摘要:本文简要介绍了GSM系统中位置区、寻呼的概念,指出目前位置区划分中遇到的难题及需求,然后针对这些问题重点介绍了位置区划分应遵循的原则。
　　关键词:GSM网;划分;寻呼容量
　　
　　1 概述
　　
　　在蜂窝无线通信系统中,位置区是移动台位置更新和网络寻呼的最小单位,用位置区码(LAC)标识,且在每个小区广播信道上的系统消息中发送。当移动台开机、插入SIM卡时,会通过IMSI附着过程向网络通知其当前所在的位置区。随着移动台的移动,当进入一个新的LAC服务范围内,必须发起位置更新请求,向网络通知新的LAC。此外,为了保持移动台和网络之间密切联系,让网络及时掌握移动台的位置信息,网络要求移动台每隔一段时间向网络发起周期性的位置更新请求;网络则会在每次位置更新时存储移动台的位置区码,作为将来寻呼该移动台的位置信息。当网络发起对某个终端的呼叫时,将会在终端所在的LAC范围内对所有终端进行寻呼。位置区的大小在系统中是一个非常关键的因素。如果一个LAC区覆盖范围过小,移动台发生的位置更新过程 将增多,从而增加了系统中的信令流量。反之,如果位置区覆盖范围过大,则网络寻呼移动台时,同一寻呼消息会在许多小区中发送,这样会导致寻呼信道 (PCH)的负荷过重,同时也增加了Abis接口上的信令流量。由此可见,位置区大小的设置是位置更新和寻呼量两者平衡的问题。
　　
　　2 现网位置区划分方案
　　
　　在网络建设初期,一般可以将几个BSC下的基站设置为一个位置区,随着话务量和载频容量的增加以及BTS和BSC的升级,每个BSC可以承 载的话务量大大增加。为了降低业务突发带来的寻呼量激增给设备造成的负担,目前网络中位置区的大小基本已经趋同于BSC的划分大小。如下图所示:
　　
　　由此可见系统寻呼容量有可能受限于寻呼信道(PCH)、Abits接口、、硬件功能模块相关的硬件资源。位置区的大小在系统中是一个非常关键的因素。如果一个LAC区覆盖范围过小,移动台发生的位置更新过程将增多,从而增加了系统中的信令流量。反之,如果位置区覆盖范围过大,则网络寻呼移动台时,同一寻呼消息会在许多小区中发送,这样会导致寻呼信道(PCH)的负荷过重,同时也增加了Abis接口上的信令流量。由此可见,位置区大小的设置是位置更新和寻呼量两者平衡的问题。
　　
　　3 位置区寻呼容量
　　
　　3.1 寻呼原理分析
　　当一个LAC下的移动台被寻呼时,MSC就会通过基站控制器(BSC)向对应LAC范围内的所有小区发出寻呼请求。目前GSM网存在TMSI寻呼和IMSI寻呼两种寻呼方式。
　　在GSM系统中,每个用户都分配了一个惟一的IMSI,IMSI写在移动台的SIM卡中,长8字节,用于用户身份识别;TMSI由VLR为来访的移动用户在鉴权成功后临时分配,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。因此,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。
　　3.2 寻呼参数设置
　　根据GSM的规范,公共控制信道(CCCH)的配置有两种方式:a)CCCH和SDCCH共用,也叫组合BCCH,每个复帧传送3个寻呼组。b)CCCH和SDCCH不共用,也叫非组合BCCH,每个复帧传送9个寻呼组。寻呼组可作为寻呼信道(PCH)用来广播寻呼请求,同时也可作为AGCH用来回应手机的接入请求,即分配SDCCH。操作上,可将数个复帧组合在一起,形 成一个寻呼周期,增加小区内的寻呼组数量。手机会周期性地监听所属的寻呼组,于是当手机作被叫时,会监测到基站发送的寻呼请求,并做出回应。
　　寻呼组设置较多意味着手机在监测到正确的寻呼组之前需要等较长时间,这样会增加寻呼的时间。寻呼组设置较少会由于手机较为频繁地接听寻呼组而缩短呼叫建立时长,缺点是手机会很费电。一个小区寻呼组的数量可以通过以下2个参数来调整: a)接入许可保留块数(AGB):这个参数定义了每个复帧内AGCH专用的寻呼组数量。对于CCCH和SDCCH共用的小区,AGB取值为0~2;对于 CCCH和SDCCH不共用的小区,取值为0~7;若使用小区广播信道(CBCH),则取值为1~7。它可以设成AGB=0,此时表示没有专用的 AGCH,所有的寻呼组由PCH和AGCH共享;若设为AGB≥1,则表示保留寻呼组作为AGCH 专用信道。AGB的取值取决于小区话务量。b)寻呼信道复帧数(MFR):这个参数定义了BTS的寻呼周期,即同一寻呼组传送寻呼请求的时间间隔,该参数的大小,直接关系到移动台对寻呼的响应时间。
　　3.3 Abis接口寻呼容量
　　由于位置区内的寻呼消息是以广播的形式发出的,也即寻呼消息将由BSC发给每一个小区,那么,BSC和BTS之间的Abis接口的信令负荷,也将关系到位置区的寻呼容量。为了安全起见,LAPD链路的信令负荷要控制在50%以下,高于60%时将会存在较大的风险。寻呼消息(包括帧校验序列FCS和标头flags)字长为 21个字节,一般情况下LAPD链路信令负荷中60%为寻呼消息。那么,当LAPD信令为16kbit/s的链路时,每秒可传送的寻呼消息数为
　　50%×16000×60%/8/21=28.57次/s
　　当LAPD信令为64kbit/s的链路时,每秒可传送的寻呼消息数为
　　50%×64000×60%/8/21=114.28次/s
　　由此可见,在非组合BCCH情况下,LAPD信令应采用64kbit/s的链路。
　　
　　4 网络位置区划分的原则
　　
　　位置区的容量与寻呼机制密切相关,与接入保留块(AGB)和BCCH的组合方式也有直接的关系。当一个位置区中的AGB和BCCH的组合方式不一致时,位置区的容量由其中容量小的小区决定,因此,在位置区规划时应保持一个位置区内各BTS的AGB和BCCH组合方式设置一致。具体划分位置区方案应遵循以下原则:
　　4.1 有效利用SDCCH信令资源的原则
　　位置区划分应本着提高位置更新成功率,降低不必要的位置更新对SDCCH资源的浪费的原则;应将位置区边界避开话务量密集的区域,将其设置话务量低或用户移动性较低的区域;位置区边界设置应避免公路、铁路、河流、高架桥等平行,尽量采用垂直一次穿越的原则;置区形状划分的时候尽量做到形状规则,避免出现形状尖锐的区域,避免在城区使用同心圆型位置区划分方式。
　　4.2 保证寻呼容量安全的原则
　　寻呼策略采取首次TMSI寻呼方式,二次寻呼采用IMSI寻呼方式;建议BCCH所在载波上的物理信道与逻辑信道采用非绑定方式;A-bis接口的LAPD信令带宽采用64Kbps的承载方式,不允许使用信令压缩模式;寻呼过程涉及的接口、中继资源(A接口信令链路、话务信道)、硬件功能模块相关的硬件资源(TC、收发信机处理器)等必须满足位置区最大承载话务量的业务处理需求;划分位置区边界时,还要考虑到话务量的增长趋势,要考虑一定的扩容余量,避免位置区频繁的调整和分裂;位置区容量控制原则依据目前的寻呼策略,单个位置区内的寻呼次数应低于113次/秒的最大限制要求。
　　
　　5 结束语
　　
　　随着移动通信的迅速发展,目前GSM网络中位置区的大小基本已经趋同于BSC的划分大小,甚至一个BSC划分为多个位置区。在位置区的大小选择和设置上要 综合考虑该位置区内小区数。载频数。用户数。话务量。短消息。寻呼次数和位置更新次数,以及保证系统扩容的一定余量等多种因素。而在这些因素中,任何一个 因素都可能会产生系统瓶颈,影响到网络指标和用户对网络的感知度,因此在位置区的划分上要全面考虑和兼顾这些因素。
　　
　　参考文献
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　　[3] 王文博.张金文.OPNET Modeler 与网络仿真.人民邮电出版社.