TMSI 寻呼与 IMSI寻呼性能分析
1. 背景介绍
系统寻呼(Paging)可以有两种方式,IMSI (International Mobile Subscriber Identity)寻呼和 TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)。随着xx移动用户的持续增长和话务量的增加,以及各种基于短信业务的服务不断推广,将必然导致系统 PAGING消息的增加。当前xx移动网络设定的系统寻呼方式是 IMSI寻呼,为了预防可能出现的由于PAGING容量不够引起的话务限制,我们与xx移动公司一起,对旨在提高系统寻呼PAGING 容量的 TMSI PAGING 方式进行了分析测试。
采用TMSI 寻呼方式,相对IMSI寻呼方式,系统寻呼容量理论上可以增加100%,考虑到实际情况,可能还有一部分是IMSI寻呼方式,实际系统寻呼容量可以增加80%以上。同时,统计数据
表
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明返回PAGERR(寻呼响应错误)错误率也下降了近0.5%。由此可见使用TMSI PAGING方式工作,系统性能将有所提高,这对于接通率及呼叫接续时长都会有改善。
2. IMSI与TMSI PAGING原理分析及比较
2.1 PAGING过程分析
下面以移动台漫游被叫时的呼叫
流程
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进行分析(见图一)。
图一、漫游被叫 PAGING过程
移动用户作被叫时,GSM网络寻呼过程为:首先,一个寻呼移动用户的呼叫到达GMSC;借助于所拨号码(MSISDN),GMSC决定HLR;HLR发一个请求给被叫移动用户当前所在的VLR;VLR分配被叫移动用户一个漫游号(MSRN)给HLR,HLR又传给GMSC;基于MSRN,GMSC与被叫移动用户当前所在的MSC建立呼叫;为建立呼叫,MSC必须从VLR得到有关被叫移动用户的一些信息;由于MSC不知道被叫移动用户所在的小区,MSC必须在位置区内的所有BTS/BSC对被叫移动用户进行寻呼;对被叫移动用户的寻呼响应信息反馈给MSC;最终建立一个呼叫。
对移动用户的PAGING过程首先是由BSC发送PAGING COMMAND消息到BTS,这个消息中包含了移动用户标识(MS identity:指示使用TMSI或IMSI寻呼),同时还指示呼叫是否包含eMLPP呼叫优先级。然后由BTS通过无线信道建立并发送PAGING REQUEST消息。
2.2 BTS PAGING容量
2.2.1信道配置
PAGING是在 BCCH信道的 TS0时隙上完成的,TS0由下面一系列信道组成:BCH,CCCH,如果使用绑定 BCCH/SDCCH还包括 DCCH。如下图(二)所示:
图二、TS0信道组成(虚线部分为使用绑定BCCH/SDCCH情况)
TS0逻辑上分为复帧,每个复帧长为235.5ms。一个复帧由51个帧组成,所以根据不同的信道配置,PAGING容量也有差别:
• 无绑定BCCH/SDCCH,每个复帧可以包含9个PAGING BLOCK。如图三所示:
图三、无绑定BCCH/SDCCH复帧结构
• 绑定BCCH/SDCCH,每个复帧可以包含3个PAGING BLOCK。如下图四所示:
图四、绑定BCCH/SDCCH复帧结构
无绑定BCCH/SDCCH或绑定BCCH/SDCCH的复帧结构,是由交换机小区定义参数BCCHTYPE来决定。
2.2.2 PAGING BLOCK帧结构
每个复帧可以支持3个到9个PAGING BLOCK,每个PAGING BLOCK最多可以包含4个PAGING REQUEST。
每个PAGING BLOCK能够包含:
• 2 IMSI PAGING REQREST;
• 4 TMSI PAGING REQREST;
1 IMSI + 2 TMSI PAGING REQREST;
如下图五所示:
图五、PAGING BLOCK结构
2.2.3 BTS PAGING容量计算
BTS PAGING容量理论计算:
• 绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): 3 / 0.2354 = 12.75 paging blocks / second
(AGBLK=1): 2 / 0.2354 = 8.50 paging blocks / second
• 无绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): 9 / 0.2354 = 38.25 paging blocks / second
(AGBLK=1): 8 / 0.2354 = 33.98 paging blocks / second
所以根据不同的PAGING方式,BTS的每秒PAGING REQUEST理论最大处理能力是:
• 2 IMSI PAGING REQREST;
绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): (3 / 0.2354)*2 = 25.5 paging request / second
(AGBLK=1): (2 / 0.2354 )*2= 17 paging request / second
无绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): (9 / 0.2354 )*2= 76.5 paging request / second
(AGBLK=1): (8 / 0.2354) *2= 67.96 paging request / second
• 4 TMSI PAGING REQREST;
绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): (3 / 0.2354)*4 = 51 paging request / second
(AGBLK=1): (2 / 0.2354 )*4= 34 paging request / second
无绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): (9 / 0.2354 )*4= 153 paging request / second
(AGBLK=1): (8 / 0.2354) *4= 135.92 paging request / second
• 1 IMSI + 2 TMSI PAGING REQREST;
绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): (3 / 0.2354)*3 = 38.25 paging request / second
(AGBLK=1): (2 / 0.2354 )*3= 25.5paging request / second
无绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): (9 / 0.2354 )*3= 114.75 paging request / second
(AGBLK=1): (8 / 0.2354) *3= 101.94paging request / second
根据实际网络情况,全部PAGING COMMAND大约有25%会发起第二次PAGING,BTS对PAGING REQUEST 等待队列也有一定的重传机制。所以BTS实际处理能力假定为其最大处理能力的50%。
BTS PAGING COMMAND 因此,我们得到的处理能力为:
• 2 IMSI PAGING REQREST;
绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): (3 / 0.2354)*2 /2= 12.75 paging request / second= 45900PA/Hours
(AGBLK=1): (2 / 0.2354 )*2/2= 8.5 paging request / second =30600 PA/Hours
无绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): (9 / 0.2354 )*2/2= 38.25 paging request / second =137700 PA/Hours
(AGBLK=1): (8 / 0.2354) *2/2= 33.98 paging request / second= 122328 PA/Hours
• 4 TMSI PAGING REQREST;
绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): (3 / 0.2354)*4/2 = 25.5 paging request / second= 91800 PA/Hours
(AGBLK=1): (2 / 0.2354 )*4/2= 17 paging request / second= 61200 PA/Hours
无绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): (9 / 0.2354 )*4/2= 76.5 paging request / second= 275400 PA/Hours
(AGBLK=1): (8 / 0.2354) *4/2= 67.96 paging request / second= 244656 PA/Hours
• 1 IMSI + 2 TMSI PAGING REQREST;
绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): (3 / 0.2354)*3 /2= 19.125 paging request / second =68850 PA/Hours
(AGBLK=1): (2 / 0.2354 )*3/2= 12.75paging request / second =45900 PA/Hours
无绑定BCCH/SDCCH:
(AGBLK=0): (9 / 0.2354 )*3/2= 57.375 paging request / second= 206550 PA/Hours
(AGBLK=1): (8 / 0.2354) *3/2= 50.97paging request / second =183492 PA/Hours
2.3 BSC PAGING 容量计算
根据测试计算,对于配置CP 25的BSC,其在一个Location Area内的PAGING COMMAND 处理能力为9840 PAGING COMMAND/秒(164cell*60/s),可见BSC不会构成PAGING COMMAND 处理能力的瓶颈。
2.4 IMSI与TMSI PAGING容量比较
请见下图六所示:
单位
绑定BCCH/SDCCH
无绑定BCCH/SDCCH
(次/小时)
AGBLK=0
AGBLK=1
AGBLK=0
AGBLK=1
IMSI
45900
30600
137700
122328
TMSI
91800
61200
275400
244656
IMSI+TMSI
68850
45900
206550
183492
我们可以看到,如果使用TMSI PAGING 方式工作,系统的寻呼容量将会有很大提高。
3. 结论及建议
针对PAGING容量可能出现不足的情况,我们可以从以下两方面进行改善:
1, 更改PAGING 工作方式,使用TMSI PAGING,提高PAGING 容量;
2, 适当改变Location Area配置;
3, 尽量采用非绑定BCCH/SDCCH配置;