ПТСМС / Planirovanie_radiosetei(2)

Рисунок 2.32 – Обновление области EGPRS

Емкость сигнализации в GPRS сети

Если для GPRS сигнализации не используются отдельные каналы, то необходимо оценить дополнительную нагрузку на существующие каналы сигнализации GSM. На рисунке 2.33 приведен набор логических каналов радиоинтерфейса для GPRS.

Рисунок 2.33 – Логические каналы GPRS

В Release 1, каналы общие каналы управления GPRS объединялись с соответствующими логическими каналами. Поэтому, с введением GPRS дополнительная нагрузка будет на канал случайного доступа (RACH), канал выделения доступа (AGCH) и канал поискового вызова (PCH).

Передача данных

Внисходящем направлении базовая станция использует каналы PPCH

иPAGCH для установления соединения, PPCH используется для поискового

121

вызова терминала и PAGCH, передает информацию о назначенном канале трафика к терминалу. В восходящем направлении, терминал посылает информацию на БС с помощью только одного канала, который называется PRACH. На этом канале мобильная станция посылает запросы на обслуживание к БС (или к сети) как в случае исходящей, так и входящей передачи данных.

Рисунок 2.34 – Передача пакетных данных, инициированная MS

Рисунок 2.35 – Передача пакетных данных, инициированная BS

Протоколы передачи GPRS данных для обоих направлений передачи данных представлены на рисунке 2.34. Обе передачи данных (по инициативе MS и BS) потребуют интенсивного использования каналов RACH и AGCH. Нагрузка на эти каналы будет в значительной степени зависеть от модели трафика. Сообщение электронной почты, как правило, передается за одно резервирование радиоресурсов, а приложение типа www создает

122

пульсирующую последовательность пакетов данных, что требует нескольких резервирований канала и генерирует дополнительную нагрузку на каналы сигнализации (рисунок 2.35).

В дополнение к трафику пакетных данных, процедуры управления мобильностью, такие как обновление области маршрутизации и повторный выбор ячеек, а также GPRS-подключения и отключения генерируют трафик сигнализации. Ресурсы каналов RACH и AGCH, требуемые для каждого GPRS события приведены в таблице 2.19. Поэтому параметры, связанные с указанными выше событиями (таймеры готовности, периодическое обновления области маршрутизации) и реализацией сети (микро/макро ячейки, размер области маршрутизации) будет иметь значительное влияние на нагрузку каналов СССН.

Таблица 2.19 – Запросы предоставления ресурсов для EGPRS событий

Комбинации каналов

В существующей инфраструктуре GSM временные интервалы 0 и 1 на первой несущей, как правило, используются всеми вышеуказанными каналами. В связи с ограниченной емкостью, существует две основных конфигураций этих каналы:

∙объединенная структура каналов

∙несвязанная структура каналов

Объединенная конфигурация

Объединенная конфигурация объединяет широковещательный канал управления (BCCH) с автономным выделенным каналом управления (SDCCH). Эта конфигурация занимает только один временной интервал и обычно используется в ячейках, имеющих до двух несущих, требуя ограниченную емкость для сигнализации. На рисунке 2.36 показан мультикадр, состоящий из 51 кадра, и указано местоположение каналов

123

сигнализации для восходящего и нисходящего направления линии связи. GPRS будет давать дополнительную нагрузку на каналы RACH и AGCH и поэтому основное внимание будет направлено на эти каналы.

Рисунок 2.36 – Объединенная структура каналов BCCH/SDCCH

В объединенной конфигурации для канала RACH выделено 27 TDMA кадров и три блока по 4 TDMA кадра выделено для канала CCCH. Канал CCCH разделяют каналы AGCH и PCH. Емкость выделяемая для канала AGCH может быть задана оператором с помощью параметра NumberOfBlocksForAccessGrant. В объединенной конфигурации это обычно определяется как:

∙1 блок используется для AGCH → 2 блока PCH

Поэтому пропускная способность каналов RACH и AGCH в объединенной конфигурации:

∙Пропускная способность RACH = 27 TDMA кадров / 235 мс = 115 кадров/сек

∙Пропускная способность AGCH = 1 блок / 235 мс = 4.25 блока/сек

Срасширенным немедленным предоставлением канала (immediate assignment extended) канал выделения доступа может поддерживать два сообщения о назначении. Однако это зависит от типа сообщения и, следовательно, ожидаемое количество сообщений в блоке равно 1.8.

Для расширенного немедленного предоставления канала = 4.25 × 1.8 = 7.65 сообщ/сек

124

Несвязанная конфигурация

В несвязанной конфигурации принята разделенная структура каналов с BCCH в нулевом временном интервале, а для SDCCH выделен второй временной интервал (рис. 2.37 и 2.38). Это позволяет увеличить пропускную способность каналов SDCCH и CCCH для передачи сигнализации. Эта конфигурация используется в ячейках с числом несущих более трех.

Рисунок 2.37 – Мультикадр BCCH

В несвязанной конфигурации выделяется 51 кадр для RACH и 9 блоков для СССН, которые разделяются между AGCH и PCH:

∙3 блока, используется для AGCH → 6 блоков для PCH

Рисунок 2.38 – Мультикадр SDCCH

125

С учетом вышеуказанных предположений, доступная пропускная способность RACH и AGCH:

∙Пропускная способность RACH = 217 кадров/сек

∙Пропускная способность AGCH = 12.8 блока/сек

Для расширенного немедленного предоставления канала = 12.8 × 1 .8 = 23 сообщ/сек

Пропускная способность (PCH и AGCH)

Пропускная способность сигнализации в голосовых сетях в основном зависит от пропускной способности канала поискового вызова (PCH) и канала SDCCH. Однако функционирование GPRS предъявляет большие требования к каналам RACH и AGCH. Это будет влиять на конфигурацию сигнализации и должно быть принято во внимание при определении размеров зоны местоположения (LA) / зоны маршрутизации (RА).

Пропускную способность канала RACH, доступную для пользователей с коммутацией каналов, можно рассчитать путем вычитания из общей пропускной способности канала RACH (в объединенной конфигурации) пропускной способности канала RACH, связанной с GPRS, для различных уровней предлагаемой нагрузки.

Нагрузка канала PCH и определение размеров зоны маршрутизации

Функция управления мобильностью в сети GPRS обрабатывается таким же образом, как в системе GSM. Одна или несколько ячеек образуют зону маршрутизации, которая является подмножеством одной зоны местонахождения. Каждая зона маршрутизации обслуживается одним SGSN. Отслеживание местоположения терминала зависит от состояния управления мобильностью (mobility management, ММ).

Состояния управления мобильностью

Состояние «не занятости» (IDLE (GPRS) State)

В GPRS состоянии «незанятости» абонент не подключен к управлению GPRS мобильностью. Контекст MS и SGSN не содержит текущего местоположения или маршрутной информации, связанной с абонентом. Процедуры управления мобильностью, связанные с абонентом, не выполняются.

Состояние ожидания (Standby state)

В состоянии ожидания, абонент подключен к управлению GPRS мобильностью. MS и SGSN имеют установленные контексты управления

126

мобильностью (ММ) для IMSI абонента. В этом состоянии могут быть получены поисковые вызовы для данных или сигнальная информация. Кроме того, через SGSN можно получать поисковые вызовы для услуг CS.

MS выполняет выбор GPRS RА и GPRS ячейки, а также повторный выбор. MS выполняет процедуры управления мобильностью, информируя SGSN при переходе в новую зону маршрутизации (RA). MS не информирует SGSN об изменении ячейки в той же RА. Поэтому, в состоянии ожидания информация о местоположении MS в контексте ММ SGSN содержит только идентификатор GPRS RА. Находясь в состоянии ожидания, MS может инициировать активацию или деактивацию PDP контекстов. Контекст PDP будет активирован, прежде чем данные могут быть переданы или получены для этого PDP контекста.

В состоянии ожидания узел SGSN может передавать данные или сигнальную информацию мобильной станции. Для этого SGSN отправляет запрос поискового вызова (Paging Request) в области маршрутизации, в которой находится MS. Состояние управления мобильностью в MS изменяется на состояние готовности (READY), когда мобильная станция отвечает запрос поискового вызова и в SGSN после получения ответа. Также, состояние управления мобильностью в MS изменяется на состояние готовности, когда данные или сигнальная информация отправляется из MS и, соответственно, состояние управления мобильностью в SGSN изменяется на состояние готовности при получении данных или сигнальной информации от

MS.

Состояние готовности (READY)

Всостоянии готовности, контекст SGSN ММ содержит информацию о местоположении абонента с точностью до ячейки. MS выполняет процедуры управления мобильностью и информирует сеть о фактически выбранной ячейке. Выбор GPRS ячейки и повторный выбор делается локально на MS.

Вэтом состоянии MS может отправлять и получать в режиме точкаточка блоки пакетных данных (packet data unit, PDU). В состоянии готовности сеть не инициирует GPRS поисковый вызов для MS, но поисковый вызов для других услуг может быть сделан через SGSN. SGSN передает данные к BSS, которая отвечает за доставку данных в текущую GPRS ячейку абонента.

Всостоянии готовности MS может активировать или деактивировать PDP контексты. Независимо от того, выделяются радио ресурсы абоненту или нет, контекст ММ остается в состоянии готовности, даже когда данные не передаются. Таймер контролирует состояние готовности. По истечении таймера контекст ММ переходит из состояния готовности (READY) в состояние ожидания (STANDBY). Для перехода из состояния готовности в исходное (IDLE) состояние, MS инициирует GPRS процедуру отключения

(GPRS detach procedure).

127

Поисковый вызов для передачи GPRS данных к MS

В состоянии ожидания SGSN осуществляет поисковый вызов MS, прежде чем начать передачу в нисходящей направлении к этой MS. Процедура поискового вызова будет изменять состояние ММ на состояние готовности, позволяя SGSN передавать данные в нисходящей направлении к радиоресурсам сети. Любые данные в восходящем направлении от MS являются ответом на поисковый вызов и изменяют контекст ММ в SGSN на состояние готовности.

Узел SGSN контролирует процедуру поискового вызова с помощью таймера. Если SGSN не получает ответа от MS на сообщение поискового вызова, он будет повторять поисковый вызов. Повторный вызов осуществляется через интервал времени, определяемый параметром RA paging repetition (RPR), и по умолчанию равным 3 секундам. Количество повторений зависит от параметра RА paging area (RPA) (1-5). Если ответ от мобильной станции не был получен, то поисковый вызов передается во всей зоне поискового вызова узла SGSN. Параметр SGSN paging area определяет максимальное число запросов поискового вызова в зоне действия SGSN.

MS будет принимать поисковые вызовы и в состоянии готовности, если не назначены радио ресурсы. Это необходимо для восстановления из противоречивых ММ состояний в MS и SGSN. Процедура поискового вызова показано на рисунке 2.39:

∙ В состоянии ожидания узел SGSN получает нисходящий PDP PDU для MS. В нисходящем направлении сигнализация инициирует поисковый вызов к MS, находящейся в состоянии ожидания.

Рисунок 2.39 – Процедура поискового вызова

∙ Узел SGSN посылает по протоколу BSSGP (Base Station System GPRS Protocol) сообщение Paging Request (IMSI, P-TMSI, area, Channel Needed, QoS, DRX Parameters) к BSS, обслуживающей MS. Идентификатор IMSI

необходим BSS для вычисления группы поискового вызова MS. Р-TMSI – идентификатор, с помощью которого вызывается MS. Поле Area указывает

128

зону маршрутизации, в которой вызывается MS. Поле Channel Needed указывает тип сообщения – поисковый вызов GPRS. Поле DRX Parameters указывает, использует MS прерывистого режим приема или нет. Если MS использует режим прерывистого приема, то поле DRX Parameters также указывает, когда MS находится в активном режиме и может принимать запросы поискового вызова.

∙BSS вызывает MS с помощью одного сообщения Paging Request (P- TMSI, Channel Needed) в каждой ячейке, принадлежащей к указанной зоне маршрутизации. После получения сообщения GPRS Paging Request, MS будет отвечать одним любым LLC кадром (например, Receive Ready(готов к приему) или Information frame (информационным кадром)), что интерпретируется SGSN как ответное сообщение на запрос поискового вызова. При ответе, MS изменяет MM состояние на состояние READY. Ответу предшествуют процедуры запроса и назначения канала для пакетных данных (Packet Channel Request, Packet Immediate Assignment),

которые описаны в GSM 03.64.

∙После приема LLC кадра BSS добавляет глобальный идентификатор ячейки (Cell Global Identity) включающий RAC (код зоны маршрутизации) и LAC ячейки и посылает LLC кадр к SGSN. SGSN принимает LLC кадр как неявное ответное сообщение поискового вызова и останавливает таймер ожидания ответа пейджингового вызова.

Идентификатор зоны маршрутизации (Routing Area Identity)

Идентификатор зоны маршрутизации (RAI) – параметр, определяемый оператором, который идентифицирует одну или несколько ячеек. RAI транслируется как системная информация и используется MS для определения факта пересечения границы RА при изменении ячейки. Если это произошло, то MS инициирует процедуру обновления RА.

Местоположение мобильной станции в состоянии ожидания известно в SGSN с точностью до RА. Это означает, что при поступлении в SGSN трафика для мобильной станции, поисковый вызов передается в зоне маршрутизации, в которой находится MS. RА является подмножеством одной, и только одной LA, это означает, что RА не может быть больше чем LA. RА обслуживается только одним SGSN. Зона маршрутизации является оптимальной, если достигнут баланс между нагрузкой на канал PCH и обновлением РА. Если размер RА является слишком большим, то пейджинговые каналы и пропускная способность будут загружены из-за ограниченной пропускной способности канала LAPD (Link Access Procedure on the D channel) Abis или канала поискового вызова в радиоинтерфейсе. С другой стороны, при небольших RА будет большее количество выполняемых обновлений RА. На основе анализа поведения трафика абонентов и производительности сети (оцененную в количестве успешных поисковых

129

вызовов), можно получить рекомендации в отношении максимального количества абонентов на LA/RA.

Подход к определению размеров зоны маршрутизации предполагает тот же набор правил, который применяется при определении размеров LA для существующих служб GSM. Этот подход основан на обеспечении баланса между трафиком поискового вызова от абонентов и пропускной способностью каналов поискового вызова, обеспечиваемой данной конфигурацией канала поискового вызова.

Пример расчета пропускной способности канала поискового вызова при комбинированной конфигурации канала с тремя запросами на блок показан на рисунке 2.40.

Рисунок 2.40 – Пропускная способность канала PCH

Количество поисковых вызовов, отправляемых BTS в пределах LA/RA, обозначает количество вызовов к мобильным станциям (Mobile Terminating Calls, MTC), которые будут отправлены к абонентам в LA/RA. Требование к поисковым вызовам является функцией трех факторов:

∙количество вызовов к мобильным станциям;

∙количество абонентов в LA/RA;

∙параметры поискового вызова в SGSN, определенные оператором: RA Paging Repetition (RPR), RA Paging Area (RPA), SGSN Paging Area (SPA).

Чем больше число входящих сеансов к абонентам в RА, тем больше число поисковых запросов, которые должны быть отправлены BTS в RА. Количество абонентов также имеет сильное влияние на количество отправляемых поисковых запросов, так как с увеличением числа абонентов количество сеансов к мобильным станциям будет расти. Также имеет огромное влияние успешность поисковых вызовов, т.е. количество повторных отправлений сообщения поискового вызова до получения ответа. Видно, что при резервировании одного блока для канала AGCH, и при условии передачи трех поисковых вызовов в одном блоке поискового вызова, в секунду может быть отправлено 25 поисковых вызовов.

130