比特,其余是SCI比特),因此它具有传输多个GPM或CAM、OM消息的能力。
同时,由于大部分消息体都占据一个半帧外加第二个半帧的一部分,因此所有要同步的消息体都会浪费掉第二个半帧的很大一部分。为了避免这种对寻呼信道的低效利用,协议规定只允许在一个寻呼时隙内对第一个新消息体进行同步,而时隙中随后的消息体可被附加在前面的体后边。消息体中的消息长度字段表明时隙中下一个消息体开始的位置。如果消息体从SCI比特到结束少于8bit,则表明时隙中的下一个消息必须是同步的。因此下一个消息的SCI,就是1。(需要同步,SCI就为1,反之。)每条寻呼信道消息体的长度必须是字节的整数倍,如果未满,则有0~7bit进行填充。
对于多个寻呼信道时隙组成在一起,并周期性的更替,就成了时隙周期。协议规定一个时隙周期的最短时间是16个时隙,最长是2048个时隙。具体的时隙周期长度T跟时隙周期指数
i
Slot_Cycle_Index i的设置相关,它们存在以下关系T=16×0.08×2 ,i=0~11,一般取0或1。
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3.3 寻呼信道消息
在CDMA系统中,寻呼信道将信息从基站传送到移动台,其上承载的消息有很多。主要分为如下几种:
短GPM消息(DONE消息)
GPM消息(General paging message,通用寻呼消息)
开销消息(overhead message,也叫总体消息,包括NLM消息、CCLM消息、ESPM消息、SPM消息和APM消息)
非时隙消息(包括ECAM/CAM消息、OM消息) 短消息(数据突发消息DBM) SCI比特 其他消息
计算寻呼信道利用率时,我们将各类消息所占用的寻呼信道速率计算出来,然后相加,除以寻呼信道速率9600bps,就可以获得总的寻呼信道利用率。各类消息的寻呼信道速率占用=消息长度(bits)×消息的发送频率(ps,每秒消息条数)。
【说明】:寻呼信道利用率计算需要取得本LAC的BHCA(忙时试呼次数)的数据。对于处于规划阶段的网络,规划时如果有BHCA的设计,则可方便的根据规划的数据计算出寻呼信道的占用率。如果只有每用户话务量和用户数的设计(或每基站话务量与基站数的设计),也可据此算出总计话务量,折算成BHCA(BHCA=话务量×3600 / 平均每次呼叫占用时长,其中平均每次呼叫占用时长一般取60s)。
3.4 各类消息的介绍及计算 3.4.1 短GPM消息
短GPM消息就是DONE消息,是空的通用寻呼消息,不包含任何移动台信息的消息,它通过相关字段的设置,表明时隙内所有的消息都已发送完毕,每个时隙发送一次。移动台收到DONE消息后就可以从它所监听的时隙逃离,回复到空闲待机状态。短GPM消息的作用就是让移动台保留更多的功率,提高待机时间。
由于短GPM消息在每个时隙都发送一次,而一个寻呼时隙为80ms,所以它的发送频率固定为1/80ms =12.5次/秒。
短GPM消息的长度固定为72bits(38bit for overhead,32bit for header,另外2bit用于补足8位)。
短GPM消息占用寻呼信道速率为72×12.5=900bps。
短GPM消息占用寻呼信道比例为900bps/9600bps=9.375%。
【说明】:不管配置几条寻呼信道,不管话务量多少,不管有几个载频,每条寻呼信道上短GPM消息的占用都是固定的,为900bps。
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3.4.2 GPM消息
GPM消息(General paging message)即通用寻呼消息。通用寻呼消息用来寻呼移动台。MSC有两种发送寻呼消息的方式,即小区方式和LAC方式。目前大多采用按LAC寻呼的方式。
对于按LAC寻呼的方式,BSC收到MSC的寻呼请求后,会根据移动台所登记的区域REG_ZONE参数,在REG_ZONE所对应的LAC区域内所有的BTS转发寻呼请求,BTS收到寻呼请求后,通过寻呼信道对所有的移动台广播寻呼消息。
GPM消息的长度在不同的服务选项下取值不同,有112bits或128bits两种,在此统一取为
128bits(38bit for overhead,32bit for header,42bit or 58bit for Service option,在此统一取58bit)。
GPM消息的发送频率跟本LAC的BHCA(忙时试呼次数,包括主叫和被叫)有关。假设本LAC的BHCA为B,被叫比例为Pt,阻塞率为Pb,平均每用户寻呼数为N(考虑到不可能所有用户都一次寻呼成功),GPM消息的发送频率(每秒GPM消息的发送条数)为A,则:
A=【B×(Pt-Pb)×N】/3600 GPM消息占用寻呼信道速率为:
128×【B×(Pt-Pb)×N】 / 3600 GPM消息占用寻呼信道比例为:
128×【B×(Pt-Pb)×N】 /(3600×9600)
【说明】:对于处于规划阶段的网络,规划时如果有BHCA的设计,则可直接计算出GPM消息对寻呼信道的占用率。如果只有每用户话务量和用户数的设计(或每基站话务量与基站数的设计),也可据此算出总计话务量,折算成BHCA(BHCA=话务量×3600 / 平均每次呼叫占用时长,其中平均每次呼叫占用时长一般取60s),继而计算出GPM消息对寻呼信道的占用率。
在只配置一条寻呼信道的时候,通用寻呼消息对本LAC下所有小区的占用都是一致的。
如果某个小区配置了两条寻呼信道(或有两个载波,每载波均配置一条寻呼信道),则在本BTS下发寻呼消息时,会通过HASH函数计算出被叫用户守候的寻呼信道,只在该寻呼信道上发送寻呼消息。所以,对于配置两条寻呼信道的小区(或有两个载波,每载波均配置一条寻呼信道),GPM消息对寻呼信道的占用部分只有其他小区的一半。同理,对于多载频小区,假设有Nc个载频,在其中h个载频上各配置了一条寻呼信道,则GPM消息在该小区的每条寻呼信道上占用的速率为128×【B×(Pt-Pb)×N】 / (h×3600)。
3.4.3 开销消息
开销消息即overhead message,也叫总体消息,包括NLM消息(Neighour list message)、CCLM消息(CDMA Chanel list message)、ESPM消息(Extended system parameter message)、SPM消息(System parameter message)和APM消息(Access parameter message)五种。它包括呼叫建立所需的信息,它被周期性地更新,以确保呼叫成功建立,协议要求至少1.28s发送一次。
各条消息的长度分别如下:
NLM:长度为65+12*Na+(0-7),其中Na为邻区的个数,0-7用于补足8位。Na=12时,NLM消息长度为216bits。
CCLM:长度为61+11*Nc+(0-7),其中Nc为载频的个数,0-7用于补足8位。Nc=1时,为72,Nc=2时,为88。
ESPM:固定为168bits。 SPM:固定为272bits。 APM:固定为184bits。
开销消息总长度为:NLM+SPM+ESPM+CCLM+APM。为了简便计算,将补足位都置为7,则开销消息总长度为764+12×Na+11×Nc。在Na=12,Nc=1时可计算出为919bits(实际为912bits)。
开销消息发送频率是由最大时隙周期决定的。在每个时隙周期内发送一次。如果时隙周期参数
ii
SCI( Slot Cycle Index )设置为i,则最大时隙周期为2×16×0.08,开销信道发送频率为1/(2×16×0.08)。
i
开销消息占寻呼信道速率为(764+12×Na+11×Nc)/(2×16×0.08)bps
i
开销消息占寻呼信道比例:(764+12×Na+11×Nc)/(2×16×0.08×9600)
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【说明】:不管配置几条寻呼信道,不管话务量多少,不管载频数多少,每条寻呼信道上开销
i
消息的占用都是一样的,为(764+12×Na+11×Nc)/(2×16×0.08)bps。
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3.4.4 非时隙消息
非时隙消息包括三种,ECAM/CAM消息(Extended/Chanel assignment message)、OM消息(Order message)和DBM消息。DBM消息在下节中介绍,这里只计算前两种消息。这两种消息用于与移动台交互信息,以完成呼叫的建立。在呼叫建立期间,基站一般只在某个小区上发送这些消息。
ECAM消息的长度为240bits,CAM消息的长度为136 bits,用ECAM还是CAM,根据系统的实际选取,本文中我们计算时选取CAM。ECAM/CAM的重发次数一般设为3。ECAM/CAM消息第一次发送后,启动一定时器,如果定时器超时前没有收到应答,则重发,最多重发3次。
OM消息的长度为112bits,它直接发送3次。
为了简便计算,将ECAM/CAM的发送次数取为3,计算得出的值可能比实际的平均值略高。 对每个小区来说,设本小区的BHCA为B1,则非时隙消息对本小区寻呼信道的占用速率为(136+112)×(B1×3)/3600=0.2067×B1。
对于多载频小区来说,假设有Nc个载频,在其中h个载频上各配置了一条寻呼信道,则由于每次呼叫在该小区都要通过hash指配到对应的寻呼信道,每条寻呼信道的占用率都是原来的1/h,即0.2067×B1/h。
由于ECAM/CAM和OM消息是每次呼叫发送3次,跟每个小区的BHCA(即B1)有关,所以对于各个小区对寻呼信道的占用是不一样的。对B1较高的小区,非时隙消息对寻呼信道的占用率较高,对B1较低的小区,非时隙消息对寻呼信道的占用率较低。
B1在话统中可以统计,应用中,可以按B1最大值来计算最忙的小区寻呼信道占用率,如果要计算平均值,则需要引入一个载频扇区数M1 ,则平均每载频扇区的平均BHCA为B/ M1,对于多载频小区,由于存在Nc个载频扇区,所以其每小区平均的BHCA为Nc×B/ M1。
纵上可得:非时隙消息占用寻呼信道的速率为0.2067×B1/h
/*如果要计算平均值,则B1=Nc×B/ M1 (对于单载频小区,Nc=1,对于多载频小区,Nc=载频数目,M1为载扇数)*/
【例】假设本LAC下挂扇区数为101,全部为单载频小区,本LAC的BHCA为120000,其中最忙小区的BHCA为3500,则非时隙消息平均占用寻呼信道速率为0.2067×B/M=245.54bps,平均占用寻呼信道比例为2.56%。最忙小区的非时隙消息占用寻呼信道速率为0.2067×3500=723bps,最忙小区的非时隙消息占用寻呼信道比例为7.54%。
3.4.5 短消息
短消息则是由短消息中心通过MSC,然后经由BSC,到BTS通过空口的DBM(Data Burst Message)发送出去。
假设短消息的字符(英文)个数为d,则短消息的位长为7d + 380,如果是汉字,假设字符个数为d,则短消息位长为16×d+380。
假设短消息平均为30个英文字符,则消息长度Lsms为7×30+380=590bits;
短消息有三种发送方式:直接在寻呼信道发送、先寻呼定位再在寻呼信道发送和先寻呼定位再在业务信道发送。这三种发送方式对寻呼信道的占用率差别很大。 3.4.5.1 直接在寻呼信道发送的方式:
如果短消息直接在寻呼信道发送,则该短消息在本LAC的所有小区都发送,相当于发送一条位长为(7d+380)的通用寻呼消息。假设短消息每秒发送K条, 即发送频率为K,每条短消息平均发送次数为C,则短消息占用寻呼信道的速率为(7d+380)×K×C。 3.4.5.2 先寻呼定位再在寻呼信道发送的方式:
对于这种方式,可以分解为两部分:寻呼定位、发送。其中寻呼定位的部分即为一次通用寻呼消息(相当于一次被叫),”发送部分”只是在单个扇区发送。
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假设本LAC内总计短消息每秒发送K条, 即发送频率为K,平均字符为d,平均每用户寻呼次数为N,本LAC内下挂M个扇区,某一小区每秒发送短消息K1条,平均每条短消息重发次数为C,则:
“寻呼定位部分”占用寻呼信道速率:128×K×N ×C /*其中128为通用寻呼消息的位长*/。
对”寻呼定位部分”而言,对本LAC下所有小区都是一致的。 “发送部分”占用寻呼信道速率:(7×d+380)×K1×C
由于对每个小区来说,K1的值是不同的,所以对每小区来说,短消息占用寻呼信道的速率是不一样的,本小区短消息发送频率高,则短消息占用本小区寻呼信道速率就大,比例就高。
而对于实际系统而言,不便于统计每小区短信发送频率,实际应用中,往往需要根据本LAC总的短消息发送频率K来进行估算。假设本LAC下所有小区的短消息发送频率都是均等的,则每小区的短消息发送频率K1=K/M。对于某个小区而言,可以假设其短消息发送频率是平均值的j倍,则K1=j×K/M。
纵上,可以得出,对于先寻呼定位再在寻呼信道上发送的方式,短消息占用寻呼信道速率为: 128×K×N ×C+(7×d+380)×C× K1 /* K1 =K×j/M,如果计算平均值,则j取1 */ 【说明】对于多载频小区,假设有Nc个载频,在其中h个载频上各配置了一条寻呼信道,则由于每条短信在该小区都要通过hash指配到对应的寻呼信道,所以”寻呼定位部分”占用寻呼信道速率为128×K×N ×C/h。同理,”发送部分”也是原来的1/h。总体占用寻呼信道速率也为原来的1/h。 3.4.5.3 先寻呼定位再在业务信道发送的方式:
对于这种方式,一条短消息就类似于一次被叫,也可以分解为两部分:寻呼定位、发送。其中寻呼定位的部分即为一次通用寻呼消息(相当于一次被叫),”发送部分”虽然是在业务信道发送,但是需要在寻呼信道发送ECAM/CAM消息和OM消息,以上消息只需要在单个扇区发送。
假设本LAC内总计短消息每秒发送K条, 即发送频率为K,平均字符为d,平均每用户寻呼次数为N,本LAC内下挂M个扇区,某一小区每秒发送短消息K1条,平均每条短消息重发次数为C,则:
“寻呼定位部分”占用寻呼信道速率:128×K×N ×C /*其中128为通用寻呼消息的位长*/
对”寻呼定位部分”而言,对本LAC下所有小区都是一致的。对于多载频小区,假设有Nc个载频,总计配置了h条寻呼信道,则对该小区而言,”寻呼定位部分”占用寻呼信道速率为:
128×K×N ×C/h
“发送部分”占用寻呼信道速率:(136+112)×3×K1×C=744×K1×C
由于对每个小区来说,K1的值是不同的,所以对每小区来说,短消息占用寻呼信道的速率是不一样的,本小区短消息发送频率高,则短消息占用本小区寻呼信道速率就大,比例就高。
而对于实际系统而言,往往不便于统计每小区短信发送频率,实际应用中,往往需要根据本LAC总的短消息发送频率K来进行估算。假设本LAC下所有小区的短消息发送频率都是均等的,则每小区的短消息发送频率K1=K/M。对于某个小区而言,可以假设其短消息发送频率是平均值的j倍,则K1=j×K/M。(如果要计算平均值,则j取1)
对于多载频小区,假设有Nc个载频,在其中h个载频上各配置了一条寻呼信道,则由于每条短信在该小区都要通过hash指配到对应的寻呼信道,每条寻呼信道的占用率都是原来的1/h。
但是对于存在多载波小区的网络来说,多载波小区的话务量一般来说是远远大于单载波小区的,这时按每小区平均计算短消息量就有些不太合适了。一般来说,用每载频扇区来计算会更均衡一些,这时引入一个载频扇区数M1,则平均每载频扇区的短消息发送频率为K/ M1 ,对多载频小区来说,平均每扇区的短消息发送频率为Nc×K/ M1,对某个多载频小区来说,每小区短消息发送频率为 K1=Nc×K×j/ M1 ,每载扇短消息发送频率为Nc×K×j/(h× M1),所以可以得出,对多载频小区来说,短消息的”发送部分”占用寻呼信道的速率为744×C×Nc×K×j/(h× M1)
纵上,可以得出,对于先寻呼定位再在业务信道上发送的方式,短消息占用寻呼信道速率为: 128×K×N ×C/h+744×C×K1/h
/* K1为每小区短消息发送频率,K 1= Nc×K×j/ M1 ,M1为LAC下挂载扇数,如果计算平均值,则j=1 。对于单载频小区,Nc=1,h=1,对于多载频小区,根据实际情况选取Nc和h的取值 */
由上面的分析可知,三种短消息发送方式对寻呼信道负荷影响排序如下:
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DHAKA密集城区LAC划分、IP框调整与SPU负荷关系总结指导
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