隨機接入分析

1、隨機接入成功率隨機接入成功率的研究分析1.1.1隨機接入成功率隨機接入成功率研究簡介隨機接入成功率隨機接入成功率是無線網(wǎng)絡的一個重要性能，良好的隨機接入性能也使得DT測試中的DT接通率在接入過程中得到保障。一般來說，網(wǎng)絡（尤其是市區(qū)網(wǎng)絡）的隨機接入性能處在一個非常好的水平上，但在現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計中總有一些小區(qū)的隨機接入失敗較多，為研究隨機接入失敗對網(wǎng)絡的影響特別是對用戶感受的影響，本次DT測試優(yōu)化以此為專題進行相關研究，從理論上研究手機從IDL

2、E模式下進行隨機接入的信令流程，及其相應的觸發(fā)原因和機理。研究分析手機隨機接入失敗的原因和相應的解決思路和方法及愛立信交換機中與隨機接入性能有關的統(tǒng)計計數(shù)器和小區(qū)參數(shù)介紹等。1.1.2手機空閑狀態(tài)的活動開機后手機將進行人工或自動的網(wǎng)絡選擇（PLMNion），經(jīng)過小區(qū)選擇（Cellion）和小區(qū)重選（CellReion）選擇合適的小區(qū)，并根據(jù)所選的小區(qū)廣播信道（BCCH）廣播的系統(tǒng)信息進行其它如周期登記、位置更新、小區(qū)重選、收聽尋呼等空閑

3、狀態(tài)的活動。下圖直觀地表示了手機開機后的一些行為。手機空閑狀態(tài)的活動示意圖1.1.3隨機接入過程（ROMACCESS）隨機接入過程是一個信道申請過程。從廣義上說，這個過程始于移動臺（MS），當處于空閑狀態(tài)（IDLEMODE）下的MS需要與網(wǎng)絡建立通信連接，MS就在RACH(隨機接入信道)上向網(wǎng)絡發(fā)送一條稱作“信道申請”（CHANNELREQUEST）消息的報文來向系統(tǒng)申請一條信令信道，網(wǎng)絡將根據(jù)信道請求需要來決定所分配的信道類型。報文中

4、有用信令消息只有8bit，其中有3bit用來提供接入網(wǎng)絡原因的最少指示（對于PHASE1標準，該建立原因只用3bit；對于PHASE2標準，由于引入半速率的概念，建立原因所占的比特最多可達到6bit），如緊急呼叫、位置更新、響應尋呼或主叫請求等，在網(wǎng)絡擁塞的情況下，系統(tǒng)可以根據(jù)這些粗略的指示來分別對待不同接入目的信道申請（哪些類型的呼叫可以接入網(wǎng)絡，哪些類型的呼叫將被拒絕），并為它們選擇分配最佳類型的信道。在這一指示中，由于信道容量的限

5、制，顯然不能將移動臺想要傳送的所有消息全部發(fā)送給網(wǎng)絡，如申請信道的具體原因、用戶身份及移動設備的特性等（這些消息在SABM消息中發(fā)送）。另外5bit是移動臺隨機選擇的鑒別符（這是對于PHASE1標準，對于PHASE2標準，相應的可變?yōu)?bit），它并不用來向網(wǎng)絡提供信息，其目的是使網(wǎng)絡能區(qū)分不同MS所發(fā)起的請求，網(wǎng)絡此后將向移動臺發(fā)送的“立即指配命令”（含有所分配信道的信息）中會再次將鑒別符發(fā)還給移動臺，移動臺會通過網(wǎng)絡返回的鑒別符和本

6、身所發(fā)送的鑒別符相比較來判斷該信息是否是網(wǎng)絡發(fā)還給自己的。但它只有5bit，最多只能同時區(qū)分32個MS，不保證兩個同時發(fā)起呼叫的MS的隨機鑒別符一定不同。要進一步區(qū)分同時發(fā)起請求的MS，還要根據(jù)Um接口上的應答消息。信道請求消息只在BSS內(nèi)部進行處理。BTS在對移動臺的“信道申請”（CHANNELREQUEST）消息正確解碼后，它將把“信道請求”（CHANNELREQUIRED）的報文通過ABIS接口發(fā)送給BSC，并附上BTS對該MS到

7、BTS傳輸時延（TimingAdvance）的估算（這一指示對啟動定時提前控制很重要）及本次接入原因等附加信息，BSC收到此消息后，將根據(jù)接入原因及當前系統(tǒng)資源情況的判斷，為該次請求選擇一條相應的空閑專用信道SDCCH供MS使用。但所分配的信道及其相關的地面資源是否可用，還需BTS作應答證實，這個程序的完成是通過BSC向BTS發(fā)送一條”信道激活”（CHANNELACTIVE）的報文來查詢相應的地面資源（傳輸電路等）是否可用，該報文指明激

8、活信道所需的全部屬性，包括信道類型、工作模式、物理特性和時間提前量等。BTS在準備好相應的資源后，將返回一條“信道激活證實”（CHANNEL受限而不能被BTS正確接收到或者低于BTS的解調(diào)電平。另外一種覆蓋問題是越區(qū)覆蓋現(xiàn)象，主要是指海島小區(qū)。由于無線電波在海面上的傳播形式主要是直線波和海面的反射波的疊加，路徑損耗很小，使得海島小區(qū)的覆蓋極遠，甚至超過了GSM系統(tǒng)允許的TA（TimingAdvance）范圍（MAXTA），因此在沒有作擴

9、展小區(qū)（ExtendedRangeCell）設定的海島小區(qū)會產(chǎn)生由此引起的隨機接入失敗。另外，由于海面上的信號很雜，同臨頻現(xiàn)象產(chǎn)生的影響很嚴重，這也是海島小區(qū)隨機接入失敗的主要原因。接收路徑的硬件問題接收路徑的硬件問題也可能影響到隨機接入，主要是指接收天線、饋線、耦合器、接受分路器、接收機等，甚至接收機的硬件隱形故障也會影響到隨機接入。話務量過高、擁塞由于網(wǎng)絡無法控制移動臺接入的時間，因而在話務較繁重的地區(qū)會不可避免的發(fā)生多個移動臺同搶

10、一個RACH時隙來申請接入的現(xiàn)象，這就是碰撞現(xiàn)象。其后果有兩個，一個是網(wǎng)絡收到在此時隙上的一個突發(fā)脈沖的電平，要明顯比另一個高，這樣網(wǎng)絡就會處理電平較高的那個隨機接入請求。另一后果是，由于兩者之間相互的干擾，網(wǎng)絡哪一個都不能正確地接受到。因而隨著業(yè)務量的增長，報文因碰撞而丟失的幾率也就越來越大，這必將是對網(wǎng)絡容量的一個重要制約因素?！坝撵`”隨機接入當無線條件符合正常的傳播模型時，只要信號電平高于BTS的接收靈敏度，BTS就會解調(diào)出所接收

11、到的RACH脈沖群。在沒有干擾的情況下，BTS的靈敏度由噪聲因子、熱噪聲功率等決定，不考慮衰落容限時通常為115dbm。上行干擾和阻塞會影響B(tài)TS的最低解調(diào)電平，使其不能達到115dbm。當小區(qū)的話務量很低時，BTS接收到的接入脈沖不多，大部分接收到的信號都是由噪聲引起的。如果接收機的靈敏度很高，那么一些噪聲就會被BTS當作是接入脈沖（噪聲中某些比特模式可能會匹配有效的校驗序列）。這就是所謂的“幽靈”隨機接入（PhantomRACH）現(xiàn)

12、象，而且是不可避免的，除非降低接收機靈敏度或者在信號處理器中采用更好的濾波功能，但是這樣的話就可能丟棄一些真正的接入脈沖。當話務量比較高時，由于噪聲會被真正的接入脈沖覆蓋了，所以問題就不是那么突出，也就沒有那么多的PhantomRACH。GSM規(guī)范05.05（P25）中有這樣一段話：“FaBTSonaRACHchannelwitharomRFinput(onlynoise)，theoverallreceptionperfmancesha

13、llbesuchthatlessthan0.02%ofallframesareassessedtobeerrfree“.也就是說，在沒有話務的情況下，會有0.02%的接入噪聲被當作接入脈沖。由于在空中接口上時隙的傳輸速率為217burstss（14.616ms），這意味著0.02100217=0.0434accessburstss，也就是每隔23秒（10.0434）有一個accessburst。這個accessburst顯然是一個噪聲隨

14、機接入，而不是MS發(fā)出的真正隨機接入，而這也將會造成隨機接入失敗。在話務量很小的情況下，由于一些噪聲會被真正的接入脈沖所覆蓋，噪聲隨機接入的概率會降低（大約每隔3040秒一個PhantomRACH）。話務量越高，RACH信道處理機所接收到的噪聲就越少，從而BTS上報BSC的噪聲隨機接入就越少。結論就是，根據(jù)GSM規(guī)范05.05，如果一個小區(qū)話務量很少時，每小時大約會有高達120個PhantomRACH存在（每隔30秒一個），這是一個很正

15、常的現(xiàn)象。1.1.5涉及網(wǎng)絡隨機接入性能的指標、計數(shù)器介紹愛立信交換機的STS統(tǒng)計中有兩個描述隨機接入性能的OBJTYPE，它們是ROMACC和RNDACCEXT，分別對應了正常小區(qū)和擴展小區(qū)的隨機接入性能。對每個小區(qū)來說，BSC中記錄了相應的隨機接入嘗試次數(shù)。其中，小區(qū)參數(shù)NECI用來指示GSMPHASE2手機是否使用PHASE1手機的建立原因（NECI=0），或使用全套的PHASE2手機的建立原因（NECI=1）。根據(jù)GSM規(guī)范，G