機進行了檢查。
　　
　　1.尋呼信道擁塞檢查
　　
　　G34是900M大容量交換機，空中接口使用TMSI尋呼方式。通過話務報告統計發現，尋呼次數最高的LAC區域為每小時7萬多次。檢查該交換機下所有小區尋呼信道的配置如下：
　　
　　(1)大多數小區采用FACCH+SCH+BCCH+CCCH配置，共有8個尋呼子信道，每小時可容納490212次尋呼。
　　
　　(2)部分微蜂窩采用FACCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/4配置，共有4個尋呼子信道，每小時可容納245106次尋呼。
　　
　　通過對該交換機下所用小區尋呼信道的檢查，說明該交換機下的小區尋呼信道沒有擁塞，而且完全能夠容納更多的無線尋呼。
　　
　　2.無線覆蓋質量和SDCCH信道檢查
　　
　　在檢查了尋呼信道擁塞的情況后，我們使用“CallAnalyzer-Roaming”尋呼分析軟件對G34交換機下的所有基站的可能存在“黑洞”情況進行了排序和分析。根據實際情況，我們設置了對每條尋呼消息前后240秒進行信令關聯，1小時內統計到的可能存在“黑洞”次數大于40次小區的信令統計如表1所示。
　　　
　　為此，我們針對上述小區的無線參數和話務報告結合路測和撥打測試進行了檢查，其中永業、南碼頭、南浦橋等基站受私設直放站干擾嚴重，導致尋呼失敗高；思安、春天等基站由于過覆蓋嚴重導致尋呼失敗高；汾陽、岳陽等基站由于SDCCH信道占用失敗次較高導致尋呼失敗高。具體原因與解決辦法如表2所示。
　　
　　針對G34交換機無線尋呼“黑洞”的查找和優化，不僅使G34交換機無線尋呼成功率和來話接通率有了很大的提高，同時建立了無線尋呼“黑洞”的查找和優化的模型。對于其它交換機存在的無線尋呼問題，我們都可以按照上述方法逐一排查。
　　
　　五、結束語
　　通過對導致無線尋呼“黑洞”原因的分析，并對實際網絡進行更進一步的查找和優化，我們發現雖然導致無線尋呼“黑洞”的原因很多，但只要我們根據實際情況，合理配置信道資源，及時發現覆蓋盲區，并進行合理優化，就能夠長期、持續、有效的提高移動通信網絡的通信質量，為用戶提供更加先進、優質、高效、滿意的服務。

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