无线寻呼“黑洞”的查找和优化

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　　一、概述
　　致力于提高网络质量，从而保持用户的忠诚度和争取更高的市场份额是中国移动目前面临的重要课题。无论是GSM移动通信系统还是未来将要采用的3G甚至4G技术，移动用户的呼入业务都是建立在先通过无线寻呼寻找到移动用户，再分配所需的网络资源之上的。

就目前而言，无线寻呼成功率也是一项重要的网络质量指标。而且，这项指标还直接影响来话接通率和短信接收成功率等其它网络质量指标的优劣。因此，保持和提高无线寻呼成功率一直是网络优化部门的工作重点。但是由于无线网络覆盖和无线环境的变化及移动用户所处位置的不确定性，以及无线寻呼所采用的信令流程和机制，都使查找无线网络覆盖中存在的无线寻呼黑洞（BlackHole）变得比较困难。因此，查出无线寻呼黑洞并进行相应的网络优化，使网络达到最佳运行状态并获得最佳效益是本文将要进一步探讨的。
　　
　　二、无线寻呼的基本信令流程
　　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才能进行下一步的呼叫接续工作。在GSM移动通信系统中，无线寻呼基本信令流程如图1所示。
　　　
　　图1无线寻呼信令流程
　　
　　
　　从图1可知，当MSC从VLR中获得MS当前所处的位置区号（LACOD）后，将向这一位置区的所有BSC发出寻呼消息（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（PAGINGCOMMAND）。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（PAGINGREQUEST），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（IMASS）将该SDCCH信道指配给移动台。移动台则使用该SDCCH信道发送寻呼响应消息（PAGRES）。BSC将PAGRES消息转发给MSC，完成一次成功的无线寻呼。根据现网设置，如果MSC在发出PAGING消息后，4秒内没有收到PAGRES消息，MSC则会再发送一次PAGING消息，如果4秒内仍没有收到PAGRES消息，则此次无线寻呼失败，同时，MSC将向主叫用户送被叫用户“暂时不能接通”的录音通知。
　　
　　三、导致无线寻呼“黑洞”的原因
　　通过对无线寻呼的信令流程分析可知，无线寻呼在以下三种情况下可能存在“黑洞”：小区寻呼信道拥塞；MS处于无线覆盖质量较差的区域；SDCCH信道指配失败及拥塞。
　　
　　1.小区寻呼信道拥塞
　　
　　目前，上海移动通信网中对移动用户的寻呼方式有两种，一种是900M频段的西门子和阿尔卡特系统使用TMSI进行寻呼，另一种是1800M频段的爱立信和诺基亚系统使用IMSI进行寻呼。两种寻呼方式对寻呼信道的话务负荷也不同。在分析小区寻呼信道拥塞导致无线寻呼“黑洞”以前，先介绍一下IMSI及TMSI的结构及两种寻呼方式的差异。
　　
　　IMSI，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（移动用户识别码）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，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。
　　
　　对于现网中，空中接口中包含BCCH频点的控制信道一般采用FACCH+SCH+BCCH+CCCH的配置，AGCH保留块数为1，则每个小区有8个寻呼子信道，一个51复帧长度为0.235秒，我们可以计算出两种寻呼方式可以支持的最大寻呼次数：
　　
　　(1)采用IMSI寻呼方式，每小时可容纳最大寻呼次数为245106次
　　
　　(2)采用TMSI寻呼方式，每小时可容纳最大寻呼次数则可达到490212次。
　　
　　因此，现网中是否存在由于寻呼信道拥塞导致无线寻呼“黑洞”的情况，我们只需要在话务报告中统计BSC发向每个小区的寻呼次数，对于寻呼次数偏高的小区，检查其控制信道的配置容量，并按照上述方法根据寻呼方式的不同，计算出该小区可以容纳的最大寻呼次数就可以知道是否存在寻呼信道拥塞的情况。如果发向该小区的寻呼次数大于寻呼信道可容纳的最大寻呼次数，我们则需要增加该小区寻呼信道的数量，以满足无线寻呼的需要。
　　
　　2.无线覆盖质量
　　
　　移动台处于覆盖盲区或者处于干扰严重的无线环境中也可能导致无线寻呼“黑洞”。此时，MSC发出的寻呼消息就如石沉大海，没有寻呼响应。由于无线寻呼过程中，MSC只知道移动台所处的位置区，并不知道移动台具体在哪一个小区下面，因此仅通过无线寻呼的信令流程无法判断哪一个小区存在覆盖盲区或者干扰严重。这种情况在无线寻呼“黑洞”中最为常见，但也最难进行相应的优化工作，依靠大量的路测（DT）和拨打测试（CQT）也仅仅只能保证重点区域和路段的无线网络覆盖。
　　
　　为此，对这种情况我们使用了“CallAnalyzer-Roaming”信令测试软件并结合路测等多种方法进行深入分析。“Call Analyzer-Roaming”信令分析软件的原理如下：
　　
　　由于无线寻呼过程中移动用户位置的不确定性，使我们很难找到被寻呼的用户的具体位置。但是通过A接口寻呼消息中对相同IMSI的其它信令流程进行关联，可以估计出存在“黑洞”的小区。例如，我们发现一个寻呼消息没有寻呼响应，则在此条寻呼消息前后某段时间内进行信令流程的关联，用户可能在某个小区进行了主叫、位置更新、短消息发送等操作。在一个合理的时间段内，可以估计移动用户仍在此小区内由于无线覆盖等原因导致寻呼无响应。通过对这些小区中存在上述情况的次数进行排序，次数越多，则表明该小区存在“黑洞”可能性越大。
　　
　　3.SDCCH信道指配失败及拥塞
　　
　　通过无线寻呼信令流程的分析，我们可以知道在移动台收到寻呼请求消息后，会要求BSC指配SDCCH信道，BSC根据该小区SDCCH信道的占用情况要求BTS完成SDCCH信道激活，并占用该信道发送寻呼响应消息。此时，如果BSC指配SDCCH信道失败或者BTS中SDCCH信道拥塞，都会导致无线寻呼失败。
　　
　　四、无线寻呼“黑洞”的优化
　　根据导致无线寻呼“黑洞”原因的分析结果，近期我们针对无线寻呼成功率较低的G34交换机进行了检查。
　　
　　1.寻呼信道拥塞检查
　　
　　G34是900M大容量交换机，空中接口使用TMSI寻呼方式。通过话务报告统计发现，寻呼次数最高的LAC区域为每小时7万多次。检查该交换机下所有小区寻呼信道的配置如下：
　　
　　(1)大多数小区采用FACCH+SCH+BCCH+CCCH配置，共有8个寻呼子信道，每小时可容纳490212次寻呼。
　　
　　(2)部分微蜂窝采用FACCH+SCH+BCCH+CCCH+SDCCH/4+SACCH/4配置，共有4个寻呼子信道，每小时可容纳245106次寻呼。
　　
　　通过对该交换机下所用小区寻呼信道的检查，说明该交换机下的小区寻呼信道没有拥塞，而且完全能够容纳更多的无线寻呼。
　　
　　2.无线覆盖质量和SDCCH信道检查
　　
　　在检查了寻呼信道拥塞的情况后，我们使用“CallAnalyzer-Roaming”寻呼分析软件对G34交换机下的所有基站的可能存在“黑洞”情况进行了排序和分析。根据实际情况，我们设置了对每条寻呼消息前后240秒进行信令关联，1小时内统计到的可能存在“黑洞”次数大于40次小区的信令统计如表1所示。
　　　
　　为此，我们针对上述小区的无线参数和话务报告结合路测和拨打测试进行了检查，其中永业、南码头、南浦桥等基站受私设直放站干扰严重，导致寻呼失败高；思安、春天等基站由于过覆盖严重导致寻呼失败高；汾阳、岳阳等基站由于SDCCH信道占用失败次较高导致寻呼失败高。具体原因与解决办法如表2所示。
　　
　　针对G34交换机无线寻呼“黑洞”的查找和优化，不仅使G34交换机无线寻呼成功率和来话接通率有了很大的提高，同时建立了无线寻呼“黑洞”的查找和优化的模型。对于其它交换机存在的无线寻呼问题，我们都可以按照上述方法逐一排查。
　　
　　五、结束语
　　通过对导致无线寻呼“黑洞”原因的分析，并对实际网络进行更进一步的查找和优化，我们发现虽然导致无线寻呼“黑洞”的原因很多，但只要我们根据实际情况，合理配置信道资源，及时发现覆盖盲区，并进行合理优化，就能够长期、持续、有效的提高移动通信网络的通信质量，为用户提供更加先进、优质、高效、满意的服务。

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