VOLTE寻呼拥塞分析优化案例Word文档格式.docx
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也就是说东莞寻呼拥塞问题主要集中在爱立信区域,需要进行针对性的分析优化去解决寻呼严重拥塞问题。
二、分析过程
为了找到寻呼拥塞的原因,需要将寻呼相关的内容进行梳理分析,以发现存在的问题。
2.1寻呼的定义及作用
寻呼消息(Paging)是LTE中重要的系统消息,主要用于网络寻找UE,以及UE响应网络下发的呼叫请求。
在LTE中,网络可以向空闲状态和连接状态的UE发送寻呼,寻呼过程可以由核心网(MME)触发,用于通知某个UE接收寻呼请求;
或者由基站(eNode)触发,用于通知系统信息更新,以及通知UE接收ETWS(EarthquakeandTsunamiWarningSystem地震海啸告警系统)以及CMAS(CommercialMobileAlertSystem商用移动警报业务)等信息。
Paging消息的作用包括:
(1)向处于RRC_IDLE态的UE发送呼叫请求;
(2)通知处于RRC_IDLE和RRC_CONNECTED态的UE,系统信息发生了变化;
(3)通知UE开始接收ETWSprimary通知,和(或)ETWSsecondary通知;
(4)通知UE开始接收CMAS通知。
2.2寻呼流程分析
2.2.1寻呼流程说明
Paging消息的详细流程如下:
1)eNodeB通过S1接口接收具有或不具有优先级的S1AP寻呼消息。
如果启用了优先级寻呼功能,则eNodeB会执行寻呼消息的优先级排序。
。
2)如果paging优先级开启,eNodeB根据优先排序paging消息,下发至UE。
3)Paging消息通过PDSCH(PhysicalDownlinkSharedChannel物理下行共享通道)传送至TA(TrackingArea跟踪区)内所有eNodeB的小区。
在PDCCH上广播P-RNTI(PagingRadioNetworkTemporaryIdentity寻呼无线网络临时标识),在PDCCH上可以找到包含RRC寻呼消息的PDSCH数据的调制和编码方案的信息。
4)PDCCH中的信息通过CRC(CyclicRedundancyCheck循环冗余校验)传输,并采用P-RNTI进行加扰。
这将通知UEs在同一子帧中是否存在paging消息。
5)当UE在PDCCH上检测到P-RNTI时,它对PDSCH中包含的paging消息进行解调和解码,并通过PCH(PagingChannel)将其转发到MAC(MediumAccessControl媒体访问控制)层。
PCH传输块包含被寻呼终端的确切标识。
如果UE在检测到的PCH上没有找到自己的标识,那么它将丢弃PCH数据并根据DRX(DiscontinuousReception非连续接收)周期循环休眠。
(图1)paging消息流程图1
(图2)Paging消息流程图2
(图3)寻呼消息信道映射图
2.2.2寻呼流程涉及算法
根据寻呼流程介绍,系统下发的寻呼消息需要UE定期去监听,其过程如下:
在一个DRX周期内,可以只在相应的寻呼无线帧(PF,Pagingframe)上的特殊子帧即寻呼时刻(PO,PagingOccasion)先去监听PDCCH上是否携带有P-RNTI,进而判断相应的PDSCH上是否有承载寻呼消息。
→如果有P-RNTI,就按照PDCCH上指示的PDSCH的参数去接收PDSCH上的数据;
→如果未解析出P-RNTI,则不需要再去接收PDSCH,而按DRX周期进入休眠。
根据以上机制,在一个DRX周期内,UE可以只在PO出现的时间位置去接收PDCCH,再根据需要接收PDSCH,其他时间可以睡眠,达到省电目的。
而UE监听PDCCH,需要精确知道所监听的PDCCH的具体位置,则要先计算出PDCCH出现的无线帧帧号(PF),然后再计算出PF上的寻呼时刻(PO)。
(图4)PF与PO关系示意图
(1)PF相关计算公式如下:
SFNmodT=(T/N)*(UE_IDmodN)(公式1)
T:
DRX参数。
网络会在系统消息SIB2中广播此参数给UE,其取值范围是32,64,128,256,单位是无线帧(10ms)。
nB:
网络在SIB2中广播,其取值范围是4T,2T,T,T/2,T/4,T/8,T/16,T/32,单位是无线帧(10ms)。
N=min(T,nB),取DRX和nB中的最小值,单位是(10ms)。
UE_ID=IMSImod1024。
(2)PO相关计算公式如下:
i_s=floor(UE_ID/N)modNs(公式2)
N:
min(T,nB)
Ns:
max(1,nB/T)
UE_ID:
IMSImod1024
PO实际是UE需要监听的PDCCH在寻呼无线帧上的子帧号。
因此计算出PF之后,再计算出本UE的PO在PF上的位置i_s,然后根据i_s与PO之间的映射关系,就可以精确获得UE该去监听的PDDCH的精确时间位置。
(表1)i_s与PO之间的映射关系表
Ns
POwheni_s=0
POwheni_s=1
POwheni_s=2
POwheni_s=3
1
N/A
2
5
4
6
2.2.3寻呼关键参数
在爱立信厂家基站中的相关Paging参数定义中,主要有下列几个:
(1)maxNoOfPagingRecords:
一个RRC寻呼消息中包括的最大允许寻呼记录数,即每个PO可以寻呼的最大UE。
(表2)各频段maxNoOfPagingRecords最大值
(2)defaultPagingCycle:
表示paging周期中的无线帧数。
这是eNodeB使用的paging周期,并在SIB2中广播。
如果在来自MME的寻呼消息中提供UE特定的DRX周期,其比defaultPagingCycle值短,则来自MME的值将覆盖eNodeB中的值。
它的作用是可以通过将defaultPagingCycle参数值乘以10ms来计算用户设备的PO之间的时间。
(3)nB:
当nB设置为T,2T或4T时,它影响每个PF的PO数量,并且还确定PF内的PO位置。
当nB设置为1/2T,1/4T,1/8T,1/16T或1/32T时,它影响寻呼周期期间的PF数量以及将UE分配到具有相同PO的组中。
当nB设置为较小的值时,导致较少的PO,每次都有更多UE被寻呼;
当nB设置为较大值时,提供了更多的PO,并且在每种情况下寻呼的UE更少。
(图5)nB设置对寻呼帧数和寻呼时间的影响
(4)pagingDiscardTimer:
确定在丢弃之前,可以在eNodeB中保留或排队接收的paging消息的最长时间。
该定时器应设置为与MME(T3413)中的寻呼重发定时器相同(或更小的值),以防止eNodeB在从MME接收到重新发送的副本之后保留或发送旧的寻呼消息。
2.3寻呼流量分析
每个PagingRecord标识1个UE_ID,一个寻呼消息最多包含的PagingRecord数量由上述关键参数maxNoOfPagingRecords决定。
根据3GPP协议maxNoOfPagingRecords最大取值为16(20M带宽小区),即LTE每个寻呼消息最多承载16个UE_ID。
在满足一定的寻呼拥塞率的情况下,单个小区每秒的寻呼流量计算公式如下:
Icell=EPaging*(nB/T)*100(公式3)
EPaging:
爱尔兰B表中,不同的寻呼拥塞率与对应maxNoOfPagingRecords值的映射关系值,详见(表2)爱尔兰B表。
由上述公式可以看出,当maxNoOfPagingRecords值越大,且nB值越大,LTE系统在1s内的寻呼流量也越大。
(表2)爱尔兰B表
2.4寻呼跟踪区分析
2.4.1TA及TAL概念及作用
在上述的寻呼流程中,有提及到TA(TrackingArea跟踪区)的概念。
下面先简单介绍一下TA、TAL的概念及作用。
TA:
LTE网络中为了便于管理用户的移动性,LTE应用了类似GSM/UMTS中位置区(LA,LocationArea)和路由区(RA,RoutingArea)概念,称之为跟踪区(TA,TrackingArea),TA大小介于小区与RA之间。
TAL:
为了避免UE在TA的边界移动时产生大量的跟踪区更新(TAU,TrackingAreaUpdate),LTE又为1个UE同时指配多个TA,构成一个TAList,即TAL。
UE在1个TAL内移动时,TA的改变不会引起TA更新过程的执行。
网络对IDLE状态的UE进行寻呼,可以在1个TAL的所有TA中进行,也可以按某些优化算法,在TAL中的部分TA中进行寻呼。
一般情况下根据流程,MME通过S1发送Paging消息至所有TAL内的eNodeB,并且最大支持8个级别的优先级,eNodeB如果未收到包含优先级的Paging消息,则默认按最低优先级下发至UE。
(图5)按优先级及TAL进行寻呼示意图
TAL的大小设置至关重要,分配过大的跟踪区使寻呼时的区域过大,从而增加网络不必要的信令负荷;
而寻呼区过小又会导致频繁的跟踪区更新。
因此,需要根据网络部署情况对TAL的大小进行限制,以避免耗费系统资源。
2.4.2系统负荷对Paging影响
在LTE中,Paging消息在系统中传送,需要占用系统资源,从而会对系统负荷(MPLoad)产生直接影响,其相关的计算方法及公式在本文不作深入研究。
而LTE系统也存在相应有具体的负荷控制机制,系统负荷控制机制在不同状态,会对Paging消息有直接影响。
例如:
爱立信厂家定义的MPLoad按负荷门限分为4个状态,对应状态对Paging消息的控制及影响如下表所示:
(表3)MPLoad与Paging消息控制关系表
MPCPULoad门限
MPLoad
控制状态
Paging相关控制
Greaterthan98%
OVERLOAD
丢弃所有传入的paging。
90%to98%
VERYHI