2022年TD-LTE网络TA和TAlist规划和部分重点知识点.pdf
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1、TD-LTE 网络 TA 和 TA list 规划及优化指导原则一、TA及 TA list规划原则1、TA 及 TA list 概念跟踪区(Tracking Area )是 LTE系统为 UE的位置管理设立的概念。 TA功能与3G 系统的位置区 (LA)和路由区 (RA) 类似。通过 TA 信息核心网络能够获知处于空闲态的 UE的位置,并且在有数据业务需求时,对UE进行寻呼。一个 TA 可包含一个或多个小区,而一个小区只能归属于一个TA 。TA 用 TA码(TAC) 标识, TAC在小区的系统消息 (SIB1) 中广播。LTE系统引入了 TA list 的概念,一个 TA list 包含 11
2、6个 TA 。MME 可以为每一个 UE分配一个 TA list,并发送给 UE保存。 UE在该 TA list 内移动时不需要执行 TA list更新;当 UE进入不在其所注册的TA list中的新 TA区域时,需要执行 TA list 更新,此时 MME 为 UE重新分配一组 TA形成新的 TA list。在有业务需求时,网络会在 TA list所包含的所有小区内向UE发送寻呼消息。因此在 LTE系统中,寻呼和位置更新都是基于TA list进行的。TA list的引入可以避免在 TA边界处由于乒乓效应导致的频繁TA更新。2、TA 规划原则TA作为 TA list下的基本组成单元,其规划直接
3、影响到TA list规划质量,需要作如下要求:(1) TA面积不宜过大TA面积过大则 TA list 包含的 TA数目将受到限制,降低了基于用户的TA list规划的灵活性, TA list引入的目的不能达到;(2) TA面积不宜过小TA面积过小则 TA list包含的 TA数目就会过多, MME 维护开销及位置更新的精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 19 页 - - - - - - - - - - 开销就会增加;(3) 应设置在低话务区域TA的边界决定了 TA list 的边界
4、。为减小位置更新的频率,TA边界不应设在高话务量区域及高速移动等区域, 并应尽量设在天然屏障位置 (如山川、河流等) 。在市区和城郊交界区域,一般将TA区的边界放在外围一线的基站处,而不是放在话务密集的城郊结合部,避免结合部用户频繁位置更新。同时, TA划分尽量不要以街道为界, 一般要求 TA边界不与街道平行或垂直,而是斜交。此外, TA 边界应该与用户流的方向(或者说是话务流的方向)垂直而不是平行,避免产生乒乓效应的位置或路由更新。3、TA list 规划原则由于网络的最终位置管理是以TA list为单位的,因此 TA list的规划要满足两个基本原则:(1) TA list不能过大TA l
5、ist过大则 TA list中包含的小区过多,寻呼负荷随之增加, 可能造成寻呼滞后,延迟端到端的接续时长,直接影响用户感知;(2) TA list不能过小TA list 过小则位置更新的频率会加大,这不仅会增加UE的功耗,增加网络信令开销,同时, UE在 TA更新过程中是不可及,用户感知也会随之降低。(3) 应设置在低话务区域如果 TA未能设置在低话务区域,必须保证TA list位于低话务区。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 19 页 - - - - - - - - - - 二、
6、TA及 TA list规划分析及建议1、寻呼参数配置建议在 LTE系统中,寻呼只能在指定的信号帧和子帧上进行。允许发起寻呼的信号帧被称为寻呼帧( Paging Frames PF ) ,允许发起寻呼的子帧被称为寻呼时隙(Paging occasions PO ) 。一个 PF内可能有一个或者多个PO。PF和 PO的数目由系统参数 Paging DRX cycle 和 nB配置。UE可以根据 IMSI号确定其在每个 DRX周期内需要监听的 PF和该帧的 PO位置。 在相应的 PO位置处,UE需要先去监听 PDCCH 物理信道上是否携带P-RNTI ,来判断网络在本次寻呼周期是否有发寻呼消息。如果
7、在 PDCCH 上携带有 P-RNTI ,就按照 PDCCH 上指示的 PDSCH 参数去接收 PDSCH 上的数据;如果终端在 PDCCH上未解析出 P-RNTI ,则无需再去接收PDSCH 物理信道,就可以依照DRX周期进入休眠。 PDSCH 上携带有被寻呼 UE的 ID,UE会向 MME 发送 service request 消息来确认收到寻呼。每一个 PO最多只能发送 16 条寻呼记录。 若需要发送的寻呼记录过多, 会被延时到下一个 PO发送。寻呼相关参数及推荐配置如下:参数名称可选配置推荐配置defaultPagingCycle 32、64、128、256 帧128(1.28秒)nB
8、 4T,2T, T, 1/2T, 1/4T, 1/8T, 1/16T, 1/32T T (T 为一个 DRX周期包含的帧数)2、TA 及 TA list 规划建议TA及 TA list包含的小区数目应该从单小区的寻呼容量和单小区寻呼需求两个方面考虑。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 19 页 - - - - - - - - - - (1) 单小区寻呼容量核算影响单小区寻呼容量的因素有: PDCCH 的寻呼负荷、 PDSCH 的寻呼负荷、寻呼阻塞要求、 eNB的硬件处理能力以及MM
9、E 的最大寻呼能力。PDCCH 的寻呼负荷系统通过 P-RNTI加扰的 PDCCH 来寻呼 UE ,PDCCH 上携带的信息只是通知UE去接收寻呼消息, 并不承载具体的寻呼消息, 因此 PDCCH 的资源并不影响寻呼容量。PDSCH 的寻呼负荷PDSCH 除了承载寻呼消息外,还需要承载数据业务信息。为了保证用户的数据业务体验,用于承载寻呼消息的PDSCH 资源不能过大,建议不超过总资源的2% 。按照 TD-LTE典型配置进行核算,即系统带宽20M ,上下行配比为1:3,特殊时隙配比为 6:6:2,PDCCH 占用 3 个 OFDM 符号, DRX=128 ,nB=T ,则一个子帧中 PDSCH
10、 的总 PRB数目为:100*6+100*1*0.3*2=660 (PRB )则寻呼可以占用的PRB数为:660*2%=13.2(PRB )为了保证边缘用户能正确的接收到寻呼消息,建议采用 QPSK 调制方式和 0.1码率的编码方式( MCS0 )来传输寻呼消息。根据3GPP36.231标准,在 MCS0 时13 个 PRB 可以承载长度为 344bit 的传输数据块。根据协议定义,每条寻呼消息信元需要41bit , 每 PO寻呼消息的 bit 数 = 每PO寻呼消息条数 41 2 。反推得到每个PO承载的寻呼消息条数为 (344 2)/41=8.3 。则由于 PDSCH 的限制,则相应的寻呼
11、容量为:小区寻呼容量= 每无线帧中的寻呼子帧数每寻呼子帧允许的寻呼到达率(1000ms/10ms )= 830 次/ 秒寻呼阻塞要求假设用户寻呼服从泊松分布, 则可采用如下寻呼拥塞公式 (爱尔兰 B公式) :精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页,共 19 页 - - - - - - - - - - POblockingRRRPOblockingCCRCRReRPOblocking,0,maxmaxmax,blockingmax,!)(1P其中, Pblocking,max是寻呼阻塞率,推
12、荐其值为2% ;Cblocking,PO是每个 PO到达的寻呼个数; Rmax是每个 PO能够承载的最大寻呼记录数。当Rmax=16 时,允许的寻呼到达率 Cblocking,PO为 11.95,则相应的寻呼容量为:小区寻呼容量= 每无线帧中的寻呼子帧数每寻呼子帧允许的寻呼到达率(1000ms/10ms )= 1195 次/ 秒eNB的硬件处理能力eNB的硬件处理能力有限,如果寻呼占用过多的CPU ,会对其他业务造成影响,结合目前产业能力建议单小区寻呼容量为600 次/ 秒。MME 的最大寻呼能力SGSN-MME的能力也会限制寻呼容量,其能力和SCTP/S1板子数量相关 , 目前产业能力, 1
13、 块 SCTP/S1 板子可以同时处理6000个寻呼消息。结合以上五点,单小区寻呼容量上限 = min(PDCCH 限制下寻呼容量, PDSCH限制下寻呼容量, 寻呼阻塞限制下寻呼容量, eNB处理能力限制下寻呼容量, MME处理能力限制下寻呼容量) =min(Infinite,830,1195,600,6000)=600 次/ 秒。(2) 单小区寻呼需求预测预测单小区的寻呼需求需要分别预测单小区的用户数目以及单用户的寻呼模型。单小区的用户数目单小区用户数目 Numue/cell可用以下公式预测:SNumcellue/S为覆盖面积,为用户密度,为渗透率,下表给出了三种典型场景的单小区用户数:区
14、域用户密度(用户/ 平方公里)4G小区站间距(米)4G基站覆盖面积(平方公里)4G用户渗透率4G单小区用户数(人)精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页,共 19 页 - - - - - - - - - - 主城区典型场景60,000 350 0.10617 40% 849 一般城区典型场景30,000 450 0.17550 20% 351 郊区16,000 550 0.26217 10% 140 单用户的寻呼模型统计四省现网单用户寻呼量的均值,语音寻呼量2G/3G 的最大值为 0.7
15、次/小时,数据寻呼量2G/3G 的最大值为 1.3 次/小时,由于 4G系统使用 PS域同时承载语音业务和数据业务,因此预测4G 单用户寻呼模型为2 次/小时,也就是0.00056次/秒。(次 / 小时)2G语音2G数据3G语音3G数据4G寻呼模型江苏0.58 0.49 2 次/ 小时山东0.58 1.8 0.5 (0.00056 次/ 秒)广东0.41 0.37 0.79 浙江0.75 0.56 0.8 1.3 平均0.58 0.8 0.7 1.3 (3) TA list包含的小区数目建议根据以上分析,一个TA list最多可以包含的小区数目按如下公式计算:密集城区: N小区,TAlist单
16、小区寻呼信道容量单小区寻呼信需求冗余系数=(小区)一般城区: N小区,TAlist单小区寻呼信道容量单小区寻呼信需求冗余系数(小区)综上,初步建议密集城区TA list包含的小区数目不超过841 个,一般城区 TA list 包含的小区数目不超过2035,并根据室分和微蜂窝建设情况适当调整。注: 本节核算基于现网统计数据的平均值,各省市应根据自身情况适当调整。建议密集城区 TA list包含的小区数目在6001000之间。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页,共 19 页 - - - -
17、 - - - - - - 三、TAL和 LA联合规划分析1. CSFB对 TAL 规划的要求集团已决策采用 CSFB 技术作为目前 TD-LTE 的语音解决方案之一。CSFB 通过在 MME 和 MSC之间建立 SGs接口来实现。MME 中存有 LA与 TA list的映射表,在进行位置更新时,MME 根据 UE所在的 TA list 查找到相应的 LA,通过 SGs接口向此 LA对应的 MSC发送信息,执行联合附着。准确的 TA list/LA映射使得 UE回落到 2G后可以快速建立呼叫; 否则 UE回落后在 2G网络中会有额外的位置更新流程, 从杭州 CSFB 相关测试数据可以看出,双端增
18、加约 2 秒的时延;如回落后MSC也发生变化,则会导致呼叫失败(除非引入保证呼叫的机制如MTRF等,但带来的额外时延较大) 。主叫 -被叫同 LA同 LA跨 LAR8和 R9的时延差跨 LA的时延差R8重定向R9重定向R8重定向2G-2G 6.2 6.2 6.7 4G-2G 9.7 7.8 11.1 1.9 1.4 2G-4G 9.3 8.1 10.8 1.2 1.5 4G-4G 12.8 8.8 14.8 4 2 为了避免呼叫失败,必须保证CSFB 回落后 MSC未发生变化,也就是TAL对应的 LA必须在同一个 MSC POOL 内。为减小 CSFB 语音接入的时延, TA list 可以按
19、照 LA区进行规划,一个TA list区域对应一个 LA区域。 由于 GSM话务密度较高,一个 LA包含的基站数目较少,四省密集城区场景均值为20;按照 LTE寻呼能力规划, 密集城区场景 TA list可以包含 162 个基站,远大于 LA区。因此,为了对齐TAL和 LA,需要将 TA list进行分裂。密集城区场景一个TAL区域需要分裂成8 个小的 TAL区,而一般城区场景需要分裂成 17 个小的 TAL区。小区数目密集城区一般城区含室内小区不含室内小区对应的宏基站数目含室内小区不含室内小区对应的宏基站数目江苏265 165 28 307 243 41 山东150 103 17 242 2
20、12 35 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页,共 19 页 - - - - - - - - - - 广东199 102 17 158 115 19 浙江222 115 19 325 238 40 平均209 121 20 239 202 34 TAL独立规划841 487 162 2035 1720 573 TAL分裂倍数- 8 - 17 2. TAL 分裂的利弊分析TAL严格按照 LA区域进行规划的利弊需要从多方面进行评估。(1) CSFB 时延的影响分析由于 LTE和 GSM 覆
21、盖能力不同,站址选择、天线位置也不完全相同,即使TAL严格按照 LA进行规划, TAL覆盖的区域和 LA 覆盖的区域也不会完全重合。选取成都一环内(密集城区)两个较极端的 LAC区域进行仿真,区域一面积较小,形状狭长,基站数目较少,区域二面积较大,形状方正,基站数目较多:仿真 LA区域内 F频段 TD-LTE 基站的覆盖情况,可覆盖的区域如图所示:精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页,共 19 页 - - - - - - - - - - 如果 TAL区域严格按照 LA区域进行规划,则上图
22、 TD-LTE 的覆盖区域应为 TAL的覆盖区域,则 GSM的 LA区域和 TD-LTE 的 TAL区域的不重合情况如下图所示:统计结果表示,区域一的不重合比例为22.7%, 区域二的不重合比例为14.7%,平均不重合比例为18.7%。GSM 覆盖面积( km2)TDL 覆 盖 面积(km2)GSM 基站数LTE 基站数不重合占比区域 11.428 1.564 18 12 22.7% 区域 23.785 3.794 38 27 14.7% 平均值18.7% 同样选取成都三环内(一般城区)两个较极端的LAC区域进行仿真,区域一面积较小,形状狭长,基站数目较少,区域二面积较大,形状方正,基站数目较
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