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LTE幾個(gè)重要“歷史問題”的討論——尋呼及TAU篇
nail3
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發(fā)表于 2017-09-05 21:19:14  只看樓主 

繼續(xù)來討論在實(shí)際的LTE現(xiàn)場(chǎng)工作中所遇到的基礎(chǔ)、重要以及有爭(zhēng)議的問題。 本貼是尋呼和TAU篇。


之前的討論話題見帖子:

http://gg1fic3.cn/bbs/viewthread.php?tid=680623&extra=page%3D1

是關(guān)于空閑態(tài)的小區(qū)搜索和小區(qū)重選的問題集。




問題1、連接態(tài)的時(shí)候,UE和eNB之間存在RRC連接,更進(jìn)一步還包含SRB1、SRB2以及業(yè)務(wù)承載DRB,eNB和MME是明確知道所管理的小區(qū)下面有哪些UE存在信令和業(yè)務(wù)連接,如果有消息或數(shù)據(jù)需要發(fā)給手機(jī)的話,可以直接通過上述承載發(fā)送給UE就可以了,那為什么在連接態(tài)的時(shí)候,UE還可以或者說還需要接收網(wǎng)絡(luò)的尋呼?



本帖中的所有問題匯總:

問題1、連接態(tài)的時(shí)候,UE和eNB之間存在RRC連接,更進(jìn)一步還包含SRB1、SRB2以及業(yè)務(wù)承載DRB,eNB和MME是明確知道所管理的小區(qū)下面有哪些UE存在信令和業(yè)務(wù)連接,如果有消息或數(shù)據(jù)需要發(fā)給手機(jī)的話,可以直接通過上述承載發(fā)送給UE就可以了,那為什么在連接態(tài)的時(shí)候,UE還可以或者說還需要接收網(wǎng)絡(luò)的尋呼?

問題2、LTE中的尋呼容量是如何計(jì)算的?為什么在LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中,對(duì)于尋呼容量并不是非常關(guān)注?

[[i] 本帖最后由 nail3 于 2017-9-7 21:14 編輯 [/i]]
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    發(fā)表于 2017-09-06 10:30:21 
    你沒有考慮資源的問題,如果每個(gè)UE都分配信道或者其他資源的話 那還建個(gè)毛的通信,網(wǎng)絡(luò)能接納多少用戶

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    發(fā)表于 2017-09-07 11:03:16  只看樓主 
    問題1的討論:
    原問題:連接態(tài)的時(shí)候,UE和eNB之間存在RRC連接,更進(jìn)一步還包含SRB1、SRB2以及業(yè)務(wù)承載DRB,eNB和MME是明確知道所管理的小區(qū)下面有哪些UE存在信令和業(yè)務(wù)連接,如果有消息或數(shù)據(jù)需要發(fā)給手機(jī)的話,可以直接通過上述承載發(fā)送給UE就可以了,那為什么在連接態(tài)的時(shí)候,UE還可以或者說還需要接收網(wǎng)絡(luò)的尋呼?



    分析:
    首先我們應(yīng)該明確傳統(tǒng)的尋呼功能主要是空閑態(tài)時(shí)手機(jī)接收語(yǔ)音呼叫、短信等推送,以及接收數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)推送等,所以4G網(wǎng)絡(luò)中的UE接收尋呼主要也是基于此目的。這樣此類尋呼的發(fā)生滿足兩個(gè)條件:
    1、手機(jī)處于空閑態(tài)(RRC-IDLE,或ECM-IDLE),而且是EMM-Registered狀態(tài),就是說,手機(jī)也是注冊(cè)狀態(tài)。
    2、手機(jī)收到了業(yè)務(wù)推送,比如語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等


    那有人會(huì)問了,連接態(tài)時(shí)數(shù)據(jù)也語(yǔ)音被叫或推送需要尋呼嗎?當(dāng)然,不需要,因?yàn),如果是語(yǔ)音的話,比如VoLTE來話,則通過相應(yīng)的承載(如QCI=5)直接向UE發(fā)送Invite命令就可以了;如果是CSFB語(yǔ)音來話,則由MME向UE通過SRB2發(fā)送CS service notification命令,告訴UE有CS電話,則手機(jī)發(fā)起ESR進(jìn)行fall back和呼叫等。


    上述尋呼實(shí)際上可以看成是EMM,即EPS的mobility management,屬于NAS層之上的移動(dòng)性管理,尋呼是屬于專用的尋呼,一個(gè)尋呼信息最終給某一個(gè)終端。所以會(huì)通過用戶的S-TMSI來區(qū)分用戶。


    而LTE中存在另一種尋呼,屬于接入側(cè)的尋呼,或者說僅僅是E-UTRAN內(nèi)的尋呼,比如說,在業(yè)務(wù)當(dāng)中,發(fā)生了系統(tǒng)消息的改變,比如無(wú)線信道的公共配置的改變,SRB、DRB等,各種定時(shí)器、物理信道參數(shù)被修改等,而這些需要通過系統(tǒng)消息來通知UE的,還有一些類似于在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)出的緊急情況下的公共的告警信息,比如地震、海嘯告警等。這些消息也需要通過尋呼來告訴UE。這一類尋呼的特點(diǎn)是:


    1、是公共的通知或廣播消息,目標(biāo)是小區(qū)下或網(wǎng)絡(luò)下的所有的用戶,沒有采用用戶的TMSI來確定;
    2、由于是針對(duì)于所有的用戶,無(wú)論是空閑態(tài)和連接態(tài)的用戶都可以接收這類尋呼,所以不管是空閑態(tài)和連接態(tài)都是采用統(tǒng)一的尋呼策略通知UE。


    總之,連接態(tài)的UE接收的尋呼是因?yàn)橄到y(tǒng)消息改變、地震海嘯告警燈特殊原因而造成的尋呼的方式。
    如果有其他情況,請(qǐng)大家補(bǔ)充和修正。



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    發(fā)表于 2017-09-07 21:11:16  只看樓主 
    問題2、LTE中的尋呼容量是如何計(jì)算的?為什么在LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中,對(duì)于尋呼容量并不是非常關(guān)注?

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    發(fā)表于 2017-09-09 10:29:15  只看樓主 
    問題2的討論
    問題2、LTE中的尋呼容量是如何計(jì)算的?為什么在LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中,對(duì)于尋呼容量并不是非常關(guān)注?




    要分析這個(gè)問題,我們來先看看幾個(gè)尋呼的參數(shù):
    T,尋呼周期,參數(shù)名叫default Paing cycle。T是eNB對(duì)于小區(qū)下面的所有UE配置的參數(shù),表示對(duì)于某一個(gè)UE而言,最少多少個(gè)無(wú)線幀就可能有一個(gè)尋呼消息,是UE的尋呼參數(shù)。
    T的取值為32,64,128,256,最小是32,也就是說每個(gè)32個(gè)無(wú)線幀(320ms)采用可能收到某個(gè)用戶的尋呼。但是不代表在這320ms內(nèi)沒有其他UE的尋呼。


    nB,表示在上述UE尋呼周期的T時(shí)間范圍內(nèi),小區(qū)的無(wú)線資源上能提供多少個(gè)下行子幀用來發(fā)射尋呼。取值為:4T,2T,T,T/2,T/4,T/8,T/16,T/32,最大是4T,最小是T/32,也就是說,nB的值肯定是>=1的,也就是說,在UE的任何一個(gè)尋呼周期內(nèi),至少有一個(gè)下行子幀用來進(jìn)行尋呼的。所以nB是反映小區(qū)的尋呼資源多少的。也就是說,尋呼容量只需要計(jì)算nB就可以了。換句話說,nB的系數(shù),4,2,1,1/2...,就是尋呼容量的直接表現(xiàn)。


    另外,協(xié)議規(guī)定,一個(gè)下行子幀如果可以下發(fā)尋呼的話,最多可以容納16個(gè)用戶的尋呼,這16個(gè)paing message按順序在一個(gè)尋呼數(shù)據(jù)塊中排列,按不同用戶的S-TMSI來識(shí)別。


    需要說明的是,T是一個(gè)用戶的最小的尋呼周期,但并不是UE在每一個(gè)T中都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)自己的尋呼。


    這樣一來,LTE的尋呼容量就可以計(jì)算來了:


    nB的系數(shù)是每一個(gè)無(wú)線幀內(nèi)的尋呼子幀的數(shù)量,比如nB=2T,表示每一個(gè)無(wú)線幀系統(tǒng)分配2個(gè)子幀作為尋呼資源,而每一個(gè)子幀最多有16個(gè)尋呼消息,則每秒鐘的尋呼數(shù)量是:


    2*16*100=3200次/秒


    最大的尋呼數(shù)量和最小的尋呼數(shù)量分別是:6400次/秒,和50次/秒。




    我們?cè)倩氐胶竺娴膯栴},
    由于LTE網(wǎng)絡(luò)尋呼容量最大可達(dá)到,6400次/秒=2304萬(wàn)次/小時(shí)


    這個(gè)容量相對(duì)于2/3G網(wǎng)絡(luò)是很大的,加上,用戶尋呼周期T的設(shè)置,所以LTE網(wǎng)絡(luò)中一般不會(huì)受限于尋呼容量。



    [ 本帖最后由 nail3 于 2017-9-9 21:01 編輯 ]

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    發(fā)表于 2017-09-11 13:43:52  只看樓主 
    問題3. LTE網(wǎng)絡(luò)中引入的TAC來替代2/3G時(shí)代的LAC,但同時(shí)又引入了TA List作為尋呼和位置更新的位置范圍,那么,為什么要引入TA List?

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    發(fā)表于 2017-09-12 22:38:57  只看樓主 
    問題3的討論:
    問題3、LTE網(wǎng)絡(luò)中引入的TAC來替代2/3G時(shí)代的LAC,但同時(shí)又引入了TA List作為尋呼和位置更新的位置范圍,那么,為什么要引入TA List?


    LTE中的TAC跟2/3G中的LAC的概念基本相同,在不考慮TA List的情況下,TAC就是位置區(qū)更新(TAU)和尋呼的基本區(qū)域。但LTE中同時(shí)又引入了TA List (或者叫TAC List)的概念,是TAC的一個(gè)組合,每一個(gè)TA List包含1個(gè)或多個(gè)TAC,LTE網(wǎng)絡(luò)中的UE的基于位置變化的位置更新就基于TA List而觸發(fā)的,尋呼也是針對(duì)于UE所在的TA List而進(jìn)行的。
    但從上面的概念來看,TA List無(wú)非就是擴(kuò)大了的TAC,有什么價(jià)值呢?
    實(shí)際上,TA List和以前的LAC區(qū)是兩個(gè)不同的概念。雖然在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的時(shí)候,也是需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行TAC的規(guī)劃,也需要對(duì)TA List進(jìn)行規(guī)劃,但TA List的概念卻是在用戶業(yè)務(wù)或移動(dòng)當(dāng)中動(dòng)態(tài)變化的,并且是由MME來進(jìn)行動(dòng)態(tài)的分配的。
    每個(gè)小區(qū)指定屬于某個(gè)TAC,但是某個(gè)TAC可以屬于不同的TA List,當(dāng)UE處于某個(gè)TAC的時(shí)候,它可能被分配在TA List1中,也可能被分配到TA List2中等等。
    那么MME會(huì)根據(jù)什么來對(duì)一個(gè)UE分配不同的TA List呢?
    最典型的就是通過動(dòng)態(tài)的TA List的分配對(duì)用戶的TAU的群體的行為進(jìn)行控制。比如說,當(dāng)某個(gè)高鐵幾百個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)入到一個(gè)新的TAC,那么這些UE可能會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)同時(shí)發(fā)起TAU,所在小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷會(huì)很大。那么MME檢測(cè)到這種變化,當(dāng)這些UE從TAC1全部進(jìn)入到TAC2的時(shí)候,其中一部分用戶之前被分配了包含TAC1和TAC2的TA List1中,這部分用戶不需要進(jìn)行TAU,而另一部分用戶,被分配了只包含TAC1的TA List2中,這樣這一部分用戶進(jìn)入到TAC2的時(shí)候就需要進(jìn)行TAU。所以,通過TA List的動(dòng)態(tài)分配使得網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷得到了平衡。
    這就是TA List的作用的典型場(chǎng)景。


    不知道還有沒有其他的用途,歡迎補(bǔ)充!

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    發(fā)表于 2017-09-13 13:45:08  只看樓主 
    問題4、LTE路測(cè)過程中,終端的信令顯示其會(huì)不時(shí)地收到多個(gè)Paging message,那么這些尋呼信息是否都是本終端所需要的?

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    發(fā)表于 2017-09-13 13:47:37  只看樓主 
    問題5、LTE的小區(qū)如何對(duì)所有需要下發(fā)的尋呼消息在尋呼時(shí)機(jī)內(nèi)進(jìn)行均勻分配的?

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    發(fā)表于 2017-09-20 22:13:51  只看樓主 
    繼續(xù)來討論問題4.問題4、LTE路測(cè)過程中,終端的信令顯示其會(huì)不時(shí)地收到多個(gè)Paging message,那么這些尋呼信息是否都是本終端所需要的?


    分析:
    之前的討論中提到過,LTE中的尋呼包含普通的情況下的尋呼功能,即在空閑態(tài)的時(shí)候作為被叫以及數(shù)據(jù)推送的對(duì)象需要在所謂的尋呼幀和尋呼子幀中接收尋呼,此時(shí) ,手機(jī)并不知道在這樣的確定的時(shí)機(jī)是否一定有自己的尋呼,所以,每隔一個(gè)尋呼周期就激活Paging message的接收機(jī)制。


    另外,根據(jù)pf和po的計(jì)算結(jié)果,根據(jù)UE的IMSI號(hào)的取值進(jìn)行計(jì)算之后,必然有很多的UE得到的UE_ID是一樣的,也就是說,在同一個(gè)PF和PO內(nèi)可能有多個(gè)UE的尋呼在這個(gè)時(shí)間同時(shí)下發(fā),在同一個(gè)尋呼消息塊中,最大支持16個(gè)UE。所以即使某個(gè)手機(jī)在這個(gè)PO中沒有自己的尋呼,它也能接收到這個(gè)尋呼塊,再通過其中所攜帶的S-TMSI來比對(duì)是不是自己所需要的。


    另外,在連接態(tài)的時(shí)候,也需要接收可能的系統(tǒng)消息改變以及CWTS等告警消息等,所以也在相應(yīng)的時(shí)機(jī)接收到尋呼,也會(huì)接收到其他用戶的一般的尋呼。


    總之,無(wú)論在空閑態(tài)和連接態(tài),手機(jī)會(huì)在根據(jù)IMSI計(jì)算的UE-ID以及尋呼周期所確定的尋呼子幀和尋呼幀上用P-RNTI盲檢PDCCH,如果發(fā)現(xiàn)則去接收一下Paging message,滿足這個(gè)條件的可能包含本終端,但也包括其他滿足同樣條件的終端,因此,手機(jī)會(huì)時(shí)不時(shí)地接收尋呼消息,包含很多其他終端的尋呼消息。


    [ 本帖最后由 nail3 于 2017-9-21 09:03 編輯 ]

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    發(fā)表于 2017-09-21 08:32:57  QQ
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    發(fā)表于 2017-09-21 09:06:14  只看樓主 
    樓上的終于把帖子頂成熱帖了

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    發(fā)表于 2017-09-25 22:41:45  只看樓主 

    討論問題5:

    問題5、LTE的小區(qū)如何對(duì)所有需要下發(fā)的尋呼消息在尋呼時(shí)機(jī)內(nèi)進(jìn)行均勻分配的?


    簡(jiǎn)單地說,LTE網(wǎng)絡(luò)采用兩個(gè)公式來分配尋呼資源以及將所有的UE平均分配在所有的尋呼幀和尋呼子幀內(nèi)。


    參數(shù)方面,最重要的是nB這個(gè)參數(shù),前面已經(jīng)討論過了,nB的系數(shù)直接反映了每個(gè)無(wú)線幀內(nèi)有多少個(gè)子幀用于尋呼。根據(jù)規(guī)范的定義nB取值可以大于T,又可以小于T(T是UE的尋呼周期),如果小于T(此時(shí)用另一個(gè)參數(shù)N來代替,N=nB,但當(dāng)nB>=T時(shí),N=T),比如nB=(1/4)T,表示4個(gè)幀才可能有一個(gè)幀內(nèi)的某個(gè)子幀有尋呼,其他幀和其他子幀不能有;如果nB=2T,則只表示每個(gè)幀內(nèi)就有尋呼(實(shí)際上每個(gè)幀內(nèi)有2個(gè)子幀的尋呼資源,但在計(jì)算尋呼幀時(shí)并不關(guān)注)。


    總之,在計(jì)算UE尋呼在哪些幀內(nèi)可能出現(xiàn)以及哪些無(wú)線幀中有尋呼的時(shí)候,采用了下列公式:

    SFNmodT=(T/N)×(UE_IDmodN)

    雖然公式是直接計(jì)算某個(gè)UE_ID(由IMSI計(jì)算得來)的用戶所在的尋呼幀,但也能反映將不同的UE_ID號(hào)的用戶進(jìn)行的平均分離。


    式中,UE_IDmodN表示將不同的UE_ID(由IMSI分類得來)的用戶按統(tǒng)計(jì)意義分成N份(0,1,2,3,,,N),進(jìn)行平均分配。T/N則是把上述的所有用戶的尋呼消息再按T/N在一個(gè)尋呼周期T內(nèi)進(jìn)行分配,得到0,T/N,2T/N,,,T。


    而SFNmodT則是表示每隔T重復(fù)這樣的分配。


    當(dāng)nB>T的時(shí)候,則是表明每個(gè)無(wú)線幀中都有至少一個(gè)子幀作為尋呼資源,最多是4個(gè),如果nB<1T,則取值為T。所以用N這個(gè)新參數(shù)Ns來表示。


    而計(jì)算某個(gè)UE的尋呼可能存在最大的N=4的哪個(gè)子幀,要用下列公式表示:



    is=向下取整(UE_ID/N )mod Ns (這個(gè)公式不能寫完整,論壇老是認(rèn)為在攻擊,無(wú)法提交


    公式中 (UE_ID/N) mod Ns表示將用不同的UE_ID標(biāo)識(shí)的用戶平均分配到Ns個(gè)資源(子幀)中。



    總之,不難發(fā)現(xiàn),不管是尋呼幀的資源分配(PF)還是子幀的資源分配(PO),系統(tǒng)都是根據(jù)小區(qū)下面的用戶不同的IMSI以及UE_ID將用戶進(jìn)行分組,有效地將用戶尋呼消息進(jìn)行均分,達(dá)到避免尋呼負(fù)荷不均衡和極端情況下的尋呼信令擁塞的情況。



    [ 本帖最后由 nail3 于 2017-9-25 22:56 編輯 ]

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    [ 本帖最后由 nail3 于 2017-9-25 22:58 編輯 ]

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