WCDMA网络寻呼信道拥塞解决方案

摘 要：通过分析寻呼信道（PCH）承载能力以及寻呼消息中所占用字节数量，提出了一种评估WCDMA网络负荷的方法。针对现网中PCH负荷较高的问题，论证了几种优化解决方案的可行性，并最终采取RAC分裂解决，通过效果评估，PCH负荷的优化，在降低网络寻呼负荷、提升寻呼成功率和接通率等方面有良好效果。

关键词：RAC分裂；PCH；寻呼类型；寻呼信道；寻呼负荷；寻呼信道拥塞

引言

寻呼是网络联系UE的重要途径，和其他流程相比较，寻呼流程在无线网络中表现出频率高、流量大、突发性强等特点，寻呼性能关系到整个无线网络的性能。所以研究寻呼问题对无线网络性能具有很强的现实意义。

1 寻呼过程及原因

1.1 寻呼发起

CN发起的寻呼：CN发起寻呼过程的目的是使CN能够请求UTRAN联系UE。寻呼过程在IU接口使用无连接的信令过程。CN通过发送寻呼消息触发寻呼过程，UTRAN则将CN寻呼消息通过UU接口上的寻呼过程发送给UE，使得被寻呼的UE发起与CN的信令连接建立过程。

UTRAN发起的寻呼：当系统消息发生改变时，UTRAN为了通知处在空闲模式、CELL_PCH和URA_PCH状态下的UE进行系统消息更新，会触发寻呼过程，以使UE读取更新后的系统信息。

为了触发处于CELL_PCH，URA_PCH状态下的UE进行状态迁移，UTRAN会进行一次寻呼流程，作为对该寻呼的一种应答形式，UE会相应的发起一次小区更新或URA更新。

1.2 寻呼类型

当用户处于空闲状态、Cell_PCH和URA_PCH状态时，UTRAN通过在寻呼控制信道（PCCH）上发送寻呼消息类型1来启动寻呼，用于被叫业务建立或更新系统消息。

而当用户处于Cell_FACH和Cell_DCH时，UTRAN通过在专用控制信道（DCCH）上发送寻呼消息类型2启动寻呼，用于通知用户接收下行数据或被叫业务建立，也可用于系统消息更新。（图1）

在日常寻呼负荷指标优化中可以有效参考RNC寻呼负荷指标。

3 寻呼信道拥塞原因

3.1 寻呼信道拥塞原因

在3G网络中，随着数据业务流量快速增长，单纯的CS业务逐渐降低。由于数据业务的小流量、间断发生特点，造成了PS域的寻呼量快速增长，在网络结构或参数设置不合理时极易造成寻呼信道拥塞，寻呼消息丢弃的现象发生，从而导致寻呼时延增加，接通率下降。为了更好地理解寻呼信道拥塞概念，首先回顾下寻呼的整个过程。

用户侧，用户通过IMSI计算出自己的寻呼时刻（SFN），然后在属于自己的寻呼时刻侦听寻呼指示信道，看是否有属于自己的寻呼消息，判断的原则是根据网络设置的寻呼指示分组，计算出用户在一个10ms中标识自己的PI位置。当属于自己位置PI的所有bit都被置1，即有寻呼消息发给自己，UE则在SCCPCH信道获取消息内容。

网络侧，当RNC收到来自CN的消息后，发给MAC-C实体，MAC-C实体计算出用户的寻呼时刻，然后在距离当前CFN最近的寻呼周期位置将寻呼记录保存下来（按照协议规定，每一个寻呼时刻MAC-C实体最多支持8个寻呼记录的排队），待到每个寻呼时刻，MAC-C实体将对寻呼记录排序，并发给NODEB，然后在SCCPCH信道上发送。虽然在MAC-C实体上，可支持8条寻呼记录的排队，但PCH信道传输块大小为240bit，限制了可被寻呼的用户数，根据用户标识所占字节的大小，每一个寻呼时刻按IMSI最多可寻呼3个用户，按TMSI最多可寻呼5个用户。

寻呼信道拥塞就是指在一个寻呼时刻同时有超过5个以上的用户需要寻呼，但最多只能寻呼5个用户。未被发送到寻呼记录将在最近的下一个寻呼时刻排队等待发送，但若下一个寻呼时刻仍不能被发送或者排队时长超过了阀值，将会丢弃寻呼记录。

3.2 网络寻呼负荷现状

文章主要讨论的是业务量持续增长情况下造成的寻呼信道拥塞解决方案。

3G用户数量持续增长，3G话务量和数据流量随之快速增加，RNC寻呼负荷、寻呼拥塞率也随之上升，以RNC3128（覆盖整个延安宝塔区）更为显著。（图2）

话务量10月较1月增幅达72%左右；数据流量10月较1月增幅达80%左右。

从全网RNC寻呼拥塞率来看（实际忙时）：RNC3128寻呼拥塞率4月份之后持续快速增长，10月份最新统计已达到31%，RNC3129、RNC3131、RNC3132寻呼拥塞率低于3%。（图3）

RNC3128 PCH负荷最高达到78%，远超正常范围。（图4）

4 寻呼信道拥塞解决方案

寻呼信道由于负荷导致拥塞解决或缓解方案很多，如：调整寻呼周期、合理规划LAC/RAC分配、调整寻呼机制、PICH和PCH等参数设置、网络干扰排查等。文章立足延安联通分公司网络负荷持续增长实际情况，制定了4种方案。

4.1 新建RNC

通过新建RNC缓解RNC3128负荷压力。延安联通分公司现网共有4台RNC，宝塔区由RNC3128覆盖，该RNC语音业务和数据流量整体占比达到54%以上。

RNC3128目前下挂1446个小区，其中RNC规划所带小区2100个，目前已下挂比例已达到68.86%，按照建设规划至2014年底仍有40个宏基站开通、101个载频扩容需求，下挂小区数量占RNC规划所带小区数占比将达到82.23%。（表1）

4.2 割接基站

将RNC3128下挂部分基站割接至周边RNC以缓解负荷压力，具体割接区域如下（表2）：

RNC1割接至RNC5基站范围：甘谷驿至常态药业，龙湾至新官庄，具体包含：蟠龙、青化砭、甘谷驿、姚店、李渠。

RNC1割接至RNC2基站范围：黄新庄至洞子梁隧道，万花肖渠以西，新九燕沟隧道以南、南泥湾。

选择割接站点话务量占RNC3128整体比例10.23%，数据流量占RNC3128整体比例12.35%。

4.3 RAC分裂

随着网络负荷逐年递增，尤其APP软件的普及，数据业务的小流量、间断发生特点更加突出，RAC分裂方案实施将有效解决寻呼负荷。近期寻呼丢失率指标统计：寻呼丢失率达到31.01%中CS寻呼丢失率为21.44%，PS寻呼丢失率为9.57%。

RNC3128下新增2个RAC（新增RAC41、RAC42），由原来的1个RAC调整为3个RAC。（表3）

4.4 24K Paging channel feature

目前诺基亚通信WCDMA网络支持两种格式的PCH信道负荷。

第一种是RAS06和RU10支持8Kbps的PCH比特率，80bits大小的传输块，每TTI传输时延10ms。

第二种是RU20版本以上支持24Kbps的PCH比特率，240bits大小的传输块，每TTI传输时延10ms。

RNC3128未开通24K Paging channel功能时寻呼信道只能传输80bits的传输块，开通该功能后寻呼信道的传输能力将达到240bits，将有效解决寻呼拥塞过高问题。

5 解决方案实施及效果评估

通过以上4种方案的对比，RAC分裂是最经济、且简单易行。10月31日实施了RNC3128 RAC分裂方案，通过11月1日、11月2日、11月3日的指标观察，PCH负荷峰值已经由78%降到40%，达到预期效果。（图5）

参考文献

[1]Rudolf Tanner.WCDMA原理与开发设计[M].北京：机械出版社，2007.

[2]张红，张华生，Adrian Boukalov.WCDMA网络优化与无线资源管理[J].移动通信，2005.

作者简介：何莹振（1976-），男，汉族，陕西省渭南市富平县人，现供职于中国联通延安分公司，本科，运行维护部副经理，主要从事GSM/WCDMA/LTE无线网络规划优化工作及研究。