WCDMA網絡尋呼信道擁塞解決方案

摘 要：通過分析尋呼信道（PCH）承載能力以及尋呼消息中所占用字節數量，提出了一種評估WCDMA網絡負荷的方法。針對現網中PCH負荷較高的問題，論證了幾種優化解決方案的可行性，并最終采取RAC分裂解決，通過效果評估，PCH負荷的優化，在降低網絡尋呼負荷、提升尋呼成功率和接通率等方面有良好效果。

關鍵詞：RAC分裂；PCH；尋呼類型；尋呼信道；尋呼負荷；尋呼信道擁塞

引言

尋呼是網絡聯系UE的重要途徑，和其他流程相比較，尋呼流程在無線網絡中表現出頻率高、流量大、突發性強等特點，尋呼性能關系到整個無線網絡的性能。所以研究尋呼問題對無線網絡性能具有很強的現實意義。

1 尋呼過程及原因

1.1 尋呼發起

CN發起的尋呼：CN發起尋呼過程的目的是使CN能夠請求UTRAN聯系UE。尋呼過程在IU接口使用無連接的信令過程。CN通過發送尋呼消息觸發尋呼過程，UTRAN則將CN尋呼消息通過UU接口上的尋呼過程發送給UE，使得被尋呼的UE發起與CN的信令連接建立過程。

UTRAN發起的尋呼：當系統消息發生改變時，UTRAN為了通知處在空閑模式、CELL_PCH和URA_PCH狀態下的UE進行系統消息更新，會觸發尋呼過程，以使UE讀取更新后的系統信息。

為了觸發處于CELL_PCH，URA_PCH狀態下的UE進行狀態遷移，UTRAN會進行一次尋呼流程，作為對該尋呼的一種應答形式，UE會相應的發起一次小區更新或URA更新。

1.2 尋呼類型

當用戶處于空閑狀態、Cell_PCH和URA_PCH狀態時，UTRAN通過在尋呼控制信道（PCCH）上發送尋呼消息類型1來啟動尋呼，用于被叫業務建立或更新系統消息。

而當用戶處于Cell_FACH和Cell_DCH時，UTRAN通過在專用控制信道（DCCH）上發送尋呼消息類型2啟動尋呼，用于通知用戶接收下行數據或被叫業務建立，也可用于系統消息更新。（圖1）

在日常尋呼負荷指標優化中可以有效參考RNC尋呼負荷指標。

3 尋呼信道擁塞原因

3.1 尋呼信道擁塞原因

在3G網絡中，隨著數據業務流量快速增長，單純的CS業務逐漸降低。由于數據業務的小流量、間斷發生特點，造成了PS域的尋呼量快速增長，在網絡結構或參數設置不合理時極易造成尋呼信道擁塞，尋呼消息丟棄的現象發生，從而導致尋呼時延增加，接通率下降。為了更好地理解尋呼信道擁塞概念，首先回顧下尋呼的整個過程。

用戶側，用戶通過IMSI計算出自己的尋呼時刻（SFN），然后在屬于自己的尋呼時刻偵聽尋呼指示信道，看是否有屬于自己的尋呼消息，判斷的原則是根據網絡設置的尋呼指示分組，計算出用戶在一個10ms中標識自己的PI位置。當屬于自己位置PI的所有bit都被置1，即有尋呼消息發給自己，UE則在SCCPCH信道獲取消息內容。

網絡側，當RNC收到來自CN的消息后，發給MAC-C實體，MAC-C實體計算出用戶的尋呼時刻，然后在距離當前CFN最近的尋呼周期位置將尋呼記錄保存下來（按照協議規定，每一個尋呼時刻MAC-C實體最多支持8個尋呼記錄的排隊），待到每個尋呼時刻，MAC-C實體將對尋呼記錄排序，并發給NODEB，然后在SCCPCH信道上發送。雖然在MAC-C實體上，可支持8條尋呼記錄的排隊，但PCH信道傳輸塊大小為240bit，限制了可被尋呼的用戶數，根據用戶標識所占字節的大小，每一個尋呼時刻按IMSI最多可尋呼3個用戶，按TMSI最多可尋呼5個用戶。

尋呼信道擁塞就是指在一個尋呼時刻同時有超過5個以上的用戶需要尋呼，但最多只能尋呼5個用戶。未被發送到尋呼記錄將在最近的下一個尋呼時刻排隊等待發送，但若下一個尋呼時刻仍不能被發送或者排隊時長超過了閥值，將會丟棄尋呼記錄。

3.2 網絡尋呼負荷現狀

文章主要討論的是業務量持續增長情況下造成的尋呼信道擁塞解決方案。

3G用戶數量持續增長，3G話務量和數據流量隨之快速增加，RNC尋呼負荷、尋呼擁塞率也隨之上升，以RNC3128（覆蓋整個延安寶塔區）更為顯著。（圖2）

話務量10月較1月增幅達72%左右；數據流量10月較1月增幅達80%左右。

從全網RNC尋呼擁塞率來看（實際忙時）：RNC3128尋呼擁塞率4月份之后持續快速增長，10月份最新統計已達到31%，RNC3129、RNC3131、RNC3132尋呼擁塞率低于3%。（圖3）

RNC3128 PCH負荷最高達到78%，遠超正常范圍。（圖4）

4 尋呼信道擁塞解決方案

尋呼信道由于負荷導致擁塞解決或緩解方案很多，如：調整尋呼周期、合理規劃LAC/RAC分配、調整尋呼機制、PICH和PCH等參數設置、網絡干擾排查等。文章立足延安聯通分公司網絡負荷持續增長實際情況，制定了4種方案。

4.1 新建RNC

通過新建RNC緩解RNC3128負荷壓力。延安聯通分公司現網共有4臺RNC，寶塔區由RNC3128覆蓋，該RNC語音業務和數據流量整體占比達到54%以上。

RNC3128目前下掛1446個小區，其中RNC規劃所帶小區2100個，目前已下掛比例已達到68.86%，按照建設規劃至2014年底仍有40個宏基站開通、101個載頻擴容需求，下掛小區數量占RNC規劃所帶小區數占比將達到82.23%。（表1）

4.2 割接基站

將RNC3128下掛部分基站割接至周邊RNC以緩解負荷壓力，具體割接區域如下（表2）：

RNC1割接至RNC5基站范圍：甘谷驛至常態藥業，龍灣至新官莊，具體包含：蟠龍、青化砭、甘谷驛、姚店、李渠。

RNC1割接至RNC2基站范圍：黃新莊至洞子梁隧道，萬花肖渠以西，新九燕溝隧道以南、南泥灣。

選擇割接站點話務量占RNC3128整體比例10.23%，數據流量占RNC3128整體比例12.35%。

4.3 RAC分裂

隨著網絡負荷逐年遞增，尤其APP軟件的普及，數據業務的小流量、間斷發生特點更加突出，RAC分裂方案實施將有效解決尋呼負荷。近期尋呼丟失率指標統計：尋呼丟失率達到31.01%中CS尋呼丟失率為21.44%，PS尋呼丟失率為9.57%。

RNC3128下新增2個RAC（新增RAC41、RAC42），由原來的1個RAC調整為3個RAC。（表3）

4.4 24K Paging channel feature

目前諾基亞通信WCDMA網絡支持兩種格式的PCH信道負荷。

第一種是RAS06和RU10支持8Kbps的PCH比特率，80bits大小的傳輸塊，每TTI傳輸時延10ms。

第二種是RU20版本以上支持24Kbps的PCH比特率，240bits大小的傳輸塊，每TTI傳輸時延10ms。

RNC3128未開通24K Paging channel功能時尋呼信道只能傳輸80bits的傳輸塊，開通該功能后尋呼信道的傳輸能力將達到240bits，將有效解決尋呼擁塞過高問題。

5 解決方案實施及效果評估

通過以上4種方案的對比，RAC分裂是最經濟、且簡單易行。10月31日實施了RNC3128 RAC分裂方案，通過11月1日、11月2日、11月3日的指標觀察，PCH負荷峰值已經由78%降到40%，達到預期效果。（圖5）

參考文獻

[1]Rudolf Tanner.WCDMA原理與開發設計[M].北京：機械出版社，2007.

[2]張紅，張華生，Adrian Boukalov.WCDMA網絡優化與無線資源管理[J].移動通信，2005.

作者簡介：何瑩振（1976-），男，漢族，陜西省渭南市富平縣人，現供職于中國聯通延安分公司，本科，運行維護部副經理，主要從事GSM/WCDMA/LTE無線網絡規劃優化工作及研究。