GSM网规网优公共控制信道寻呼分析

1、中国移动.四川公司.网络管理.技术支援Technical Support Centre of SCMCC四川移动GSM无线网络优化流程手册中兴寻呼分册2010-07-27版本号：1.0.0目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第1章概述3 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 第2章寻呼成功率4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 寻呼成功率公式4 HYPERLINK l bookmark23 o Current Docu

2、ment 寻呼原理和流程分析4 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 影响寻呼成功率的原因6 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 优化步骤和方法7 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 寻呼相关知识9典型案例16第1章概述公共控制信道CCCH，主要是由下行的寻呼信道PCH、接入许可信道 AGCH、小区广播控制信道CBCH和上行随机接入信道RACH组成。对公共控制信道CCCH性能分析，主要用寻呼成功率来衡量。寻呼成功率是GSM网络的一项重要网络质量指标，它直

3、接影响来话接 通率和无线系统接通率等其它网络指标。良好的寻呼性能对于所有手机用 户是否能够成功作被叫来说十分关键，因此加强寻呼成功率的优化分析是 非常必要的。第2章寻呼成功率2.1寻呼成功率公式寻呼成功率=寻呼响应次数/寻呼请求次数*100%，其中：寻呼请求次数定义：指本地区所有MSC发出的PAGING消息的总和，不 包括二次寻呼的消息。统计点为MSC。寻呼响应次数定义：指本地区所有MSC收到的PAGING RES消息的响应 总和。包括二次寻呼响应，统计点为MSC。22寻呼原理和流程分析寻呼原理无线寻呼的过程，即MSC通过寻呼寻找到MS的通信过程，只有在查找 到移动用户后，MSC才能进行下一步

4、的呼叫接续工作。图1寻呼消息下发的示意图无线寻呼的基本信令流程MSBTSBSCMSCpaging (1) paging CMD (2)-paging REQ (3)Chwei REQ(4) . Channel RQD (5). Channel ACT (6)Channel ACT ACK (7)IMM ASSCMD(8)SABM (9)UA(10)EST IN D( Paging RESP)(TI).Paging RESPCR(CMPl 3imarmaipn) (g)图2无线寻呼基本信令流程从上图可知，当MSC从VLR中获得移动台MS当前所处的位置区（LAC） 后，将向这一位置区的所有BSC发

5、出寻呼消息（Paging）。BSC收到 寻呼消息后，向该BSC下属于此位置区的所有小区发出寻呼命令消息 （Paging Command）。当基站收到寻呼命令后，将在无线信道的该IMSI所在寻呼组的寻呼子信道上发出寻呼请求消息（Paging Request）， 该消息中携带有被寻呼用户的IMSI或者TMSI号码。MS在接收到寻呼 请求消息后，通过随机接入信道（RACH）请求分配独立控制信道（SDCCH）。BSC则在确认基站激活了所需的SDCCH信道后，在接入许 可信道（AGCH）通过立即指配消息（Immediate Assignment）将该SDCCH 信道指配给MS。MS则使用该SDCCH信道

6、发送寻呼响应消息（Paging Response）0 BSC将寻呼响应消息转发给MSC，完成一次成功的无线寻 呼。现在GSM网络上交换机的寻呼方式一般为二次寻呼，寻呼间隔一般为 5秒。当MSC从VLR中获得MS目前所处的位置区LAC后，第一次向MS 所在的LAC下的所有BSC寻呼。如果MSC在发出寻呼消息后，5秒内 没有收到寻呼响应消息，MSC则会再发送一次寻呼消息。第二次也是 向MS所在的LAC下的所有BSC寻呼。如果5秒内仍没有收到寻呼响应 消息，则此次无线寻呼失败，同时，MSC将向主叫用户送“您拨打的用户暂时无法接通”的录音通知。中兴交换机寻呼方式是一般是二次 寻呼（可以设置为三次寻呼）

7、，寻呼间隔一般是3秒。2.3影响寻呼成功率的原因PAGING消息在无线信道下发失败1）LINK负荷高，导致底层SCCP消息丢失。2）MSC/VLR、BSC流量控制，导致消息的丢弃。3）负荷高时，消息排队时间长，未能及时发送到手机。4）传输链路质量不好，导致底层LAPD消息丢失。5）T3212参数设置不合理。6）寻呼消息太多导致无线口消息丢失（如短信群发等）。7）MSC冗余小区数据导致BSC寻呼次数异常。手机没有收到PAGING消息1）覆盖原因。覆盖盲区，总体网络覆盖率差，用户超出覆盖区。网 络覆盖漏洞，个别覆盖盲点。2）手机频繁重选3）位置更新频繁4）手机在进行GPRS业务，未能侦听BCCH上

8、的消息。5）寻呼组设置不合理，导致寻呼时间长，或者漏听寻呼。尤其是相 邻两个小区的寻呼组不同。6）2次寻呼时间设置不合理，使得2次寻呼没有起到作用，反而加重 了系统寻呼负荷。7）相邻基站频率相差很多，引起频繁重选时，侦听的时间不同，容 易导致漏听寻呼。手机响应PAGING时，相关信息未能发送到MSCSDCCH 拥塞2）SDCCH指派失败3）上下行链路不平衡，上行弱4）传输链路不好，消息丢失5）特殊情况，两个手机同时呼叫另一手机，MSC接同一个主叫，对另 一个主叫回“寻呼无响应”。6）MSC寻呼消息下发时间不合理：手机的呼叫释放未结束，MSC却提 前完成了释放过程，同时又下发新的寻呼，结果得到“

9、寻呼无相 应”的回应。2.4优化步骤和方法STEP1 :首先排除系统导致的异常查看流控告警，检查MSC/VLR/BSC是否有流控告警。维护好A/Abis 口 的中继链路，注意观察A/Abis 口信令负荷，及时增加信令链路，降低 因为信令负荷过高导致的寻呼失败。检查基站是否有传输瞬断告警。由于系统之间（比如ABIS接口的LAPD链路、网络侧各个实体之间的 接口链路）和系统内部（如MSC与VLR之间的MEM链路、BSC/MSC各 个模块之间的链路等）链路不稳定导致消息丢失，导致寻呼成功率低。 这方面的问题可以通过查看告警得知。检查MSC数据库是否存在冗余数据。因为移动网络不断扩容、割接， 造成MS

10、C和BSC的小区数据不一致，要及时核对小区数据并及时删除 冗余小区数据。在某些地方，网络扩容采取基站“插花”的方式（例 如在MOTO的基站覆盖范围里面增加若干中兴的基站），造成一个BSC 底下有多个LAC的小区。这样该BSC会收到多个LAC的寻呼消息，造 成该BSC下的基站寻呼负荷较高。STEP2：检查手机的最新活动状态 目前仅可通过VLR探针，检查手机的最近活动记录。测试时可通过对SGSN，MSC，ABIS 口等录制信令，判断手机的活动。STEP3:排除GPRS的影响检查GPRS路由区设置是否合理。同一站点路由区应相同，重选比较频 繁的小区路由区应相同。检查路由区更新周期设置是否合理。利用不

11、支持GPRS功能的手机进行测试。STEP4 :指标分析检查SDCCH拥塞情况，查看话统中“SDCCH拥塞率”等指标，正常情 况下应该为0或接近为0。消除SDCCH拥塞造成的“寻呼无相应”。分析MTC成功率是否存在异常。分析小区的位置更新次数是否存在异常。分析系统的平均TA和最大TA判断是否存在过覆盖现象。STEP5:无线参数检查和优化检查与寻呼、接入、立即指配有关的参数设置。通过查询话统、告警 等，看是否有RACH、PCH、SDCCH等过载的消息。检查T3212 （周期性位置更新时间）和IDETTIM （隐含关机时间）参数 设置是否合理。寻呼不成功的一种可能是MS进入盲区或掉电，若此时 交换机

12、的隐含关机时间未到（MSC将定时对ATTACH的用户进行查询， 它将这一段时间内未与系统联系的MS设为隐含关机状态），MSC仍会 对该用户发寻呼消息，MS无法进行响应。在BSC侧，每个基站（BTS） 设置一个定时器T3212，为了让MS定期与网络联系，这样VLR中才会 有用户最新的位置信息。BSC中周期位置更新计时器T3212与MSC中 隐含关机计时器IDETTIM必须满足前提条件T3212IDETTIM。检查LAC的划分是否合理，LAC交界地段是否合理。在规划LAC时应 注意以下几点：LAC的范围必须在一个MSC下，不允许跨越MSC。必须兼顾寻呼量和位置更新次数之间的平衡问题。LA C最重要

13、的规划原则 是不要超过BTS的最大寻呼容量。一旦超过BTS的寻呼容量，就应考 虑LAC分裂。STEP6： MSC寻呼策略的分析。系统容量是否支持多次寻呼，若支持，分析多次寻呼对系统的影响。MSC负责形成寻呼消息，并可对未响应的寻呼进行重发。两次寻呼间 隔是一个很重要的参数。从无线方面看，两次寻呼间隔越大，MS在响 应寻呼时所处的无线环境的相关性越小，MS也更容易成功响应寻呼消 息。但如果两次寻呼的间隔设置过大，会使主叫用户处于长时间等待 状态，主叫用户容易挂机。在优化中要需要根据寻呼成功率和用户挂 机比例，逐步的调整寻呼间隔。适当地延长寻呼间隔时长，可以提高 寻呼成功率。缺点就是被叫用户如果不

14、在服务区，主叫用户听到录音 通知的等待时间将相应延长。有的设备厂家的MSC第二次寻呼可以采 用全局寻呼(global paging)，即可在整个MSC内寻呼MS。而有些 厂家的设备不支持这个功能。建议支持这个功能的交换机开启此功能。 这个功能对带有两个或多个位置区的MSC的寻呼成功率的提高有很好 的帮助。注意：ZTE MSC的2次寻呼间隔是3秒，不是十分合理。STEP7 :现场测试现场测试是最重要的一个步骤，通过测试才能捕捉到真正的现象。若用普通手机容易复现，而测试手机不容易复现时，则需找两个属于 同一寻呼组的SIM卡进行测试，才能够判断出寻呼消息是否正常下发 后普通手机未能正确响应寻呼消息。

15、观察是否有频繁重选现象，如有需要修改重选参数CRO, TMO以及PT 等)。测试是否存在盲区现象。2.5寻呼相关知识手机所在寻呼组的计算 在GSM系统中，下发的寻呼消息是分组进行的，每一个移动用户在侦 听寻呼消息时只侦听他自己所属的寻呼组而忽略其它寻呼组的内容， 甚至在其它寻呼组发送寻呼消息期间关闭移动台中某些硬件设备的电 源以节约移动台的功率开销（即DRX的来源）。根据用户的IMSI号、系统的CCCH信道数目、寻呼组占用的复帧数、 AGCH保留块数和BCCH与SDCCH的组合情况可以确定用户的寻呼组。 具体的计算方法如下（结果由CCCH_GROUP和PAGING_GROUP两个参数 确定）：

16、CCCH_GROUP=(IMSI mod 1000) mod (BS_CC_CHANS*N) div NPAGING_GROUP=（IMSI mod 1000） mod （BS_CC_CHANS*N） mod NCCCH_GROUP是该用户的寻呼消息下发到哪条CCCH信道上，其取值范 围是0,BS_CC_CHANS-1，BS_CC_CHANS是系统配置的CCCH信道数目。 PAGING_GROUP是该用户的寻呼消息在所属的CCCH信道的第几个寻呼 组上，其取值范围是0,N-1。N是一条CCCH信道上的寻呼块数（也就是寻呼组的数目），其计算方 法为：N= （3-AGCH保留块数）X寻呼组占用的复

17、帧数BCCH信道与SDCCH信 道组合，或N= （9-AGCH保留块数）X寻呼组占用的复帧数BCCH信道不与SDCCH 信道组合。其中：IMSI是用户的IMSI号码Mod是取模运算Div是整除运算由上述可知，交换机发到BTS的寻呼消息，BTS并不是实时随机地发 到MS，而是根据IMSI分配到相应的寻呼块，再下发到MS，MS也仅仅 是侦测对应的寻呼块，从而获取寻呼消息，以IMSI后三位共999个号 码为依据，除以寻呼块数N，余数相同即为同一个PAGING_GROUP。例子：设系统配置了 2条CCCH信道，BCCH信道不与SDCCH信道组合，AGCH 保留块数为2，寻呼组占用的复帧数为5，用户的I

18、MSI号为 460007248009188则：N= (9-2)X5 = 35CCCH_GROUP=(460007248009188mod 1000) mod (2X35) div 35 =1PAGING_GROUP=(460007248009188 mod 1000) mod (2X35) mod 35=13结果表示该用户在如上所配置的GSM网络里面寻呼消息是在第1条 CCCH信道(从第0条开始计数)的第13个(从第0个开始计数)寻 呼组上发送。BTS的寻呼能力计算1)寻呼方式根据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；或2个TMSI和1个IMSI

19、寻呼；或4个TMSI寻呼：-2 IMSIs-1 IMSI and 2 TMSIs- 4 TMSIsIMSI,即国际移动用户识别码。在GSM系统中，每个用户都分配了一 个唯一的IMSI,用于用户身份识别。它由MCC (移动国家码)、MNC(移动网号)和MSIN (动用户识别移码)组成。长度为8个字节。TMSI,即临时移动用户识别码。在GSM系统中，TMSI由VLR为来访的 移动用户在鉴权成功后分配，仅在该VLR管辖范围内代替IMSI在空中 接口中临时使用，且与IMSI相互对应。长度为4个字节。由于IMSI长度为8个字节，而TMSI长度为4个字节，因此空中接口 的寻呼信道在使用IMSI方式寻呼时，

20、寻呼请求消息中只能包含两个 IMSI号码，而使用TMSI方式寻呼时，寻呼请求消息中可以包含四个 TMSI号码。因此，使用IMSI方式寻呼会导致寻呼信道的负荷增加一 倍。2） BTS的能够承载的消息数量（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：对于非组合BCCH:每秒寻呼块数=（9-AGB）/0.2354 （寻呼块/秒）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:当AGB=2，则每秒寻呼块数= 29.7寻呼块/秒。当 AGB = 0时，每秒寻呼块数

21、= 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

22、站型基站的业务信道数 量。（2）每寻呼块的寻呼次数根据寻呼方式，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/寻呼块每秒钟最多可发送寻呼次数P可由下列公式计算：对于非组合BCCH： P = (9-AGB) /0.2354 (寻呼块/秒)X X (寻呼 次数/寻呼块)对于组合BCCH： P = (3-AGB) /0.2354 (寻呼块/秒)X 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

23、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。每个CCCH可携带一个消息，它的数据率为4.25个消息/秒。AGCH用 于传送立即分配(Immediate Assignment CMD)消息和立即分配拒绝 (Immediate Assignment Reject)消息。一条立即分配消息可为最多 2

24、个移动台分配信道(如SDCCH等)，一条立即分配拒绝消息可最多 拒绝4个移动台的信道请求。PCH用于传送寻呼消息。当采用TMSI寻 呼方式时，一条寻呼消息可用于寻呼最多4个移动台；当采用IMSI寻 呼方式时，一条寻呼消息可用于寻呼最多2个移动台。当一个CCCH块 无寻呼消息发送时，则可发送一条立即分配/立即分配拒绝消息。寻呼组、BS-PA-MFRMS、BS-AG-BLKS-RES (AGB)三者关系表 1 寻呼组、BS-PA-MFRMS、BS-AG-BLKS-RES (AGB)三者关系表BS-PA-MFRMSTimebetweentransmissionof each paginggroupN

25、umber of paging groupsCombined BCCH/SDCCHNumber of paging groupsNon-Combined BCCH/SDCCH3 pagingblokspermultiframeAGB=02 pagingblokspermultiframeAGB=19 pagingblokspermultiframeAGB=08 pagingblokspermultiframeAGB=120.4764181630.7196272440.94128363251.181510454061.411812544871.652114635681.892416726492.

26、1227188172位置区与寻呼关系假定一位置区的话务量为E，接通率为60%，呼叫持续45秒，因此BHCA 为：3600/45/60%*E = 133.33E。被叫方占 X%/小时。一个寻呼 消息可最多寻呼两个手机，因此BS_PA_MFRMS为：Cell_paging_total_min_multiFrame_count = 133.33E * X% /2 (per hour)。寻呼消息最多发3次，平均为2次数，所以：=133.33E * X% * 2 / 2 =Cell_paging_total_multiFrame_count 133.33E * X%根据51复帧的结构，假定可用于CCCH

27、的数目为Y,则一小时可发送 的最大复帧数为：Max_multiFrame_count = Y * (3600/0.240)= 15000Y.。若PCH不溢出，应满足下列条件:Cell_paging_total_min_multiFrame_count=Max_multiFrame_count假定：X=40(called part account for 40%),因此：E=281.25Y 由此得到下表:表2 PCH与话务量关系表Max traffic of LAC (Erl)the PCH block in CCCH281.251562.52843.753112541406.2551687.5

28、61968.757225082531.259ZXG10-BSC 的 PAGING 能力理论上：每秒处理24条=21600条/15分钟最大情况每秒处理30条=27000条/15分钟实际情况：消息量在30000条/15分钟40000条/15分钟（具体和话务量相关），不会出现用户感知问题。增加BSC的PAGING能力方法：减少MSC的多次寻呼。按照模块进行LAC划分。2-6典型案例MSC流控导致的呼不通手机【问题描述】某局忙时手机打手机接通率低。忙时接通率大约在60%左右。【问题分析】通过对现场拨打测试录制的信令分析，发现MSS没有下发PAGING消息。具体信令流程如下:从上图可以看出，MSC少下发

29、了 PAGING消息。由于忙时MSC产生了流量控制，导致消息被流控，引起了寻呼无响应。T3212设置错误导致的寻呼无响应【问题描述】某BSC下突然出现很多手机寻呼不到的现象，手机开关机后，寻呼就 没有问题。【问题分析】跟踪信令发现MSC没有下发寻呼消息，检查发现，MSC自己把位置更 新时间改从2小时改为1小时，而BSC的设置为1小时。导致很多手 机在没有进行周期性位置更新时，MSC侧就已经将手机标志为为不活 动状态，从而引起手机寻呼不到。位置区划分引起寻呼成功率降低【问题描述】ISB的BSC的位置区，从3个划分为8个后，MSC统计的寻呼成功率下 降了大约5个百分点。【问题分析】由于位置区重新划

30、分，导致位置更新增加，从下图可以看出一般性位 置更新基本翻了一倍。说明跨位置区的现象十分严重，这样手机频繁 的跨位置区，必然导致寻呼不到。4某局GSM寻呼成功率指标优化【问题描述】某地区全部使用中兴基站设备，现有2个BSC，一个位置区LAC21088, 其中在神农架林区有4个孤岛站点，挂在BSC1下，单独设置位置区，LAC为21136,挂在ERICSSON交换机下。十堰地区LAC21088寻呼成功 率一直在92%左右，在全省属于中下游水平，客户要求提升至94%满 分指标。【问题分析】根据MSC SY01统计，LAC21088采用TMSI寻呼方式，二次寻呼式，间 隔为8S,现网忙时一次寻呼次数为

31、53653次，成功次数49192,失败 4461次，二次寻呼成功次数为1009次，从统计分析来看，二次寻呼 成功比例仅为1009/4461*100%=22.61%,成功比例偏低。对问题地区进行了系统的路测，在测试中发现，该地区属于典型的山 区，由于站点数量不够，即使在城区也存在有覆盖盲区，目前在该地 区共有站点211个，其中市区站点70个左右，相当多站点属于边际孤 岛站点，因此信号覆盖不足是导致寻呼成功率偏低的一个重要原因。【问题处理】1）调整参数 接入允许保留块数BS_AG_BLK_RES该参数目前设置为2,结合现网中CCCH_CONF参数（设置为0,表示 CCCH使用一个基本的物理信道，不与SDCCH结合使用，一个51复帧 中CCCH消息总块数为9）,即每个BCCH复帧中留给AGCH的信道的块 数为2, PCH块数相应为9-2=7块；根据现网指标从现网指标来看，忙时小区SDCCH请求最大值为不到 2500次，我们取3000次，则每个寻呼周期SDCCH分配请求次数为 （3000/3600）*0.2354=0.2次，可见每个寻呼周期SDCCH分配请求还没 达到1个用户，所以将接入准许保留块数参数值由2改设置为1,对 应PCH块数可达到8块；2）调整参数寻呼信道复帧数BS_PA_MFRAMS该参数目前设置为3,即相隔3个51复帧后传送同