寻呼原理概述及寻呼优化.docx

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寻呼原理概述及寻呼优化

寻呼原理概述及寻呼优化

一、背景

随着GPRS业务的迅速增长，数据业务占用消耗载波资接近语音业务消耗的载波资源，同时空口寻呼容量瓶颈现象也日趋严重，现网中小区级寻呼拥塞现象严重，甚至制约着网络语音寻呼成功率的提高。

由于寻呼优化需涉及到MSC、SGSN、BSC及PCU等网元，作者知识经验有限，本文结合广州项目做高拥塞工作的经验及参考了韩杰斌《GPRS网络优化原理》，对寻呼做了简单的介绍，希望大家对网络中出现的新问题有个系统的感性认识。

二、寻呼原理

GPRS没有专用的控制信道，因此BTS的CCCH信道承载了CS业务与PS业务的寻呼指配，其中CS寻呼消息由MSC发出，PS寻呼消息由SGSN发出。

2.1、CS寻呼流程及寻呼策略

2.1.1、CS寻呼流程

当被叫MSC收到GMSC发来的IAI消息后，将向其VLR发送一条入局呼叫消息,VLR在收到该消息后，来分析被叫的号码（在VLR中有各种号码分类的信息，它会检查看是否有指向该号码的能力）和网络本身的资源能力等等来核对是否能接纳这种需求，若某些项目不能通过将通知主叫端呼叫建立失败。

在正常的情况下VLR将向MSC发送寻呼（PAGING）的MAP消息，该消息中含有该移动台所在的位置区（LAI）以及被寻呼用户的IMSI或TMSI的号码，来通知MSC开始执行寻呼该移动台的过程。

当MSC从VLR中获得移动台目前所处的位置区后，将向这一位置区中的所有BSC发出寻呼（PAGING）的报文，该报文中含有寻呼所需的必须发寻呼消息的小区列表及TMSI和IMSI信息，其中IMSI有两个用处，一个是可以用来通过小区的寻呼信道来寻呼移动台，一个是为了处理不连续接收所被用来确认寻呼子信道的。

BSC将对依据表中所定义的该位置区的所有小区发出寻呼命令（PAGINGCOMMAND）在该报文中将含有所属寻呼子信道组的号码和所占用的时隙号。

当小区收到该寻呼命令时，将该寻呼所属的寻呼子信道上发出寻呼请求消息（PAGINGREQUEST），在该消息中携带有被寻呼用户的IMSI或TMSI号码。

此时，被叫移动台若在其守候的寻呼子信道上，通过对寻呼消息的解码，若发现是对自己的寻呼，则将发出信道请求（channelrequest）来触发初始化信道分配过程，当收到网络对它的立即指派命令时，则通过SABM帧在所被指派的信道上发回寻呼应答（PAGINGRESPOSE）的初始化报文。

此后再通过一系列的鉴权加密，TMSI重新分配过程，就进入了被叫的呼叫建立过程。

2.1.2、CS寻呼策略

目前GSM网络中CS域寻呼存在TMSI寻呼和IMSI寻呼两种寻呼方式，是否使用TMSI由参数TMSIPAR1（标注的参数解析见附件3）来决定｡

在用户的位置区信息已知的情况下，第一次寻呼会在该位置区进行，如果第一次寻呼失败，则第二次的寻呼方式则根据PAGREP1LA2参数的设置进行，如果其值为0，则不会进行第二次寻呼；如果其值为1或2，则其使用TMSI或者IMSI在原位置区进行重复寻呼；如果其值为3，则第二次寻呼使用IMSI在所有的位置区进行（MSC内寻呼）。

在用户的位置区信息未知的情况下，第一次寻呼会在所有的位置区进行，如果第一次寻呼失败，则第二次的寻呼方式则根据PAGREPGLOB3参数的设置进行，如果其值为0，则不会进行第二次寻呼；如果其值为1，则其使用IMSI在所有位置区进行重复寻呼。

知识点总结：

打开二次寻呼的优点：

可以提高边界位置区MS台的寻呼成功率。

缺点：

会明显提升寻呼负荷。

目前的MSC交换局分为硬交换与软交换。

通常一个软交换局带有2个以上的BSC，以广州为例，硬交换管理2个BSC,软交换局普遍管4个BSC。

故软交换与硬交换局的寻呼策略不同，软交换局的二次寻呼是LA寻呼，硬交换局的二次寻呼是MSC内寻呼。

2.2、PS寻呼流程及寻呼策略

2.2.1、PS寻呼流程

SGSN发起的下行分组数据的传输和移动台在SGSN中标识的MM状态相关。

若MS在SGSN中的状态为就绪（READY）时，下行链路TBF的建立将不需要寻呼过程，下行的数据传输将通过CCCH信道发起“立即指配”（IMMEDIATEASSIGNMENT）消息来建立起来；如果同时有上行传送正在进行，那么下行的数据传输将通过SACCH信道发送“分组上行证实/未证实”（PACKETUNLINKACK/NACK）消息来建立起来；

若MS在SGSN中的状态为待命（STANDBY）时,下行链路TBF的建立将需要寻呼过程.当网络向STANDBY状态的MS发起分组传送时SGSN向PCU下发PAGINGREQUEST消息寻呼MS，PCU处理后发送PACKETPAGING消息给BSC，BSC根据消息中的小区识别标志向相应小区下发PACKETPAGINGREQUEST。

该寻呼流程将MM的状态由STANDBY转为READY，MS收到寻呼请求后将回送任一有效的LLC帧作为应答，将SGSN中的MM上下文由STANDBY状态转为READY状态。

如果SGSN在一定时间内（由定时器T3113）没有收到MS的应答，将重复发送寻呼请求。

知识总结：

1、PS域寻呼与MS的MM状态相关，如果用户在较短的时间内发起两次数据请求，适当地调整MS由STANDBY状态至READY状态的时间延迟（由参数DLDELAY4与ULDELAY5控制），避免TBF早释，也能减低CCCH负荷。

TBF延迟释放时间大于第二次数据请求间隔时间，其中调整DLDELAY，能减少PCH寻呼数（如果上行TBF释放掉的话，不能减少AGCH指配数），调整ULDELAY，能减少AGCH指配数。

注：

某些文章说调整ULDELAY与DLDELAY均能减少PS-AGCH指配数，这种说法有些笼统。

2、T3113：

该计时器在网络发送寻呼请求（PAGINGREQUEST）消息时开始,在网络收到寻呼响应（PAGINGRESPONSE）消息时结束.如果超时,重发PAGINGREQUEST消息.因此该值设置的过小也会使寻呼信道的负载增加,但如果设置过大会增加平均时延。

2.2.2、PS寻呼策略

PS域寻呼与CS域寻呼不同，PS域寻呼与MS的MM状态相关，当MS处于就绪（READY）状态时，PS业务无寻呼（见2.2.1），当MS处于（STANDBY）状态时，PS业务有寻呼。

在GPRS中试按路由区（RA）来进行位置管理的，路由区是位置区的子集，即一个位置区可以作为一个路由区，也可进一步划分为几个路由区。

每个路由区都只有一个SGSN对其提供服务。

同GSM位置区的概念类似，每个GPRS的覆盖区域都被分为多个路由区，一个路由区可以包含一个或多个小区。

网络将存储每个移动台的路由区，并在适当的时候作为寻呼该移动台的位置信息。

对于待命（STANDBY）状态的GPRS移动台的寻呼是通过对移动台所在路由区的所有小区寻呼来实现的。

PS寻呼也可以用IMSI与P-TMSI（分组临时移动用户识别码）寻呼，采用IMSI或P-TMSI寻呼由“分组寻呼消息”决定。

SGSN向PCU发出一条“分组寻呼”（PAGINGPS）消息。

其中包括IMSI,DRX参数，QOS文件等信息。

若消息中带有P-TMSI,在BSS向MS发送寻呼请求时采用P-TMSI。

如果SGSN在一定时间内（由定时器T31136）没有收到MS的应答，SGSN会在原来的路由区内寻呼MS，如果用户无法响应，在计数器超时后失败。

2.3、寻呼信道及寻呼容量

2.3.1、寻呼信道介绍

GPRS网络没有专用的控制信道，目前GPRS网络采用和电路域共用的方式。

在GSM系统中公共控制信道CCCH信道主要包括AGCH和PCH信道，它的主要作用是用来发送立即指派消息和寻呼消息。

虽然PCH和AGCH共享CCCH信道，但任何时候AGCH优先于PCH，即当系统需要下发ImmediateAssignment消息时，如果有固定的AGCH空闲，就用空闲的AGCH，如果没有空闲的AGCH，就占用CCCH做AGCH。

CCCH可以由一个物理信道承担，也可以有多个物理信道共同承担，且CCCH可以与SDCCH信道共用一个物理信道。

小区中的公共控制信道采用哪种组合方式，由参数CBCH7决定。

当CBCH确定以后，参数AGBLK8分配AGCH和PCH在CCCH上占用的比例。

由前面可知：

寻呼可以采用IMSI或TMSI（P-TMSI）寻呼，IMSI长8字节；TMSI长4字节。

因此空中接口的寻呼信道在使用IMSI方式寻呼时，寻呼请求消息中只能包含2个IMSI号码，而使用TMSI方式寻呼时，则可以包含4个TMSI号码。

寻呼块结构有三种，由寻呼策略决定见2.1.2，如表1所示。

表1寻呼块结构

2.3.2、寻呼容量

寻呼容量就是由CBCH、AGBLK及寻呼策略决定，其中使用IMSI方式寻呼带来的寻呼负荷会比使用TMSI方式寻呼增加一倍。

寻呼是基于每个LAC分区发送的，结合广州移动现网的实际情况，AGBLK设置为1，CBCH为NO,均开启了2次寻呼，其中软交换局一次寻呼在本地TMSI寻呼,二次寻呼是本地IMSI寻呼，二次重发比例在15%左右，PS域寻呼采用PTMSI寻呼。

因此理论上最大的寻呼负荷为：

（4/（1+2*0.15））/（8/0.2354）*3600=376449PA/H。

根据省公司提供的CCCH信道利用率建议值60%，因此LAC（包含RAC）的寻呼总量应该小于225869次。

寻呼容量的紧用CCCH负荷来计算，CCCH负荷有小区及LA级。

其中小区级CCCH负荷=（PCH占用信道数+AGCH占用信道数）/9

PCH占用信道数（PCH占用CCCH块数）=第一次寻呼数/3600*0.2354*（1+2*二次重发比例）/4+BSCGPRS.PAGPSBSC*0.2354/3600/4

一次寻呼数：

LOCAREAST.NLAPAG1LOTOT+PAGING.NPAG1GLTOT

二次寻呼数：

LOCAREAST.NLAPAG2LOTOT+PAGING.NPAG2GLTOT

二次重发比例：

第二次寻呼数/第一次寻呼数

AGCH占用信道数（AGCH占用CCCH块数）=（CCCHLOAD.CSIMMASS+CCCHLOAD.PSIMMASS）*0.2354/3600

LA级的CCCH负荷=以每个小区的话务量占LA总话务的比值为加权系数，对LA内每个小区的CCCH负荷进行加权平均，得到LA级CCCH负荷，具体算法如下：

设置每个小区话务为h，LA级CCCH负荷为F

LA级的CCCH负荷也可以采用LA内每个小区的CCCH负荷进行简单的算术平均。

知识总结：

以前大部分文章对CCCH负荷进行评估是忽略了PS域的寻呼，事实上，随着数据业务的急剧增长，PS的寻呼量（PAGPSBSC）接近或者超过CS域的寻呼量，PS寻呼应该引起足够的重视。

三、小区级寻呼拥塞及解决思路

3.1、小区寻呼拥塞

小区寻呼拥塞是由于小区CCCH信道过负载，PCH信道不足，造成CS寻呼消息丢失。

这主要是随着资费的调整，GPRS业务增速快，PS业务引起的立即指配数高，消耗了过多的CCCH资源，造成PCH信道不足。

3.2、寻呼拥塞的解决方法探讨

小区寻呼拥塞的根本原因是PS-AGCH指配数高导致PCH信道不足，解决这一问题的思路是降低小区的PS-AGCH指配数或增加CCCH信道。

常见的措施如下（参考了广州移动技术室原有的方案，但结合实际的情况做了修正）：

XX文库-让每个人平等地提升自我方案

具体方案

网元

适用场景

小区分裂或加向

小区分裂或加向，相当于同覆盖区域内增加CCCH数目。

优点：

增加CCCH信道数目，改善寻呼拥塞效果好。

缺点：

增加信令信道，设备话务容量降低28%左右，一般分裂后需要安排扩容，维护比较困难。

CELL

小区分裂适用于信道利用率低、配置大的基站，信道利用率高且配置大的小区建议选用加向。

用户接入均衡

通过小区选择和重选参数、天线参数以及输出功率优化，控制MS接入范围，实现同址或相邻小区间用户接入数均衡。

CELL

适用于有共址同向小区，且共址小区CCCH负荷较低的情况。

LA分裂

LA（RA）分裂，降低小区寻呼次数。

优点：

可同时降低多个小区的寻呼负荷，但对PSAGCH指配过多引起的寻呼拥塞改善程度不是很明显。

缺点：

调整单位涉及小区多，增加LA边界，影响寻呼成功率，增加信令链路负荷。

LA

适用于LA内多个小区存在寻呼拥塞，且寻呼尝试次数大的位置区。

延长TBF释放时间

增加UL/DLDELAY。

优点：

合理设置可减少PSAGCH重复指配次数与PS寻呼数，但当没有数据业务时，TBF释放时间会有一定延长，降低PDTCH使用效率；由于是BSC参数，影响BSC下所有小区。

BSC

适用于信道利用率低，平均每次AGCH指配流量小且BSC内多个小区存在寻呼拥塞的区域。

下行PDCH允许最大TBF数

增加PDCH复用度，降低PDCH拥塞率，减少用户频繁重建

BSC

适用于寻呼拥塞率大，每PDTCH流量小的区域，改善效果比较明显。

GPRS参数优化

增加分配一定数量静态PDTCH数量（FPDCH）

CELL

适用于载波小于6，PDTCH清空数多，由于语音较忙造成TBF建立成功率低的小区，改善效果比较明显。

GPRS参数优化

无线侧，非资源不足引起的TBF建立成功率低，应优化频率等

CELL

对无线资源不足引起的TBF建立成功率低小区效果较好。

除以上常用措施外，爱立信系统专门针对CCCH容量不足的小区开发了新功能：

CCCH上CS寻呼优先发送功能。

该功能是：

BSC通过监测BTS发送到统计中各个小区的寻呼丢弃的情况来发现哪些小区出现了寻呼丢弃的情况，并且分小区进行计数。

当发现某个小区的寻呼丢弃的比率高于10%时，系统将对PS的接入请求进行临时限制（5秒），每5秒钟重新进行判断来决定是否继续控制PS的接入。

之所以选择寻呼丢弃比率高于10%时才采取行动，主要是为了平衡CS寻呼性能与PS接入性能。

如果出现一点CS寻呼丢弃就限制PS接入的话，那么PS接入请求受到的影响就会比较大；使用10%作为门限，是考虑到CS寻呼都会有2次寻呼，即使两次寻呼都面临10%的丢弃概率，综合起来的寻呼丢弃概率为10%X10%=1%。

在高峰期出现1%的寻呼丢弃通常是可以接受的。

虽然每5秒才调整一次对于PS接入的控制门限，实际的控制动作是按照每100ms进行一次来进行的，这样可以有效避免PS业务突发造成的影响。

这个新功能主要是考虑到由于终端用户对于CS业务（话音、短信）的敏感度很高，对于PS业务的敏感度相对低一些，在CCCH资源拥塞的情况下，运营商可能会希望延迟或拒绝一些PS业务的接入请求而优先发送CS寻呼消息从而提升终端客户的满意度。

3.3、小区寻呼拥塞的案例

四、寻呼成功率优化探讨

寻呼成功率主要受限于寻呼负荷、覆盖及干扰，常规的提高寻呼成功率的优化的方法及思路很多，在次不在累述，在此提出网络的新情况，随着网络的发展，数据业务也是制约网络寻呼成功率提高的一个主要原因。

主要体现在以下两个方面：

✓由数据业务过多造成小区寻呼拥塞，MS无法响应寻呼；因此解决寻呼拥塞小区对提高寻呼成功率也有正面影响。

值得注意的是在解决小区寻呼拥塞的时候，部分网优人员经常采用提高网络接入门限（ACCMIN）这种方法,这种调整对全局的寻呼成功率会产生负面影响。

✓MS台在进行PS业务时，不能监听寻呼消息，导致MS无法响应网络侧的寻呼。

由于MAC/RLC资源是动态分配的，需要传输数据时，会临时分配一个TFI，然后在PDTCH上传输数据，此时MS处在Packettransfermode，。

由于目前GPRS网络工作模式为II以及未开通Gs接口，当MSC需要对GPRS手机发起CS呼叫（被叫）时，CSPaging只能在CCCH发送，不能通过SGSN在PDCH上发送。

因此如果GPRS手机被叫时，恰好处在Packettransfermode，由于目前的B类手机都不支持同时监听CCCH，GPRS手机不能响应寻呼，实际现象为GPRS手机寻呼不到。

因此一些BSC公共参数的调整如上文提及的UL/DLDELAY等参数调整虽降低了LA级CCCH负荷，但也对寻呼成功率会产生负面影响。

五、小结

随着GPRS业务的发展，网络的寻呼容量瓶颈会越来越明显，网络中小区寻呼拥塞对客户感知非常明显。

附件1：

寻呼组计算方法

在空闲模式下，若移动台选择了某小区后作为服务小区后，它就可以开始收听该小区的寻呼消息了。

但为了降低功耗，在GSM规范中引入了不连续接收的机制，每个移动用户（即对应每个IMSI）都属于一个专门的寻呼组，在小区中每个寻呼组都分别与一个寻呼子信道相对应，移动台可根据自身IMSI的最后3位及该位置区寻呼信道的配置情况来计算出它所属的寻呼组，进而计算出该寻呼组的寻呼子信道位置。

移动台在空闲状态下仅守侯在属于它的寻呼子信道上来收听系统播发的寻呼消息。

寻呼组=（IMSI的最后三位）mod（寻呼组个数）

寻呼组个数=（相同寻呼间帧数*（9-接入允许保留块数））*CCCH配置个数。

例如相同寻呼间帧数为5，接入允许保留块数为2，则寻呼组的个数为35。

例如IMSI为46001133650054的用户，在接入允许保留块数为2，相同寻呼间帧数为5，CCCH配置为1个非组合CCCH的小区，它的寻呼组为54mod35=19，它的寻呼子组是19。

附件2：

文中COUNTER意义

CELLPAG.PAGCHCONG：

寻呼消息因排队超时而遭丢弃的次数，是指寻呼消息在基站的寻呼发送队列中排队时间过长后被系统丢弃的数量。

CELLPAG.PAGETOOOLD：

寻呼信道拥塞次数，是指当基站的寻呼发送队列已满，新的寻呼消息被丢弃的数量。

BSC.TOTPAG：

NumberofpagingmessagesreceivedfromtheMSC

BSCGPRS.PAGCSBSC：

Thiscountercountsthenumberof48.018PAGINGCSmessagesreceivedintheBSC.Thepagingarea（BSCorLA）isincludingmorethanonecell.

BSCGPRS.PAGPSBSC：

Numberof48.018PAGINGPSmessageswithpagingareaincludingmorethanonecell

附件3：

文中涉及参数的意义

参数

意义

PAGREPGLOB

不成功globalpaging之后重复寻呼条件；设为0表示不进行重复globalpaging；设为1表示试用IMSI进行1次globlapaging

PAGREPCT1LA

不成功lapaging之后重复寻呼的条件（当PAGLATA=1时有效）；设为0表示不在la中重复寻呼；设为1表示在la中使用TMSI或IMSI执行重复寻呼；设为2表示在la中使用IMSI执行重复寻呼；设为3表示使用IMSI以calldeliveryLATApaging执行重复寻呼

PAGREP1LA

不成功LAPAGING后重复寻呼的条件（当PAGLATA=0且做呼叫被叫时，或做短信接收端时）；设为0表示不在特定la执行重复寻呼；设为1表示在特定la使用TMSI或IMSI执行1次重复寻呼；设为2表示在特定la使用IMSI执行1次重复寻呼；设为3表示使用IMSI执行1次globalpaging

TMSILAIMSC

该参数决定了当MSC/VLR内的LAI改变时，TMSI是否分配给移动终端用户（当CIPHER=1且TMSIPAR=1时有效）；设为0表示只分配1次；设为1表示每次改变时都分配

TMSIPAR

该参数指明是否使用TMSI；设为0表示不分配TMSI（注意，设置为0表示不使用TMSI,，将降低寻呼容量）；设为1表示只为加密连接分配TMSI；设为2表示分配TMSI

ULDELAY

在上一次上行链路的数据传输之后，链路可以保持的时间。

保持的时间越长，该TBF占用PDCH的时间越长，对资源利用造成负面影响。

正面影响是，如果该手机随后继续有数据传输的需求的话，就不用重新去建立新的TBF，减少了频繁的TBF建立。

DLDELAY

在上一次下行链路的数据传输之后，链路可以保持的时间。

保持的时间越长，该TBF占用PDCH的时间越长，对资源利用造成负面影响。

正面影响是，如果该手机随后继续有数据传输的需求的话，就不用重新去建立新的TBF，减少了频繁的TBF建立。

AGBLK

参数AGBLK规定为AGCH保留的CCCH块（CCCHblock）的数量。

CCCH块（CCCHblock）也用于在AGCH上向手机发送接入许可信息（Accessgrantmessages）。

CCCH上分配给寻呼信息（Pagingmessages）和接入许可信息（Accessgrantmessages）的比例由参数AGBLK和MFRMS来控制。

接入许可信息（Accessgrantmessages）在系统中的优先级较寻呼信息（Pagingmessages）为高，即使没有为AGCH预留的CCCH块（CCCHblock）时（如AGBLK=0）也是如此。

所以一般情况下不必为AGCH预留CCCH块（CCCHblock）。

但是在下列情况下AGBLK必须设为1。

MFRMS

MFRMS定义同一寻呼组的寻呼间隔，以一个复帧周期为单位。

比如，MFRMS=9表示移动台属于一个特定的寻呼组每9个复帧周期重复一次。

MFRMS值越高，小区中寻呼组的数量越多。

MFRMS、AGBLK和寻呼组数量的关系是：

组合BCCH/SDCCH小区：

寻呼组数量=（3-AGBLK）*MRFMS

非组合BCCH/SDCCH小区：

寻呼组数量=（9-AGBLK）*MFRMS

CBCH

CBCH=YES表示CBCH可以被包含在小区或信道组的一个SDCCH/8中。